Vezměme si například standardní elektronický transformátor s označením 12V 50W, který slouží k napájení stolní lampy. Schematický diagram bude vypadat takto:
Obvod elektronického transformátoru funguje následovně. Síťové napětí je usměrněno pomocí usměrňovacího můstku na poloviční sinusové napětí s dvojnásobnou frekvencí. Prvek D6 typu DB3 se v dokumentaci nazývá „TRIGGER DIODE“ - jedná se o obousměrný dinistor, u kterého nezáleží na polaritě inkluze a slouží zde ke spouštění transformátorového měniče. Dinistor se spouští během každého cyklu, spuštění generování polomůstku.Otevření dinistoru lze upravit.To lze využít např. pro funkci připojené lampy.Frekvence generování závisí na velikosti a magnetické vodivosti jádra zpětnovazebního transformátoru a parametry tranzistorů, obvykle v rozsahu 30-50 kHz.
V současné době byla zahájena výroba pokročilejších transformátorů s čipem IR2161, který poskytuje jak jednoduchost konstrukce elektronického transformátoru a snížení počtu použitých součástek, tak vysoký výkon. Použití tohoto mikroobvodu výrazně zvyšuje vyrobitelnost a spolehlivost elektronického transformátoru pro napájení halogenových žárovek. Schematický diagram je znázorněn na obrázku.
Vlastnosti elektronického transformátoru na IR2161:
Inteligentní ovladač polovičního můstku;
Ochrana proti zkratu zátěže s automatickým restartem;
Nadproudová ochrana s automatickým restartem;
Změňte provozní frekvenci pro snížení elektromagnetického rušení;
Micropower start-up 150 µA;
Možnost použití s fázovými stmívači s ovládáním pomocí náběžné a odtokové hrany;
Kompenzace odchylky výstupního napětí zvyšuje životnost lampy;
Měkký start, eliminující proudové přetížení lamp.
Vstupní rezistor R1 (0,25 watt) je druh pojistky. Tranzistory typu MJE13003 jsou přitlačeny k tělu přes izolační těsnění s kovovou destičkou. I při plné zátěži se tranzistory mírně zahřívají. Za usměrňovačem síťového napětí není žádný kondenzátor pro vyhlazení vlnění, takže výstupní napětí elektronického transformátoru při provozu na zátěži je 40 kHz pravoúhlé kmitání, modulované zvlněním síťového napětí 50 Hz. Transformátor T1 (zpětnovazební transformátor) - na feritovém prstenci obsahují vinutí připojená k bázím tranzistorů několik závitů, vinutí připojené ke spojovacímu bodu emitoru a kolektoru výkonových tranzistorů - jeden závit jednojádrového izolovaný drát. V ET se obvykle používají tranzistory MJE13003, MJE13005, MJE13007. Výstupní transformátor na feritovém jádru tvaru W.
Chcete-li použít elektronický transformátor v pulzním režimu, musíte na výstup připojit usměrňovací můstek na vysokofrekvenčních diodách (běžné KD202, D245 nebudou fungovat) a kondenzátor pro vyhlazení zvlnění. Na výstupu elektronického transformátoru je instalován diodový můstek pomocí diod KD213, KD212 nebo KD2999. Zkrátka potřebujeme diody s nízkým úbytkem napětí v propustném směru, schopné dobře pracovat na frekvencích řádově desítek kilohertzů.
Elektronický transformátorový převodník nepracuje normálně bez zátěže, proto musí být použit tam, kde je zátěž konstantní a spotřebovává dostatečný proud pro spolehlivé spuštění převodníku ET. Při provozu obvodu je třeba vzít v úvahu, že elektronické transformátory jsou zdroji elektromagnetického rušení, proto musí být instalován LC filtr, aby se zabránilo pronikání rušení do sítě a zátěže.
Osobně jsem pomocí elektronického transformátoru vyrobil spínaný zdroj pro elektronkový zesilovač. Zdá se také možné je napájet výkonnými ULF třídy A nebo LED pásky, které jsou speciálně navrženy pro zdroje s napětím 12V a vysokým výstupním proudem. Samozřejmě, že taková páska není připojena přímo, ale přes odpor omezující proud nebo korekcí výstupního výkonu elektronického transformátoru.
Diskutujte o článku SCHÉMA ELEKTRONICKÉHO TRANSFORMÁTORU PRO HALOGENOVÉ ŽÁROVKY
Zařízení má poměrně jednoduchý obvod. Jednoduchý push-pull self-oscilátor, který je vyroben pomocí obvodu polovičního můstku, pracovní frekvence je asi 30 kHz, ale tento indikátor silně závisí na výstupní zátěži.
Obvod takového zdroje je velmi nestabilní, nemá žádnou ochranu proti zkratu na výstupu z transformátoru, možná právě proto nenašel obvod zatím široké uplatnění v radioamatérských kruzích. I když v poslední době došlo k propagaci tohoto tématu na různých fórech. Lidé nabízejí různé možnosti úpravy takových transformátorů. Dnes se pokusím všechna tato vylepšení spojit do jednoho článku a nabídnout možnosti nejen pro vylepšení, ale také pro posílení ET.
Nebudeme se pouštět do základů toho, jak okruh funguje, ale pojďme hned na věc.
Pokusíme se vylepšit a zvýšit výkon čínského elektromobilu Taschibra o 105 wattů.
