Галогенові лампи з кожним днем все активніше використовуються в прикрасі різних торгових комплексів та вітрин. Яскрава кольорова гама, насиченість у передачі зображення надають їм все більшої популярності. Термін їхньої служби набагато більший, ніж у звичайних ламп. При цьому вони можуть довго працювати без виключення. У галогенках використовуються нитки розжарення, але процес свічення, у порівнянні з лампами розжарювання, у них відрізняється завдяки наповненню балона особливим складом. Такі лампочки використовуються в різних світильниках, люстрах, кухонних меблях і бувають 220 і 12 вольтові. Блок живлення для галогенок напругою 12 вольт необхідний, тому що при їх прямому включенні в електричну мережу відбудеться коротке замикання.
Технічні характеристики
Вольтаж галогенок буває не тільки 220 та 12 вольт. У продажу можна знайти лампочки на 24 і навіть на 6 вольт. Потужність теж може бути різною – 5, 10, 20 Вт. Галогенові лампи від 220 В включаються прямо в мережу. Тим, які працюють від 12 В, необхідні спеціальні пристрої, що перетворюють струм з мережі для 12 вольт – так звані трансформатори або спеціальні блоки живлення.
Дванадцятивольтові галогенки працюють дуже добре. Раніше, у 90-х роках, застосовувався трансформатор великих розмірів на 50 Гц, який забезпечував роботу лише однієї галогенової лампи. У сучасному освітленні застосовуються високочастотні імпульсні перетворювачі. За розмірами дуже малі, але можуть потягнути 2 – 3 лампи одночасно.
На сучасному ринку трапляються як дорогі, так і дешеві блоки живлення. У відсотковому співвідношенні дорогих продається близько 5%, а дешевки набагато більші. Хоча, в принципі, дорожнеча – це ще не гарантія надійності. У крутих перетворювачах, на жаль, не використовуються високоякісні деталі, а лише застосовуються хитромудрі схемні навороти, що сприяють нормальній роботі блоку живлення хоча б протягом гарантійного терміну. Як тільки він закінчується, пристрій згоряє.
Класифікація
Трансформатори бувають електромагнітними та електронними (імпульсними). Електромагнітні доступні за ціною, надійні, їх можна зробити за бажанням своїми руками. Вони мають і свої мінуси – пристойну вагу, великі габаритні розміри, підвищення температури при тривалій роботі. А перепади напруги значно скорочують термін роботи галогенових ламп.
Електронні трансформатори важать набагато менше, у них стабільна напруга на виході, вони сильно не нагріваються, можуть мати захист від КЗ та плавний пуск, що збільшує термін експлуатації лампи.
Трансформатори для галогенових ламп
Розбір буде проведено на прикладі блоку живлення фірми "Ферон Герман Технолоджі". На виході цей трансформатор має не мало не багато – 5 ампер. Для такої невеликої коробочки значення приголомшливе. Корпус зроблений герметичним способом, з відсутністю різного роду вентиляції. Напевно тому деякі екземпляри таких блоків живлення плавляться від високої температури.
Схема перетворювача у першому варіанті дуже проста. Так мінімальний набір всіх деталей, що навряд чи з неї можна щось викинути. При перерахунку бачимо:
- міст із діодів;
- RC ланцюг з динистором, щоб запустився генератор;
- генератор, зібраний на напівмостовій схемі;
- трансформатор, що знижує вхідну напругу;
- низькоомний резистор, який служить запобіжником.
При великому перепаді напруги такий перетворювач на 100% здохне, прийнявши весь удар на себе. Все виконано із досить дешевого набору деталей. Лише до трансформаторів немає жодних нарікань, бо вони зроблені сумлінно.
Другий варіант виглядає дуже слабким та недоопрацьованим. В емітерні ланцюги вставлені резистори R5 та R6 для обмеження струму. При цьому абсолютно не продумане блокування транзисторів у разі різкого підвищення струму (її просто ні!). Сумнів викликає електричний ланцюг (на схемі він червоним кольором).
Фірма "Ферон Герман Технолоджі" випускає галогенові лампи потужністю до 60 Вт. Сила струму блоку живлення на виході виходить 5 ампер. Це забагато для такої лампочки.
При знятті кришки зверніть особливу увагу на розміри радіатора. Для вихідних 5 амперів вони дуже маленькі.
Розрахунок потужності трансформатора для ламп та схема підключення
Продаються сьогодні різні трансформатори, тому є певні правила підбору необхідної потужності. Не варто брати трансформатор надто потужний. Він працюватиме практично вхолосту. Нестача потужності призведе до перегріву та подальшого виходу пристрою з ладу.
Розрахувати потужність трансформатора можна самостійно. Завдання швидше математична і під силу кожному електрику-початківцю. Наприклад, необхідно встановити 8 точкових галогенок напругою 12 В і потужністю 20 Вт. Загальна потужність при цьому становитиме 160 ват. Беремо із запасом на 10% приблизно і купуємо потужністю 200 Вт.
Схема №1 виглядає приблизно таким чином: на лінії 220 стоїть одноклавішний вимикач, при цьому помаранчевий та синій провід приєднуються до входу трансформатора (первинні клеми).