Nejprve bych chtěl vysvětlit, proč jsem se rozhodl ujmout se napájení a úpravy takových transformátorů. Fakt je, že nedávno mě soused požádal, abych mu vyrobil nabíječku autobaterie na míru, která by byla skladná a lehká. Nechtěl jsem to skládat, ale později jsem narazil na zajímavé články, které pojednávaly o předělání elektronického transformátoru. To mě napadlo – proč to nezkusit?
Bylo tedy zakoupeno několik ET od 50 do 150 Wattů, ale experimenty s konverzí nebyly vždy úspěšně dokončeny; ze všech přežil pouze 105 Watt ET. Nevýhodou takového bloku je, že jeho transformátor není prstencového tvaru, a proto je nepohodlné odvíjet nebo převíjet závity. Ale nebylo jiné volby a tento konkrétní blok musel být předělán.
Jak víme, tyto jednotky se nezapínají bez zátěže, to není vždy výhoda. Plánuji si pořídit spolehlivé zařízení, které lze volně používat k jakémukoli účelu bez obav, že při zkratu může dojít k vyhoření nebo selhání zdroje.
Vylepšení č. 1
Podstatou myšlenky je přidat ochranu proti zkratu a také odstranit výše zmíněnou nevýhodu (aktivace obvodu bez výstupní zátěže nebo s nízkopříkonovou zátěží).
Při pohledu na samotnou jednotku vidíme nejjednodušší obvod UPS, řekl bych, že obvod není výrobcem plně vyvinut. Jak víme, pokud zkratujete sekundární vinutí transformátoru, obvod selže za méně než sekundu. Proud v obvodu se prudce zvyšuje, spínače okamžitě selhávají a někdy i základní omezovače. Oprava obvodu tedy bude stát více než náklady (cena takového ET je asi 2,5 $).
Zpětnovazební transformátor se skládá ze tří samostatných vinutí. Dvě z těchto vinutí napájejí obvody základního spínače.
Nejprve odstraňte komunikační vinutí na transformátoru OS a nainstalujte propojku. Toto vinutí je zapojeno do série s primárním vinutím pulzního transformátoru.
Poté navineme pouze 2 závity na silový transformátor a jedno otočení na prstenec (OS transformátor). Pro navíjení můžete použít drát o průměru 0,4-0,8 mm.
Dále je třeba vybrat rezistor pro OS, v mém případě je to 6,2 ohmů, ale lze vybrat rezistor s odporem 3-12 ohmů, čím vyšší je odpor tohoto rezistoru, tím nižší je ochrana proti zkratu aktuální. V mém případě je rezistor drátový, což nedoporučuji dělat. Výkon tohoto odporu volíme 3-5 wattů (můžete použít od 1 do 10 wattů).
Při zkratu na výstupním vinutí pulzního transformátoru klesne proud v sekundárním vinutí (ve standardních obvodech ET se při zkratu zvýší proud, čímž se vyřadí spínače). To vede ke snížení proudu na vinutí OS. Generování se tak zastaví a samotné klíče se uzamknou.
Jedinou nevýhodou tohoto řešení je, že při dlouhodobém zkratu na výstupu obvod selže, protože spínače se dost silně zahřívají. Nevystavujte výstupní vinutí zkratu trvajícímu déle než 5-8 sekund.
Okruh se nyní spustí bez zátěže, jedním slovem máme plnohodnotnou UPS s ochranou proti zkratu.
Vylepšení č. 2
Nyní se pokusíme do určité míry vyhladit síťové napětí z usměrňovače. K tomu použijeme tlumivky a vyhlazovací kondenzátor. V mém případě byla použita již hotová tlumivka se dvěma nezávislými vinutími. Tato tlumivka byla odstraněna z UPS přehrávače DVD, ačkoli lze použít i domácí tlumivky.
Po můstku by měl být připojen elektrolyt o kapacitě 200 μF s napětím alespoň 400 Voltů. Kapacita kondenzátoru se volí na základě výkonu zdroje 1 μF na 1 watt výkonu. Ale jak si pamatujete, náš napájecí zdroj je navržen pro 105 Wattů, proč se používá kondenzátor při 200 μF? To velmi brzy pochopíte.
Vylepšení č. 3
Nyní o tom hlavním - zvýšení výkonu elektronického transformátoru a je to skutečné? Ve skutečnosti existuje pouze jeden spolehlivý způsob, jak jej napájet bez velkých úprav.
Pro napájení je vhodné použít ET s prstencovým transformátorem, protože bude nutné převinout sekundární vinutí, z tohoto důvodu vyměníme náš transformátor.
Síťové vinutí je nataženo přes celý prstenec a obsahuje 90 závitů drátu 0,5-0,65 mm. Vinutí je navinuto na dvou přeložených feritových kroužcích, které byly vyjmuty z ET o výkonu 150 wattů. Sekundární vinutí se navíjí dle potřeby, v našem případě je dimenzováno na 12 Voltů.
Plánuje se zvýšení výkonu na 200 wattů. Proto byl potřeba elektrolyt s rezervou, který byl zmíněn výše.
Polomůstkové kondenzátory nahrazujeme 0,5 μF, ve standardním zapojení mají kapacitu 0,22 μF. Bipolární klíče MJE13007 jsou nahrazeny klíčem MJE13009.
Výkonové vinutí transformátoru obsahuje 8 závitů, vinutí bylo provedeno 5 prameny drátu 0,7 mm, takže v primáru máme drát o celkovém průřezu 3,5 mm.
Pokračuj. Před a za tlumivky umístíme fóliové kondenzátory o kapacitě 0,22-0,47 μF s napětím minimálně 400 Voltů (použil jsem přesně ty kondenzátory, které byly na desce ET a které bylo nutné pro zvýšení výkonu vyměnit).
Dále vyměňte diodový usměrňovač. Ve standardních obvodech se používají konvenční usměrňovací diody řady 1N4007. Proud diod je 1A, náš obvod spotřebovává hodně proudu, proto by měly být diody vyměněny za výkonnější, aby se předešlo nepříjemným výsledkům po prvním zapnutí obvodu. Můžete použít doslova jakékoli usměrňovací diody s proudem 1,5-2 A, zpětným napětím nejméně 400 voltů.
Všechny komponenty kromě desky generátoru jsou namontovány na prkénku. Klíče byly připevněny k chladiči pomocí izolačních těsnění.
Pokračujeme v úpravě elektronického transformátoru přidáním usměrňovače a filtru do obvodu.
Tlumivky jsou navinuty na kroužcích z práškového železa (vyjmutých z napájecího zdroje počítače) a skládají se z 5-8 závitů. Je vhodné jej navinout pomocí 5 pramenů drátu o průměru 0,4-0,6 mm každý.
Vybíráme vyhlazovací kondenzátor s napětím 25-35 Voltů, jako usměrňovač je použita jedna výkonná Schottkyho dioda (diodové sestavy ze zdroje počítače). Můžete použít jakékoli rychlé diody s proudem 15-20 A.
Halogenové žárovky se stále častěji používají každý den při zdobení různých nákupních center a výloh. Díky jasným barvám a bohatosti vykreslení obrazu jsou stále oblíbenější. Jejich životnost je mnohem delší než u běžných žárovek. Zároveň mohou pracovat dlouhou dobu bez vypnutí. Halogenové žárovky používají vlákna, ale proces žhavení je jiný než u žárovek díky plnění válce speciálním složením. Takové žárovky se používají v různých lampách, lustrech, kuchyňském nábytku a jsou dodávány v 220 a 12 voltech. Napájecí zdroj pro halogenové žárovky s napětím 12 voltů je nutný, protože pokud jsou připojeny přímo do elektrické sítě, dojde ke zkratu.
Specifikace
Napětí halogenových žárovek není jen 220 a 12 voltů. V prodeji najdete 24 a dokonce 6 voltové žárovky. Výkon může být také různý - 5, 10, 20 wattů. Halogenové žárovky od 220 V se připojují přímo do sítě. Ty, které pracují na 12 V, vyžadují speciální zařízení, která převádějí proud ze sítě na 12 voltů – tzv. transformátory nebo speciální napájecí zdroje.
Dvanáctivoltové halogeny fungují velmi dobře. Dříve, v 90. letech, se používal velký 50 Hz transformátor, který zajišťoval provoz pouze jedné halogenové žárovky. Moderní osvětlení využívá pulzní vysokofrekvenční měniče. Jsou velmi malé, ale mohou vytáhnout 2 - 3 lampy současně.
Na moderním trhu existují drahé i levné napájecí zdroje. Procento drahých se prodá asi 5 % a mnohem více levných. I když v zásadě vysoká cena není zárukou spolehlivosti. Převodníky Cool bohužel nepoužívají kvalitní díly, ale používají pouze chytré obvodové „zvonky a píšťalky“, které přispívají k normálnímu provozu zdroje alespoň v záruční době. Jakmile dojde, zařízení vyhoří.
Klasifikace
Transformátory jsou elektromagnetické a elektronické (pulzní). Elektromagnetické jsou cenově dostupné, spolehlivé a v případě potřeby je lze vyrobit vlastníma rukama. Mají i své nevýhody - slušná hmotnost, velké celkové rozměry, zvýšená teplota při delším provozu. A poklesy napětí výrazně zkracují životnost halogenových žárovek.
Elektronické transformátory váží mnohem méně, mají stabilní výstupní napětí, moc se nezahřívají, mohou mít ochranu proti zkratu a měkký start, což zvyšuje životnost lampy.
Transformátory pro halogenové žárovky
Analýza bude provedena na příkladu napájecího zdroje od Feron German Technology. Výstup tohoto transformátoru není menší než 5 ampér. Na tak malou krabičku je hodnota úžasná. Pouzdro je vyrobeno hermeticky uzavřeným způsobem, bez jakéhokoli odvětrávání. To je pravděpodobně důvod, proč se některé kopie takových napájecích zdrojů roztaví při vysokých teplotách.
Obvod převodníku v první verzi je velmi jednoduchý. Sada všech detailů je tak minimální, že je nepravděpodobné, že by se z ní dalo něco vyhodit. Při výčtu vidíme:
- diodový můstek;
- RC obvod s dinistorem pro spuštění generátoru;
- generátor sestavený na polomůstkovém okruhu;
- transformátor, který snižuje vstupní napětí;
- nízkoodporový odpor, který slouží jako pojistka.