На лінії 12 вольт всі лампи підключаються до трансформатора (вторинні клеми). Мідні дроти, що з'єднують, обов'язково повинні мати однаковий переріз, інакше яскравість у лампочок буде різна.
Ще одна умова: провід, що з'єднує трансформатор з галогеновими лампами, повинен бути довжиною не менше 1,5 метрів, краще, якщо 3. Якщо зробити його занадто коротким, він почне грітися і яскравість лампочок знизиться.
Схема №2 – для підключення галогенових світильників. Тут можна вчинити по-іншому. Розбити, наприклад, шість світильників на дві частини. Для кожної встановити понижувальний трансформатор. Правильність такого вибору обумовлена тим, що при поломці одного з блоків живлення друга частина світильників продовжуватиме працювати. Потужність однієї групи складає 105 Вт. З невеликим коефіцієнтом запасу отримуємо, що придбати необхідно два трансформатори на 150 Вт.
Порада! Кожен знижуючий трансформатор запитайте своїми проводами та з'єднайте їх у розподільчій коробці. Місця з'єднання залиште у вільному доступі.
Переробка блоку живлення своїми руками
Для роботи галогенних ламп почали застосовуватися імпульсні джерела струму з високочастотним перетворенням напруги. При домашньому виготовленні та налагодженні часто згоряють дорогі транзистори. Так як напруга живлення в первинних ланцюгах досягає 300 вольт, то до ізоляції пред'являються дуже високі вимоги. Всі ці труднощі можна обійти, якщо пристосувати готовий електронний трансформатор. Він застосовується для живлення 12-вольтових галогенок у підсвічуванні (у магазинах), які запитуються від стандартної електромережі.
Існує певна думка, що отримати саморобний імпульсний блок живлення – справа нехитра. Можна лише додати випрямний міст, конденсатор, що згладжує, і стабілізатор напруги. Насправді все набагато складніше. Якщо до випрямляча підключити світлодіод, при включенні можна зафіксувати лише одне запалення. Якщо вимкнути та ввімкнути перетворювач у мережу знову, повториться ще один спалах. Щоб з'явилося постійне світіння, необхідно до випрямляча підвести додаткове навантаження, яке, відбираючи корисну потужність, перетворювало б її на тепло.
Один із варіантів самостійного виготовлення імпульсного блоку живлення
Описуваний блок живлення можна виготовити з електронного трансформатора потужністю 105 Вт. Фактично цей трансформатор нагадує компактний імпульсний перетворювач напруги. Для складання додатково знадобиться узгоджуючий трансформатор Т1, мережевий фільтр, випрямляючий міст VD1-VD4, вихідний дросель L2.
Схема двополярного блоку живлення Такий апарат стабільно функціонує тривалий час із підсилювачем низької частоти потужністю 2х20 ват. При 220 В і силі струму 0,1 А вихідна напруга буде 25, при збільшенні сили струму до 2 ампер напруга падає до 20 вольт, що вважається нормальною роботою.
Струм, минаючи вимикач і запобіжники FU1 і FU2, слідує на фільтр, що захищає ланцюг від перешкод імпульсного перетворювача. Середину конденсаторів С1 і С2 з'єднують з кожухом блоку живлення, що екранує. Потім струм надходить на вхід U1, звідки з вихідних клем знижена напруга подається на узгоджуючий трансформатор Т1. Змінна напруга з іншої (вторинної обмотки) випрямляє діодний міст та згладжує фільтр L2C4C5.
Самостійне складання
Трансформатор Т1 виготовляється самостійно. Число витків на вторинній обмотці впливає вихідну напругу. Сам трансформатор виконаний на кільцевому магнітопроводі К30х18х7 із фериту марки М2000НМ. Первинна обмотка складається з дроту ПЕВ-2 діаметром 0,8 мм, складеного вдвічі. Вторинна обмотка складається з 22 витків дроту ПЕВ-2, складеного вдвічі. При з'єднанні кінця першої напівобмотки з початком другої отримуємо середню точку вторинної обмотки. Дросель також виготовляємо самостійно. Його намотують на такому ж феритовому кільці, обидві обмотки містять по 20 витків.
Випрямні діоди розташовуються на радіаторі площею щонайменше 50 кв.см. Зверніть увагу, що діоди, у яких аноди з'єднані з мінусовим виходом, ізолюються від тепловідведення слюдяними прокладками.
Згладжують конденсатори С4 і С5 складаються з трьох паралельно включених К50-46 ємністю по 2200 мкФ кожен. Такий спосіб застосовується, щоб зменшити загальну індуктивність електролітичних конденсаторів.
На вході блока живлення краще встановити мережевий фільтр, але можлива робота і без нього. Для дроселя фільтра можна використовувати ДФ 50 Гц.
Усі деталі блоку живлення розташовуються навісним монтажем на платі із ізоляційного матеріалу. Отримана конструкція поміщається в кожух з тонкої листової латуні або лудженої жерсті. Не забудьте просвердлити отвори для вентиляції повітря.
Правильно зібраний блок живлення не потребує налагодження і починає відразу працювати. Але про всяк випадок можна перевірити його працездатність за допомогою підключення на вихід резистора опором 240 Ом, потужністю розсіювання 3 Вт.