Při velkém poklesu napětí takový převodník „zemře“ na 100 %, přičemž celou „ránu“ vezme na sebe. Vše je vyrobeno z celkem levné sady dílů. Pouze na transformátory nejsou žádné stížnosti, protože jsou vyrobeny tak, aby vydržely.
Druhá možnost vypadá velmi slabě a nedodělaně. Rezistory R5 a R6 jsou vloženy do emitorových obvodů pro omezení proudu. Přitom není vůbec promyšlené blokování tranzistorů při prudkém nárůstu proudu (prostě neexistuje!). Elektrický obvod (ve schématu je ve schématu červený) vyvolává pochybnosti.
Společnost Feron German Technology vyrábí halogenové žárovky s výkonem až 60 wattů. Výstupní proud napájecího zdroje je 5 ampér. To je na takovou žárovku trochu moc.
Při sejmutí krytu věnujte zvláštní pozornost rozměrům radiátoru. Pro 5ampérový výstup jsou velmi malé.
Výpočet výkonu transformátoru pro lampy a schéma zapojení
Dnes se prodávají různé transformátory, takže pro výběr potřebného výkonu platí určitá pravidla. Neměli byste brát příliš výkonný transformátor. Bude fungovat prakticky naprázdno. Nedostatek napájení povede k přehřátí a dalšímu selhání zařízení.
Výkon transformátoru si můžete spočítat sami. Problém je spíše matematický a je v možnostech každého začínajícího elektrikáře. Například je nutné nainstalovat 8 halogenových bodových světel s napětím 12 V a výkonem 20 wattů. Celkový výkon bude 160 wattů. Bereme přibližně 10% marži a nakupujeme výkon 200 wattů.
Schéma č. 1 vypadá asi takto: na lince 220 je jednoklíčový spínač s oranžovým a modrým vodičem připojeným na vstup transformátoru (primární svorky).
Na 12V vedení jsou všechny lampy připojeny k transformátoru (na sekundární svorky). Připojovací měděné vodiče musí mít stejný průřez, jinak bude svítivost žárovek jiná.
Další podmínka: drát spojující trafo s halogenovými žárovkami musí být dlouhý alespoň 1,5 metru, nejlépe 3. Pokud jej příliš zkrátíte, začne se zahřívat a jas žárovek se sníží.
Schéma č. 2 – pro připojení halogenových žárovek. Zde můžete dělat věci jinak. Rozbijte například šest lamp na dvě části. Pro každý nainstalujte snižující transformátor. Správnost této volby je způsobena skutečností, že pokud dojde k poruše jednoho z napájecích zdrojů, druhá část lamp bude stále fungovat. Výkon jedné skupiny je 105 wattů. S malým bezpečnostním faktorem zjistíme, že musíte zakoupit dva 150wattové transformátory.
Rada! Napájejte každý snižovací transformátor jeho vlastními vodiči a připojte je do spojovací krabice. Ponechte přípojná místa volně přístupná.
Úprava napájecího zdroje vlastními silami
Pro provoz halogenových žárovek se začaly používat pulzní proudové zdroje s vysokofrekvenční přeměnou napětí. Při domácí výrobě a nastavování drahé tranzistory poměrně často vyhoří. Protože napájecí napětí v primárních obvodech dosahuje 300 voltů, jsou na izolaci kladeny velmi vysoké požadavky. Všem těmto potížím se lze zcela vyhnout použitím hotového elektronického transformátoru. Slouží k napájení 12voltových halogenových podsvícení (v obchodech), které jsou napájeny z běžné elektrické zásuvky.
Existuje určitý názor, že získání domácího spínaného zdroje je jednoduchá záležitost. Můžete přidat pouze usměrňovací můstek, vyhlazovací kondenzátor a stabilizátor napětí. Ve skutečnosti je vše mnohem složitější. Pokud k usměrňovači připojíte LED, pak lze při zapnutí detekovat pouze jedno zapalování. Pokud konvertor vypnete a znovu zapnete, dojde k dalšímu záblesku. Aby se objevila stálá záře, je nutné k usměrňovači připojit další zátěž, která by jej odebírala užitečný výkon a přeměňovala jej na teplo.
Jedna z možností vlastní výroby spínaného zdroje
Popisovaný zdroj lze vyrobit z elektronického transformátoru o výkonu 105W. V praxi tento transformátor připomíná kompaktní pulzní měnič napětí. K montáži budete navíc potřebovat přizpůsobovací transformátor T1, síťový filtr, usměrňovací můstek VD1-VD4 a výstupní tlumivku L2.
Bipolární napájecí obvod Takové zařízení pracuje dlouhodobě stabilně s nízkofrekvenčním zesilovačem o výkonu 2x20 wattů. Při 220 V a proudu 0,1 A bude výstupní napětí 25 V, při zvýšení proudu na 2 ampéry napětí klesne na 20 voltů, což se považuje za normální provoz.
Proud, který obchází spínač a pojistky FU1 a FU2, jde do filtru, který chrání obvod před rušením z pulsního měniče. Střed kondenzátorů C1 a C2 je připojen ke stínícímu pouzdru zdroje. Poté je proud přiváděn na vstup U1, odkud je z výstupních svorek přiváděno redukované napětí do přizpůsobovacího transformátoru T1. Střídavé napětí z druhého (sekundárního vinutí) usměrňuje diodový můstek a vyhlazuje filtr L2C4C5.
Vlastní montáž
Transformátor T1 se vyrábí samostatně. Počet závitů na sekundárním vinutí ovlivňuje výstupní napětí. Samotný transformátor je vyroben na prstencovém magnetickém jádru K30x18x7 z feritu M2000NM. Primární vinutí tvoří drát PEV-2 o průměru 0,8 mm, přeložený napůl. Sekundární vinutí se skládá z 22 závitů drátu PEV-2, přeložených na polovinu. Spojením konce prvního polovičního vinutí se začátkem druhého získáme střed sekundárního vinutí. Plyn si také vyrábíme sami. Je navinuta na stejném feritovém kroužku, obě vinutí obsahují 20 závitů.
Usměrňovací diody jsou umístěny na radiátoru o ploše nejméně 50 cm2. Vezměte prosím na vědomí, že diody, jejichž anody jsou připojeny k zápornému výstupu, jsou izolovány od chladiče pomocí slídových distančních vložek.
Vyhlazovací kondenzátory C4 a C5 se skládají ze tří paralelně zapojených K50-46 s kapacitou 2200 μF každý. Tato metoda se používá ke snížení celkové indukčnosti elektrolytických kondenzátorů.
Na vstup zdroje by bylo lepší nainstalovat přepěťový filtr, ale dá se pracovat i bez něj. Pro tlumivku síťového filtru můžete použít DF 50 Hz.
Všechny části zdroje jsou osazeny na desce z izolačního materiálu. Výsledná konstrukce je umístěna ve stínícím plášti z tenkého plechu mosazného nebo pocínovaného plechu. Nezapomeňte do něj vyvrtat otvory pro ventilaci vzduchu.
Správně sestavený napájecí zdroj nevyžaduje seřízení a začne fungovat okamžitě. Ale pro každý případ si jeho výkon můžete ověřit připojením rezistoru s odporem 240 Ohmů a ztrátovým výkonem 3 W na výstup.
Snižovací transformátory pro halogenové žárovky vytvářejí během provozu velmi velké množství tepla. Proto je třeba splnit několik požadavků:
- Nepřipojujte napájecí zdroj bez zátěže.
- Umístěte jednotku na nehořlavý povrch.
- Vzdálenost od bloku k žárovce je minimálně 20 centimetrů.
- Pro lepší větrání instalujte transformátor do výklenku o objemu minimálně 15 litrů.
Pro halogenové žárovky pracující na 12 voltů je vyžadován napájecí zdroj. Je to jakýsi transformátor, který sníží vstupních 220 V na požadované hodnoty.
Halogenová žárovka je jednou z druhů žárovek, s jediným rozdílem oproti jednoduché žárovce je to, že do jejího válce jsou čerpány dvojice halogenů bromu a jódu. Tento typ žárovek se vyrábí jak pro přímé připojení do elektrické sítě 220 V, tak i nízkonapěťové, které se zapínají přes snižovací transformátor.
Při použití nízkonapěťových halogenových žárovek s provozním napětím 12 V je k jejich rozsvícení nutné použít snižovací transformátor, jehož primární napětí se rovná síťovému napětí (220/127 V) a sekundární napětí je rovnající se provoznímu napětí žárovky.
Transformátory jsou k dispozici s výstupním napětím: 6/12/24 V, jsou:
- Vinutí (elektromagnetické) - které jsou založeny na principu fungování magnetického pole mezi elektrickými vinutími transformátoru;
- Elektronické – práce je založena na používání elektronických zařízení.
Výhody elektromagnetických zařízení:
- Spolehlivost;
- Schopnost odolat přepětím.
Nevýhody elektromagnetických zařízení:
- Značná hmotnost a celkové rozměry;
- Zvýšená hladina hluku během provozu;
- Při vzniku napěťových rázů v napájecí síti jsou napěťové rázy přímo úměrné sekundárnímu napětí, což vede k pulzaci světelného toku světelných zdrojů.
Elektronické transformátory pro halogenové žárovky mají oproti vinutým řadu výhod, jmenovitě:
- Menší celkové rozměry a hmotnost zařízení;
- Vysoká účinnost, která je 95 - 99%, zatímco navíjecí jsou 75 - 80%;
- Nejvíce chráněné před zkratovými proudy;
- Během provozu vytvářejí méně hluku;
- Režim nečinnosti je stabilnější;
- Díky ochraně proti přetížení, regulaci teploty a pozvolnému rozběhu halogenových žárovek mohou prodloužit životnost halogenových žárovek.
Elektronický transformátorový obvod pro 12V halogenové žárovky
Schéma zapojení elektronického transformátoru pro halogenové žárovkyNejjednodušší verze elektronického zařízení, která je v praxi široce používána, je zařízení s obvodem připojení polovičního můstku a kladnou proudovou zpětnou vazbou (schéma je uvedena níže).