Знижувальні трансформатори для галогенних ламп під час роботи виділяють дуже багато тепла. Тому необхідно дотримуватися кількох вимог:
- Забороняється підключення блока живлення без навантаження.
- Розташовуйте блок на негорючій поверхні.
- Відстань від блоку до лампочки щонайменше 20 сантиметрів.
- Для кращої вентиляції встановіть трансформатор у ніші не менше 15 літрів.
Блок живлення необхідний галогенових ламп, що працюють від напруги 12 вольт. Він є своєрідним трансформатором, що знижує вхідні 220 В до необхідних значень.
Виробництво та продаж побутових ламп розжарювання заборонено в країнах ЄС, але галогенові лампочки (а вони теж використовують спіраль розжарювання, але вона регенерується завдяки наповненню балона спеціальним складом) поки що дозволено. У нас вони активно застосовуються, бо все везуть із Китаю, а вони плювали на всі заборони. Галогенки використовуються як врізні світильники як у фальшстелях, в люстрах, в кухонних меблях, та й не тільки в кухонних. Бувають вони двох видів - 12 вольт і 220 вольт. Та й потужність споживання також буває різною - 5, 10, 20 і більше ват. З лампами 220 вольт все зрозуміло: їх просто включають прямо в мережу, а ось для тих, що працюють від 12-ти необхідний спеціальний пристрій, що перетворює 220 вольт на 12. До речі! Настійно рекомендую взагалі не купувати і ніде не застосовувати «точкові» галогенки на 220 вольт. У них феноменально низька надійність, навіть у тих, що виготовлені «крутими» фірмами. Ну, якщо ставити пристрій плавного включення.
А ось 12-вольтові працюють відносно надійно, інша справа, що в «гру» вступає цей перетворювач. Ще в 90-ті роки ним був звичайний трансформатор на 50 Гц, великий та важкий. Причому на кожну лампочку потрібно було ставити окремий трансформатор. Я на початку 90-х років робив електрику в дуже крутому (за тодішніми мірками) магазині автозапчастин, там у стелю було вмонтовано штук 30 таких ламп, від кожної йшло два дроти в спеціальний бокс, де ми розмістили трансформатори. За даними на 2010 рік усі трансформатори працювали, хоча лампочки, звичайно, міняти доводилося, хоч і рідко. Зараз такі трансформатори теж можна купити, але коштують вони дорого – десь 20 доларів штука. І купує їх мало хто, а може взагалі ніхто. У ході – імпульсні високочастотні перетворювачі! Маленькі, але такі, що тягнуть по 50-60 ват (так написано на корпусі), тобто можна підключити до них 2-3 лампи.
Все б нічого, але! Перетворювачі бувають двох видів – дешеві та дорогі. Щонайменше 95% ринку – дешеві перетворювачі. 5% - дорогі, але дорожнеча - не гарантія від поломок. Взагалі, я вам скажу так: зараз електронна промисловість могла б виробляти просто феноменально надійні перетворювачі, але такі ніхто не виробляє, принаймні мені не траплялися. Ті, що дорогі відрізняються від дешевих не якістю деталей (вони скрізь однакові), а деякими схемними «наворотами», які дійсно знижують ймовірність виходу виробу принаймні протягом гарантійного терміну. І якщо дешеві перетворювачі на 220-12 вольт 50-60 ват коштують 3-4 долари, то дорогий - 12-15, а іноді й більше.
Сьогодні ми поговоримо про ремонт дешевих, благо їх тут у мене намалювалося штук десять. Взагалі, майже всі їх вважають за краще викидати, але сміх у тому, що купуючи новий дешевий перетворювач, ви не отримуєте жодної гарантії, що він у вас не вилетить через пару годин роботи. А маючи тестер, паяльник і руки, що ростуть з потрібного місця, можна швидко відремонтувати ці штуковини. І як китайські виробники ще не додумалися заливати їх епоксидкою?
Ось вони. Фірма Feron. Герман Технолоджі, фор лоу-вольтс халоген лемпс. Ну, загалом ви зрозуміли, так? 60 Вт. Тобто п'ять ампер на виході. Нехило, для такої дрібної штуковини. Правда вони всі не працюють, а одна, як ви бачите, навіть розплавилася. Зауважимо, що корпус герметичний, тобто там немає ніякої вентиляції. Ось точно зараз роблять корпуси блоків живлення для ноутбуків - герметично склеюють. Тому вилітають ці блоки пачками. У половині випадків причина – перегрів елементів. Те саме лампи-економки. Білий цоколь де розміщена схема – абсолютно герметичний, хоча має бути як грати. Вентиляції – нуль. Зрозуміло, що це зроблено для того, щоби довго нічого не працювало.
 |
 |
Проводимо розтин. Звертаємо увагу на «радіатори». І це у штуковини яка видає 5 ампер на виході:
 |
Змальовуємо схему:
 |
 |
 |
Схема перетворювача у варіанті 1 феноменально проста. По суті – найпростіше, що можна уявити, тут навіть не можна викинути жодної робили. Найменше щоб працювало. Діодний міст, RC ланцюг плюс диністор для запуску генератора, сам генератор зібраний за напівмостовою схемою та понижуючий трансформатор. На вході – низькоомний резистор, що виконує функції запобіжника. Він має героїчно згоріти у разі настання аварійного режиму, жодних інших захистів принципово не передбачено. І це все зібрано їх найдешевших деталей. Єдине, до чого немає претензій – до трансформаторів, вони зроблені нормально.