Provoz transformátoru sestaveného podle tohoto schématu se provádí takto:
- Při přivedení napětí na vstup zařízení se nabijí kondenzátory C3 a C4;
- V sekci „R5 – C2 – VS1“ je generován impuls, který slouží ke spuštění halogenové žárovky;
- Na kondenzátoru C2 dojde k nabití a když je dosaženo napětí dostatečného pro prahovou hodnotu otevření dinistoru, dinistor se otevře, načež je napětí přivedeno do báze tranzistoru VT2;
- Tranzistor VT2 se otevře a elektrický proud je přiveden do obvodu zařízení (sekce: kondenzátory C3 a C4 - primární vinutí T2 - vinutí III - tranzistor VT2 - diodový můstek VD1);
- Na vinutí II se objeví napětí, které udržuje tranzistor VT2 otevřený;
- Současně je zpětné napětí přiváděno do tranzistoru VT1 z vinutí I (vinutí transformátoru jsou zapnuta v protifázi);
- Proud procházející vinutím III vede k nasycení transformátoru, po kterém napětí na vinutí I a II klesne na nulové hodnoty;
- Tranzistor VT2 se uzavře, transformátor T1 vyjde ze saturace;
- Napětí se zvyšuje na vinutí I a II;
- Tranzistor VT1 se otevře, elektrický proud je přiveden do obvodu zařízení (sekce: diodový můstek VD1 - vinutí III - primární vinutí transformátoru T2 - kondenzátory C3 a C4);
- Proces se opakuje a ve spotřebitelském vedení (zátěži) se vytvoří druhá půlvlna napětí.
Přítomnost diody VD4 v obvodu umožňuje udržovat kondenzátor C2 ve vybitém stavu.
Po dokončení půlcyklu usměrněného síťového napětí se proces generování zastaví. Na začátku dalšího půlcyklu začíná generování znovu.
Výhodou elektronického transformátoru pro napájení halogenových žárovek je, že toto elektronické zařízení se nespustí, pokud není zátěž (halogenové žárovky).
Existuje velké množství různých elektronických transformátorových obvodů pro napájení halogenových žárovek, které se liší výkonem připojených žárovek, výstupním napětím, konfigurací a dalšími vylepšeními a ochranami.
Výběr transformátoru pro halogenové žárovky
Při výběru transformátoru pro napájení halogenových žárovek je třeba vzít v úvahu následující parametry zařízení:
- Jmenovitý výkon;
- Výstupní napětí.
Příkon určuje počet žárovek (svítidel), které lze připojit k danému elektronickému zařízení.
Důležitým faktorem při výběru transformátoru jsou jeho geometrické rozměry, protože v závislosti na designu a designu se modely mohou velmi lišit.Důležitým faktorem při výběru tohoto zařízení je také cena zařízení. Čím vyšší je jmenovitý výkon, tím vyšší jsou náklady. Cena je také ovlivněna zemí a výrobcem.
Taková elektronická zařízení vyrábějí zahraniční a domácí podniky. Nejpoužívanějšími zařízeními u nás jsou společnosti: Osram, VS, Comtech, Tashibra a Delux.
Výpočet výkonu transformátoru
Pro určení výkonu požadovaného transformátoru je nutné určit:
- Výkon jedné lampy (lampy);
- Počet lamp (svítidel);
- Schéma zapojení pro lampy.
Výpočet musí začít vypracováním schématu napájení pro konkrétní místnost. Chcete-li to provést, nakreslete plán s uvedením počtu a výkonu lamp. Výkon se sečte a výsledná hodnota se vynásobí K = 1,1 (bezpečnostní faktor), čímž se zabrání přetížení zvoleného zařízení. Výsledná hodnota je hodnota, která by měla být použita při výběru zařízení.
S velkým počtem lamp, stejně jako pro vytvoření spolehlivosti osvětlovacího systému, lze lampy rozdělit do skupin. S tímto designem osvětlovacího systému je snížen výkon každého jednotlivého transformátoru.
Transformátory pro halogenové žárovky jsou k dispozici ve výkonu: 60/70/105/150/210/250/400 W.
Připojení zařízení k napájecímu obvodu pro halogenové žárovky
Na každém továrně vyrobeném elektronickém zařízení jsou uvedeny jeho technické vlastnosti, grafické označení a typ svítilen, pro které se zařízení používá.
Transformátor má svorky na „vstupu“ a „výstupu“ zařízení s označenými nulovými a fázovými vodiči.
Základní požadavky na připojení:
- Halogenové žárovky jsou připojeny paralelně k výstupu transformátoru;
- Vzdálenost od transformátoru k zátěži by neměla přesáhnout 3 metry;
- Je třeba vzít v úvahu, že během provozu se transformátor zahřívá, což může negativně ovlivnit další zařízení namontovaná v blízkosti.
Připojení světelných zdrojů (svítilen) lze provést následujícími způsoby:
Požadavky na instalaci
- Povrch, na kterém je zařízení namontováno, musí být odolné vůči teplu a nehořlavé.
- Vzdálenost od zařízení k nejbližší žárovce musí být alespoň 20 cm;
- Nika (instalační jednotka) musí mít objem minimálně 10,0 litrů, což zajistí potřebné odvětrání zařízení.
Jak zkontrolovat provozuschopnost
Vzhledem k tomu, že elektronický transformátor sestává z určité sady elektronických součástek, může provoz zařízení jako celku, při absenci spalování připojených světelných zdrojů a provozuschopnosti napájecího obvodu, zkontrolovat každý, kdo má základní znalosti v oboru elektroniky.
Pro kontrolu funkčnosti budete potřebovat multimetr s funkcemi kontroly stejnosměrného a střídavého napětí, odporu a režimu „kontinuity“ elektrického obvodu.