Варіант 2 взагалі каламутний. Так, вони вставили в емітерні ланцюги резистори R5-R6, типу «обмеження струму», але це безглуздо і безглуздо, якщо не передбачено жодного блокування транзисторів або іншого способу зриву генерації у разі перевищення цього струму. І зовсім незрозуміле призначення ланцюга виділеного червоним кольором. Якийсь місцевий китайський креатив.
Починаємо перевіряти деталі омметром, не випоюючи їх із плати:
- У 8 платах з 10 виявляємо що опір резистора R1 - нескінченність. Тобто він згорів. У деяких випадках навіть видно корпус, що розтріскався. Це фактично зі 100% ймовірністю говорить про те, що згоріло 2 силові транзистори (у цій схемі якщо згоряє один, автоматично згоряє і другий). Тобто одразу змінюємо і резистор, і транзистори. Втім, транзистори про всяк випадок перевіряємо (прямо в платі) і з'ясовуємо, що в деяких блоках вони вилетіли дивним чином: колекторний перехід має нульовий опір, а емітерний – нескінченний. Це означає, що, швидше за все, вилетіли і резистори R3-R4 в ланцюги баз. Перевіряємо омметром. Так і є. Дивимося через «окуляри» і бачимо тріщини і лак, що обліз. Так, у схемі за варіантом 2 очевидно розірвані транзистори в ланцюзі емітера. Інакше ніяк. Змінюємо.
 |
 |
- Симетричний диністор V1 перевірити омметром не можна. У нормі він має давати нескінченність в обидві сторони. Але навіть якщо він і дає, це не факт, що він працює. Втім, у моєму варіанті робітниками виявились усі 10 диністорів.
- Звичайно, не може йтися й про експлуатацію транзисторів із такими, з дозволу сказати, «радіаторами». Підсилюємо їх і вирізаємо шматок корпусу, щоб створити природне охолодження. Транси будуть поміщені у недоступне місце, тому за безпеку можна не хвилюватися. У крайньому випадку, одягнути термозбіжний кембрик.
- Після всіх замін та удосконалень, включаємо штуковину. Профіт! На 20 ватній лампочці після години роботи радіатор ледь нагрівся до 35 градусів. Це нормально. Хоча моя порада: експлуатуйте ці трансформатори максимум у 2/3 заявленої потужності. А краще – наполовину.
 |
 |
 |
4. У двох інших трансформаторах зібраних за варіантом 1 виявився несправним конденсатор C1. Причому він був не пробитим, але висохлим. Тобто втратив ємність. Впевнений, що це було через перегрівання — цей тип конденсаторів взагалі погано тримає температуру.
Про ремонт дорогих перетворювачів для галогенок я розповім іншим разом. В даний час я закінчую робити свій перетворювач на базі даного «Ферона», який, на мою думку, повинен бути позбавлений усіх явних недоліків і працювати надійно.
Можна, звичайно, поставити собі питання – а нафіга їх взагалі лагодити? Чи варто витрати отриманого результату? Давайте підрахуємо. Ось я мав 10 перетворювачів. Кожен по 4 долари. Разом – 40 доларів. 2 транзистори коштують 2×0,3 = 0,6 дол. Резистор – 0,05 дол. При цьому резистори вилетіли не у всіх перетворювачах. Загалом весь ремонт обійшовся в 6 дол. Профіт — 34 дол. і приблизно дві години роботи. Із дорогими – ще вигідніше.
Наприкінці представляю ще 2 схеми. Їх я знайшов в інеті, вони схожі на мої, але все ж таки відрізняються.
 |
 |
Візьмемо для прикладу стандартний електронний трансформатор, маркований 12V 50Ват, який використовується для живлення настільного світильника. Принципова схема буде такою:
Схема електронного трансформатора працює в такий спосіб. Напруга мережі випрямляється за допомогою випрямного моста до напівсинусоїдального з подвоєною частотою. Елемент D6 типу DB3 у документації називається "TRIGGER DIODE”, - це двонаправлений диністор в якому полярність включення значення не має і він використовується тут для запуску перетворювача трансформатора. Диністор спрацьовує під час кожного циклу, запускаючи генерацію напівмоста. використовувати наприклад для функції підключеної лампи.Частота генерації залежить від розміру і магнітної провідності сердечника трансформатора зворотного зв'язку і параметрів транзисторів, зазвичай становить в межах 30-50 кГц.
В даний час розпочався випуск більш просунутих трансформаторів з мікросхемою IR2161, яка забезпечує як простоту конструкції електронного трансформатора та зменшення числа компонентів, що використовуються, так і високими характеристиками. Використання цієї мікросхеми значно збільшує технологічність та надійність електронного трансформатора для живлення галогенних ламп. Принципова схема наведена малюнку.
Особливості електронного трансформатора на IR2161:
Інтелектуальний драйвер напівмосту;
Захист від короткого замикання навантаження з автоматичним перезапуском;
Захист від струмового навантаження з автоматичним перезапуском;
Гойдання робочої частоти зниження електромагнітних перешкод;
Мікропотужний запуск 150 мкА;
Можливість використання з фазовими регуляторами яскравості з керуванням по передньому та задньому фронтам;
Компенсація зсуву вихідної напруги підвищує довговічність ламп;
М'який запуск, що виключає струмове навантаження ламп.