Pro přesnější kontrolu elektronických součástek se doporučuje odpájet je z desky plošných spojů. Kontrolovány:
- Diody.
Multimetr v režimu vytáčení. Červená sonda je na plusu, černá sonda na mínusu - když dioda pracuje správně, vzniká charakteristický zvuk. Při opačném směru by se nemělo nic stát, jinak by došlo k poruše diody.
- Tranzistory.
Pro kontrolu je nutné „zazvonit“ přechody báze-emitor a báze-kolektor pro kontrolu jejich propustnosti v jednom a druhém směru.
- Vinutí transformátoru.
Kontroluje se celistvost vinutí a nepřítomnost mezizávitových zkratů.
- Kondenzátory.
Pro kontrolu použijte multimetr a nastavte odpor na 2000 kOhm. Kladná sonda zařízení je aplikována na mínus kondenzátoru, záporná na plus. Na displeji přístroje by se měla zobrazovat čísla, která se zvyšují téměř k nastavené meze měření (2000 kOhm). Poté by se mělo objevit číslo „1“ označující nekonečný odpor. To indikuje stav kondenzátoru a jeho schopnost akumulovat náboj.
Při výběru zařízení pro LED podsvícení nebo LED osvětlení nevyhnutelně vyvstává úkol vybrat napájecí zdroj pro systém. Specialisté na LED zařízení vždy doporučují používat specializované napájecí zdroje. Osoba, která se s tímto zařízením setkává poprvé, má zpravidla zcela přirozenou otázku - proč nelze použít elektronický transformátor pro halogenové žárovky? Při stejném výkonu má menší rozměry, nižší cenu a jeho výstupní napětí je také 12 voltů. Ti, kteří jen chtějí získat odpověď na tuto otázku, aniž by zacházeli do podrobností, mohou rovnou přejít k závěrům na konci článku.
Pro ty, kteří chtějí porozumět problematice podrobněji, trocha teorie.
Pro začátek bych rád poznamenal, že téměř všechny moderní napájecí zdroje jsou pulzní měniče. Jejich zásadní rozdíl od dříve používaných analogových (neboli lineárních) napájecích zdrojů je v tom, že konverze napětí v nich není prováděna na frekvenci síťového zdroje (50 Hz), ale na mnohem vyšší frekvenci (obvykle v rozsahu 30 000- 50 000 Hz). Díky přechodu na takové frekvence bylo možné výrazně snížit velikost a hmotnost napájecích zdrojů a také výrazně zvýšit jejich účinnost, která u moderních modelů dosahuje 95%.
Abychom pochopili rozdíl mezi plnohodnotným napájecím zdrojem a elektronickým transformátorem, podívejme se na jejich vnitřní strukturu.
Uvažujme blokové schéma běžného elektronického transformátoru pro napájení halogenových žárovek (obr. 1).
Obr. 1 Blokové schéma elektronického transformátoru určeného k napájení halogenových žárovek.
Do vstupního usměrňovače, kterým bývá diodový můstek, je přiváděn střídavý proud o frekvenci 50 Hz a napětí 220 V (obr. 2a). Na výstupu usměrňovače (obr. 2b) přijímáme napěťové impulsy stejné polarity a dvojnásobné frekvence - 100 Hz.
Obr.2 Průběhy napětí na vstupu (a) a výstupu (b) usměrňovače.
Dále je toto napětí přiváděno do kaskády složené z klíčových tranzistorů, které jsou uvedeny do generačního režimu pomocí kladné zpětné vazby. Na výstupu této kaskády se tak tvoří vysokofrekvenční impulsy s generační frekvencí a amplitudou síťového napětí. Pro náš případ je velmi důležité věnovat pozornost skutečnosti, že generování v takovém obvodu nenastává vždy, ale pouze za podmínky, že zatížení elektronického transformátoru je v určitých mezích, například od 30 do 300 Wattů. Navíc, protože klíčový stupeň je napájen impulsy z výstupu usměrňovače, ukazuje se, že vysokofrekvenční kmitání generátoru je modulováno impulsy o frekvenci 100 Hz.
Takto vzniklé napětí složitého tvaru je přiváděno do snižovacího transformátoru, na jehož výstupu máme napětí stejného tvaru, ale o velikosti vhodné pro napájení halogenových žárovek. Zde stojí za zmínku, že u žhavícího vlákna, které je zdrojem světla v halogenových žárovkách, nezáleží na tvaru napájecího napětí. U žárovek je důležité pouze efektivní napětí - tzn. hodnota napětí zprůměrovaná za určité časové období. Když charakteristiky elektronického transformátoru udávají výstupní napětí 12 voltů, pak mluvíme o efektivním napětí. Obrázek 3 ukazuje skutečné oscilogramy pořízené na výstupu elektronického transformátoru.
Obr. 3 Oscilogramy na výstupu elektronického transformátoru určeného k napájení halogenových žárovek.
Z oscilogramu na obr. 3a je zřejmé, že pulsy na výstupu elektronického transformátoru následují s frekvencí 55000 Hz, mají velmi strmé hrany a hodnotu amplitudy 17 voltů. Z oscilogramu na obr. 3b můžete vidět, že téměř 20 % času je napětí na výstupu elektronického transformátoru obecně nulové (vodorovné úseky mezi napěťovými rázy). Co se stane, když se takové napětí přivede například na LED lampu? Každá LED lampa má vždy vestavěný vlastní ovladač, který zajišťuje optimální provoz LED. Tento ovladač se bude snažit vyhladit napěťové rázy, ale v tomto případě nelze zaručit dlouhodobý spolehlivý provoz. Pokud jde o LED pásek, ten obecně vyžaduje k napájení konstantní napětí.