Вхідний резистор R1 (0,25Ват) - своєрідний запобіжник. Транзистори типу MJE13003 притиснуті до корпусу через ізоляційну прокладку металевою пластинкою. Навіть під час роботи на повне навантаження транзистори гріються слабо. Після випрямляча напруги відсутня конденсатор, що згладжує пульсації, тому вихідна напруга електронного трансформатора при роботі на навантаження являє собою прямокутні коливання 40кГц, модульовані пульсаціями напруги 50Гц. Трансформатор Т1 (трансформатор зворотного зв'язку) – на феритовому кільці, обмотки підключені до баз транзисторів містять по пару витків, обмотка, підключена до точки з'єднання емітера та колектора силових транзисторів – один виток одножильного ізольованого дроту. В ЕТ зазвичай використовуються транзистори MJE13003, MJE13005, MJE13007. Вихідний трансформатор на феритовому Ш-подібному осерді.
Щоб задіяти електричний трансформатор в імпульсному, необхідно підключити на вихід випрямний міст на ВЧ сильних діодах (звичайні КД202, Д245 не підуть) і конденсатор для згладжування пульсацій. На виході електронного трансформатора ставлять діодний міст на діодах КД213 КД212 або КД2999. Коротше потрібні діоди з малим падінням напруги у прямому напрямку, здатні добре працювати на частотах близько десятків кілогерців.
Перетворювач електронного трансформатора без навантаження нормально не працює, тому його потрібно використовувати там, де навантаження постійне струмом і споживає достатній струм для впевненого запуску перетворювача ЕТ. При експлуатації схеми треба враховувати, що електронні трансформатори є джерелами електромагнітних перешкод, тому повинен ставитися LC фільтр, що запобігає проникненню перешкоди в мережу та навантаження.
Особисто я використав електронний трансформатор для виготовлення імпульсного джерела живлення лампового підсилювача. Також є можливим живити ними потужні УНЧ класу А або світлодіодні стрічки, які якраз і призначені для джерел з напругою 12В і великим вихідним струмом. Природно, підключення такої стрічки проводиться не безпосередньо, а через струмообмежувальний резистор або за допомогою корекції вихідної потужності електронного трансформатора.
Обговорити статтю СХЕМА ЕЛЕКТРОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ ГАЛОГЕННИХ ЛАМП
У статті описані так звані електронні трансформатори, по суті, що являють собою імпульсні понижувальні перетворювачі для живлення галогенних ламп, розрахованих на напругу 12 В. Запропоновано два варіанти виконання трансформаторів - на дискретних елементах та із застосуванням спеціалізованої мікросхеми.
Галогенні лампи є, по суті, більш удосконаленою модифікацією звичайної лампи розжарювання. Принципова відмінність полягає у додаванні в колбу лампи пари сполук галогенів, які блокують активне випаровування металу з поверхні нитки розжарення під час роботи лампи. Це дозволяє розігрівати нитку розжарення до вищих температур, що дає більш високу світловіддачу та більш рівномірний спектр випромінювання. Крім того, збільшується термін служби лампи. Ці та інші особливості роблять галогенну лампу дуже привабливою для домашнього освітлення, і не лише. Промислово випускається широкий асортимент галогенних ламп різної потужності на напругу 230 і 12 В. Лампи з напругою живлення 12 В мають кращі технічні характеристики і великий ресурс у порівнянні з лампами на 230 В, не кажучи вже про електробезпеку. Для живлення таких ламп від мережі 230 В необхідно зменшити напругу. Можна, звичайно, застосувати звичайний мережевий трансформатор, що понижує, але це дорого і недоцільно. Оптимальний вихід - використовувати понижувальний перетворювач 230 В/12, часто званий в таких випадках електронним трансформатором або галогенним конвертором (halogen convertor). Про два варіанти таких пристроїв і йтиметься у цій статті, обидва розраховані на потужність навантаження 20...105 Вт.
Один з найпростіших і найпоширеніших варіантів схемних рішень для понижуючих електронних трансформаторів - це напівмостовий перетворювач з позитивним зворотним зв'язком по струму, схема якого наведена на рис. 1. При підключенні пристрою до мережі конденсатори С3 і С4 швидко заряджаються до амплітудної напруги мережі, формуючи напругу половини в точці з'єднання. Ланцюг R5C2VS1 формує імпульс, що запускає. Як тільки напруга на конденсаторі С2 досягне порога відкривання диністора VS1 (24.32), він відкриється і до бази транзистора VT2 буде додана пряма напруга зміщення. Цей транзистор відкриється, і струм потече ланцюгом: загальна точка конденсаторів С3 і С4, первинна обмотка трансформатора Т2, обмотка III трансформатора Т1, ділянка колектор - емітер транзистора VT2, мінусовий висновок діодного мосту VD1. На обмотці II трансформатора Т1 з'явиться напруга, яка підтримує транзистор VT2 у відкритому стані, при цьому до бази транзистора VT1 буде додана зворотна напруга від обмотки I (обмотки I і II протифазно включені). Тік, що протікає через обмотку III трансформатора Т1, швидко введе його в стан насичення. Внаслідок цього напруга на обмотках I та II Т1 спрямує до нуля. Транзистор VT2 починає закриватися. Коли він майже повністю закриється, трансформатор виходитиме з насичення.
Мал. 1. Схема напівмостового перетворювача з позитивним зворотним зв'язком по струму
Закривання транзистора VT2 і вихід насичення трансформатора Т1 призведуть до зміни напрями ЭРС і зростання напруги на обмотках I і II. Тепер до бази транзистора VT1 буде додано пряму напругу, а базі VT2 - зворотне. Транзистор VT1 почне відкриватись. Струм потече по ланцюгу: плюсовий вивід діодного мосту VD1, ділянка колектор - емітер VT1, обмотка III Т1, первинна обмотка трансформатора Т2, загальна точка конденсаторів С3 та С4. Далі процес повторюється, а навантаженні формується друга напівхвиля напруги. Після запуску діод VD4 підтримує у розрядженому стані конденсатор С2. Оскільки в перетворювачі не використовується оксидний конденсатор, що згладжує (в ньому немає необхідності при роботі на лампу розжарювання, навіть, навпаки, його присутність погіршує коефіцієнт потужності пристрою), то після закінчення напівперіоду випрямленої напруги мережі генерація припиниться. З настанням наступного напівперіоду генератор запуститься знову. В результаті роботи електронного трансформатора на його виході формуються близькі за формою до синусоїдального коливання частотою 30...35 кГц (рис. 2), наступні пачками з частотою 100 Гц (рис. 3).
Мал. 2. Близькі за формою до синусоїдальних коливань частотою 30...35 кГц
Мал. 3. Коливання частотою 100 Гц
Важлива особливість подібного перетворювача - він не запуститься без навантаження, оскільки струм через обмотку III Т1 буде занадто малий, і трансформатор не увійде в насичення, процес автогенерації зірветься. Ця особливість унеможливлює захист від режиму холостого ходу. Пристрій із зазначеними на рис. 1 номіналами стабільно запускається за потужності навантаження від 20 Вт.
На рис. 4 наведена схема удосконаленого електронного трансформатора, який додані помехоподавляющий фільтр і вузол захисту від короткого замикання в навантаженні. Вузол захисту зібраний на транзисторі VT3, діоді VD6, стабілітроні VD7, конденсаторі C8 та резисторах R7-R12. Різке збільшення струму навантаження призведе до збільшення напруги на обмотках I і II трансформатора Т1 з 3...5 В у номінальному режимі до 9...10 В у режимі короткого замикання. В результаті на базі транзистора VT3 з'явиться напруга зміщення 0,6 В. Транзистор відкриється і зашунтує конденсатор запуску ланцюга С6. В результаті з наступним напівперіод випрямленої напруги генератор не запуститься. Конденсатор С8 забезпечує затримку вимкнення захисту близько 0,5 с.
Мал. 4. Схема вдосконаленого електронного трансформатора
Другий варіант електронного понижуючого трансформатора показано на рис. 5. Він більш простий у повторенні, оскільки в ньому немає одного трансформатора, причому більш функціональний. Це теж напівмостовий перетворювач, але під керуванням спеціалізованої мікросхеми IR2161S. У мікросхему вбудовані всі необхідні захисні функції: від зниженої та підвищеної напруги мережі, від режиму холостого ходу та короткого замикання у навантаженні, від перегріву. Також IR2161S має функцію м'якого старту, який полягає в плавному наростанні напруги на виході при включенні від 0 до 11,8 протягом 1 с. Це виключає різкий кидок струму через холодну нитку лампи, що значно, іноді кілька разів, підвищує термін її служби.
Мал. 5. Другий варіант електронного понижуючого трансформатора
У перший момент, а також з приходом кожного наступного напівперіоду випрямленої напруги живлення мікросхеми здійснюється через VD3 діод від параметричного стабілізатора на стабілітроні VD2. Якщо живлення здійснюється безпосередньо від мережі 230 без використання фазового регулятора потужності (димеру), то ланцюг R1-R3C5 не потрібна. Після входу до робочого режиму мікросхема додатково живиться з виходу напівмосту через ланцюг d2VD4VD5. Відразу ж після запуску частота внутрішнього тактового генератора мікросхеми - близько 125 кГц, що значно вище за частоту вихідного контуру С13С14Т1, в результаті напруга на вторинній обмотці трансформатора Т1 буде мало. Внутрішній генератор мікросхеми управляється напругою, його частота обернено пропорційна напрузі на конденсаторі С8. Відразу після включення цей конденсатор починає заряджатися від внутрішнього джерела струму мікросхеми. Пропорційно зростанню напруги на ньому зменшуватиметься частота генератора мікросхеми. Коли напруга на конденсаторі досягне 5 В (приблизно через 1 с після включення), частота зменшиться до робочого значення близько 35 кГц, а напруга на виході трансформатора досягне номінального значення 11,8 В. Так реалізований м'який старт після його завершення мікросхема DA1 переходить в робочий режим, в якому 3 виведення DA1 можна використовувати для управління вихідною потужністю. Якщо паралельно підключити конденсатору С8 змінний резистор опором 100 кОм, можна, змінюючи напругу на виведенні 3 DA1, керувати вихідною напругою і регулювати яскравість свічення лампи. При зміні напруги на виведенні 3 мікросхеми DA1 від 0 до 5 В частота генерації змінюватиметься від 60 до 30 кГц (60 кГц при 0 - мінімальна напруга на виході і 30 кГц при 5 - максимальна).