Nyní se podíváme na blokové schéma stabilizovaného zdroje používaného ve spojení s LED zařízením (obr. 4).
Obr. 4 Blokové schéma stejnosměrného zdroje se stabilizovaným výstupním napětím, určeného k napájení LED zařízení.
Prvním blokem je již známý vstupní usměrňovač, který se nijak neliší od usměrňovače, o kterém jsme hovořili výše. Z jeho výstupu je napětí (viz obr. 2b) přiváděno do vyhlazovacího filtru, načež má podobu znázorněnou plnou čarou na obr. 5.
Obr.5 Průběh napětí na výstupu vyhlazovacího filtru.
Jak je vidět z obrázku, na výstupu filtru není téměř žádné zvlnění a tvar napětí se blíží přímce.
Toto napětí je přiváděno do výkonových tranzistorových spínačů, na jejichž výstup je stejně jako u elektronického transformátoru připojen snižovací transformátor. Rozdíl je v tom, že činnost kláves je řízena specializovaným mikroobvodem, který zahrnuje hlavní oscilátor, regulátor PWM a různé řídicí obvody.
Mechanismus použití PWM (pulse width modulation) v napájecím zdroji spočívá v tom, že změnou šířky spínacích pulzů přiváděných do výkonových spínačů můžete měnit napětí na výstupu napájecího zdroje. Díky tomu je možné přivedením řídicího signálu z výstupu napájecího zdroje na vstup PWM regulátoru stabilizovat výstupní napětí.
Stabilizace výstupního napětí se provádí následovně. Když se výstupní napětí pod vlivem vnějších faktorů zvýší, z výstupu napájecího zdroje se do regulátoru PWM přenese chybový signál, šířka impulsu se sníží a výstupní napětí se sníží a vrátí se k normálu. Při poklesu výstupního napětí se obdobným způsobem zvětšuje i šířka spínacích impulsů. Díky této operaci je výstupní napětí vždy udržováno ve stanoveném rozsahu.
Protože pracovní režim hlavního oscilátoru v tomto obvodu nezávisí na vnějších vlivech a také díky stabilizačním obvodům zůstává výstupní napětí konstantní v celém rozsahu přípustného výkonu zátěže, například od 0 do 100 W.
Přítomnost zpětné vazby navíc umožnila chránit napájecí zdroj před selháním. Při překročení příkonu, při zvýšení výstupního napětí nad kritickou hodnotu nebo při zkratu v zátěži se zdroj automaticky vypne. Po odstranění příčiny, která spustila ochranu, se zdroj opět rozběhne.
Za snižovacím transformátorem jsou vysokofrekvenční vícepólové impulsy přiváděny do usměrňovače, kde jsou převedeny na impulsy stejné polarity. Výstupní filtr impulsy po usměrnění vyhlazuje a převádí je na stejnosměrné napětí s malým zvlněním.
Díky uvažovaným stabilizačním a filtračním opatřením nestabilita stejnosměrného napětí na výstupu zdroje obvykle nepřesahuje 3 % jmenovité hodnoty a napětí zvlnění není větší než 0,1 voltu.
Dalším důležitým pozitivním efektem výstupního filtru je výrazné snížení úrovně elektromagnetického rušení vyzařovaného zdrojem a zejména rušení vyzařovaného vodiči připojenými k jeho výstupu.
závěry
Elektronické transformátory určené k napájení halogenových žárovek nelze použít k napájení LED zařízení, protože:
1. Hodnota 12 voltů uvedená v pasu elektronického transformátoru je efektivní (průměrné) napětí. Ve skutečnosti může výstupní napětí obsahovat krátké impulsy s amplitudou až 40 voltů.
2. Napětí na výstupu elektronického transformátoru je vysokofrekvenční a neupravené. Obsahuje impulsy různých polarit, pozitivní i negativní.
3. Výstupní efektivní napětí elektronických transformátorů je nestabilní, závisí na vstupním napětí napájecí sítě, na výkonu připojené zátěže, na okolní teplotě a může se pohybovat v rozmezí 11-16 voltů.
4. Elektronický transformátor není schopen provozu při nízkém zatížení. Jeho charakteristiky obvykle udávají spodní a horní hranici přípustného zatěžovacího výkonu, například 30-300 wattů.
První tři body nevyhnutelně povedou k předčasnému selhání LED zařízení. V některých případech může zařízení selhat při prvním zapnutí. Na takovou poruchu se nevztahuje záruka.
Při výměně halogenových žárovek za LED žárovky ve stávajících systémech je kromě prvních tří bodů nutné vzít v úvahu i čtvrtý. Spotřeba energie LED žárovek je 10krát nižší než u halogenových žárovek. Pokud je zatížení nedostatečné, elektronický transformátor se nemusí vůbec zapnout nebo se bude periodicky zapínat a vypínat. Při výměně žárovek tímto způsobem se v každém případě doporučuje vyměnit zdroj.