Вхід CS (висновок 4) мікросхеми DA1 є входом внутрішнього підсилювача сигналу помилки та використовується для контролю струму навантаження та напруги на виході напівмосту. У разі різкого збільшення струму навантаження, наприклад, при короткому замиканні, падіння напруги на датчику струму - резисторах R12 і R13, а отже, і на виводі 4 DA1 перевищить 0,56, внутрішній компаратор перемкнеться і зупинить тактовий генератор. У разі обриву навантаження напруга на виході півмоста може перевищити гранично допустиму напругу транзисторів VT1 і VT2. Щоб уникнути цього, до входу CS через діод VD7 підключено резистивно-ємнісний дільник C10R9. При перевищенні граничного значення напруги на резисторі R9 генерація також припиняється. Детальніше режими роботи мікросхеми IR2161S розглянуті в .
Розрахувати число витків обмоток вихідного трансформатора для обох варіантів можна, наприклад, за допомогою простої методики розрахунку, вибрати відповідний магнітопровід за габаритною потужністю можна за допомогою каталогу.
Згідно з числом витків первинної обмотки дорівнює
N I = (U c max · t 0 max) / (2 · S · B max),
де U c max - максимальна напруга мережі,; t 0 max – максимальний час відкритого стану транзисторів, мкс; S - площа поперечного перерізу магнітопроводу, мм 2; B max – максимальна індукція, Тл.
Число витків вторинної обмотки
де k - коефіцієнт трансформації, у разі можна прийняти k = 10.
Креслення друкованої плати першого варіанта електронного трансформатора (див. рис. 4) наведено на рис. 6, розташування елементів – на рис. 7. Зовнішній вигляд зібраної плати показано на рис. 8. обкладинки. Електронний трансформатор зібраний на платі із фольгованого з одного боку склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Усі елементи для поверхневого монтажу встановлені з боку друкарських провідників, вивідні – на протилежному боці плати. Більшість деталей (транзистори VT1, VT2, трансформатор Т1, диністор VS1, конденсатори С1-С5, С9, С10) підійдуть від масових дешевих електронних баластів для люмінесцентних ламп типу Т8, наприклад, Tridonic PC4x18 T8, Fintar 234/81 Komtex EFBL236/418, TDM Electric EB-T8-236/418 та ін., оскільки вони мають схожу схемотехніку та елементну базу. Конденсатори С9 і С10 - металопленочні поліпропіленові, розраховані на великий імпульсний струм і змінну напругу не менше 400 В. Діод VD4 - будь-який швидкодіючий з допустимим зворотним на рис 11 напругою не менше 150 В.
Мал. 6. Креслення друкованої плати першого варіанта електронного трансформатора
Мал. 7. Розташування елементів на платі
Мал. 8. Зовнішній вигляд зібраної плати
Трансформатор Т1 намотаний на кільцевому магнітопроводі з магнітною проникністю 2300 ±15 %, його зовнішній діаметр – 10,2 мм, внутрішній діаметр – 5,6 мм, товщина – 5,3 мм. Обмотка III (5-6) містить один виток, обмотки I (1-2) та II (3-4) - по три витки дроту діаметром 0,3 мм. Індуктивність обмоток 1-2 та 3-4 має бути 10...15 мкГн. Вихідний трансформатор Т2 намотаний на магнітопроводі EV25/13/13 (Epcos) без немагнітного зазору, матеріал N27. Його первинна обмотка містить 76 витків дроту 5x0,2 мм. Вторинна обмотка містить вісім витків літцендрату 100x0,08 мм. Індуктивність первинної обмотки дорівнює 12±10% мГн. Дросель помехоподавляючого фільтра L1 намотаний на магнітопроводі Е19/8/5, матеріал N30, кожна обмотка містить по 130 витків дроту діаметром 0,25 мм. Можна застосувати відповідний за габаритами стандартний двообмотувальний дросель індуктивністю 30...40 мГн. Конденсатори С1 С2 бажано застосувати Х-класу.
Креслення друкованої плати другого варіанта електронного трансформатора (див. рис. 5) показано на рис. 9, розташування елементів – на рис. 10. Плата також виготовлена з фольгованого з одного боку склотекстоліту, елементи поверхневого монтажу розташовані з боку друкованих провідників, вивідні - на протилежній стороні. Зовнішній вигляд готового пристрою наведено на рис. 11 та рис. 12. Вихідний трансформатор Т1 намотаний на кільцевому магнітопроводі R29.5 (Epcos), матеріал N87. Первинна обмотка містить 81 виток дроту діаметром 0,6 мм, вторинна - 8 витків дроту 3x1 мм. Індуктивність первинної обмотки дорівнює 18±10% мГн, вторинної – 200±10% мкГн. Трансформатор Т1 розраховувався на максимальну потужність до 150 Вт, для підключення такого навантаження транзистори VT1 і VT2 необхідно встановити на тепловідведення - алюмінієву пластину площею 16...18 мм 2 товщиною 1,5...2 мм. При цьому, щоправда, буде потрібна відповідна переробка друкованої плати. Також вихідний трансформатор можна застосувати від першого варіанта пристрою (потрібно додати на платі отвори під інше розташування висновків). Транзистори STD10NM60N (VT1, VT2) можна замінити IRF740AS або аналогічні. Стабілітрон VD2 повинен бути потужністю не менше 1 Вт, напруга стабілізації - 15,6...18 В. Конденсатор С12 - бажано дисковий керамічний на номінальну постійну напругу 1000 В. напруга не менше 400 В. Кожен із резистивних ланцюгів R4-R7, R14-R17, R18-R21 можна замінити одним вивідним резистором відповідних опору та потужності, але при цьому потрібно змінити друковану плату.
Мал. 9. Креслення друкованої плати другого варіанта електронного трансформатора
Мал. 10. Розташування елементів на платі
Мал. 11. Зовнішній вигляд готового пристрою
Мал. 12. Зовнішній вигляд зібраної плати
Література
1. IR2161 (S) & (PbF). Halogen convertor control IC. - URL: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2161.pdf (24.04.15).
2. Peter Green. 100VA dimmable electronic convertor for low voltage lighting. - URL: http://www.irf.com/technical-info/refdesigns/irplhalo1e.pdf (24.04.15).
3. Ferrites and Accessories. - URL: http://en.tdk.eu/tdk-en/1 80386/tech-library/ epcos-publications/ferrites (24.04.15).
Дата публікації: 30.10.2015
Думки читачів
- Веселін / 08.11.2017 - 22:18
Які електронні трансформатори з представлених на ринку з ним 2161 чи подібні - Едуард / 26.12.2016 - 13:07
Здрастуйте, чи можна замість трансформатора на 160Вт поставити на 180Вт? Дякую. - Михайло / 21.12.2016 - 22:44
Я переробляв такі http://ali.pub/7w6tj - Юрій / 05.08.2016 - 17:57
Вітаю! Чи не можна дізнатися частоту змінної напруги на виході трансформатора галогенних ламп? Дякую.
Електронні трансформатори приходять на зміну громіздким трансформаторам зі сталевим осердям. Сам собою електронний трансформатор, на відміну класичного, є ціле пристрій - перетворювач напруги.
Застосовуються такі перетворювачі у освітленні для живлення галогенних ламп на 12 вольт. Якщо ви ремонтували люстри з пультом керування, то, напевно, зустрічалися з ними.
Ось схема електронного трансформатора JINDEL(Модель GET-03) із захистом від короткого замикання.
Основними силовими елементами схеми є n-p-n транзистори MJE13009, які включені за схемою напівміст. Вони працюють у протифазі на частоті 30 – 35 кГц. Через них прокачується вся потужність, що подається на навантаження - галогенні лампи EL1...EL5. Діоди VD7 та VD8 необхідні для захисту транзисторів V1 та V2 від зворотної напруги. Симетричний диністор (він дияк) необхідний для запуску схеми.
На транзисторі V3 ( 2N5551) та елементах VD6, C9, R9 - R11 реалізована схема захисту від короткого замикання на виході ( short circuit protection).
Якщо у вихідний ланцюга відбудеться коротке замикання, то зріс струм, що протікає через резистор R8, призведе до спрацьовування транзистора V3. Транзистор відкриється та заблокує роботу диністора DB3, який запускає схему.
Резистор R11 та електролітичний конденсатор С9 запобігають хибному спрацьовуванню захисту при включенні ламп. У момент включення ламп нитки холодні, тому перетворювач видає на початку пуску значний струм.
Для випрямлення напруги 220V використовується класична мостова схема з 1,5-амперних діодів. 1N5399.
Як понижувальний трансформатор використовується котушка індуктивності L2. Вона займає майже половину простору на друкованій платі перетворювача.
В силу свого внутрішнього пристрою електронний трансформатор не рекомендується включати без навантаження. Тому, мінімальна потужність навантаження складає 35 - 40 ват. На корпусі виробу зазвичай вказується діапазон робочих потужностей. Наприклад, на корпусі електронного трансформатора, що на першій фотографії вказаний діапазон вихідної потужності: 35 - 120 Вт. Мінімальна потужність навантаження його становить 35 Вт.
Галогенні лампи EL1...EL5 (навантаження) краще підключати до електронного трансформатора проводами не довше 3 метрів. Оскільки через з'єднувальні провідники протікає значний струм, то довгі дроти збільшують загальний опір ланцюга. Тому лампи, розташовані далі світитимуть тьмяніше, ніж ті, які розташовані ближче.
Також варто враховувати і те, що опір довгих проводів сприяє їхньому нагріванню через проходження значного струму.
Варто також відзначити, що через свою простоту електронні трансформатори є джерелами високочастотних перешкод у мережі. Зазвичай на вході таких пристроїв ставиться фільтр, який блокує перешкоди. Як бачимо за схемою, в електронних трансформаторах галогенних ламп немає таких фільтрів. А ось у комп'ютерних блоках живлення, які збираються також за схемою півмоста і з складнішим генератором, що задає, такий фільтр, як правило, монтується.
