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
Пристрій має просту схему. Простий двотактний автогенератор, який виконаний за напівмостовою схемою, робоча частота близько 30кГц, але цей показник залежить від вихідного навантаження.
Схема такого блоку живлення дуже не стабільна, не має жодних захистів від КЗ на виході трансформатора, мабуть саме через це схема поки не знайшла широкого застосування в радіоаматорських колах. Хоча останнім часом на різних форумах спостерігається просування цієї теми. Люди пропонують різні варіанти доопрацювання таких трансформаторів. Я сьогодні спробую всі ці доопрацювання поєднати в одній статті та запропонувати варіанти не лише доопрацювання, а й умощування ЕТ.
В основу роботи схеми не заглиблюватимемося, а відразу приступимо до справи.
Ми спробуємо доопрацювати та збільшити потужність китайського ЕТ Taschibra на 105 Ватт.
Для початку хочу пояснити, чому я вирішив взятися за уміщення і переробку таких трансформаторів. Справа в тому, що нещодавно сусід попросив зробити йому на замовлення зарядний пристрій для автомобільного акумулятора, який був би компактним та легким. Збирати не хотілося, але пізніше я натрапив на цікаві статті, в яких розглядалася переробка електронного трансформатора. Це наштовхнуло на думку – чому б не спробувати?
Таким чином, було придбано кілька ЕТ від 50 до 150 Ватт, але досліди з переробкою не завжди завершувалися успішно, з усіх вижив тільки ЕТ на 105 Ватт. Недоліком такого блоку є те, що трансформатор у нього не кільцевий, тому незручно відмотати або домотати витки. Але іншого вибору не було, і довелося переробити саме цей блок.
Як відомо, ці блоки не включаються без навантаження, це не завжди є гідністю. Я планую отримати надійний пристрій, який можна вільно застосовувати з будь-якою метою, не боячись, що блок живлення може перегоріти або вийти з ладу при КЗ.
Доопрацювання №1
Суть ідеї полягає в додаванні захисту від КЗ, а також усунення вищезгаданого недоліку (активація схеми без вихідного навантаження або з малопотужним навантаженням).
Дивлячись на сам блок, ми можемо побачити найпростішу схему ДБЖ, я сказав би, що схема не до кінця відпрацьована виробником. Як ми знаємо, якщо замкнути вторинну обмотку трансформатора, то менше ніж за секунду схема вийде з ладу. Струм у схемі різко зростає, ключі в мить виходять з ладу, іноді й базові обмежувачі. Таким чином, ремонт схеми обійдеться дорожче за вартість (ціна такого ЕТ близько 2,5 $).
Трансформатор зворотного зв'язку складається із трьох окремих обмоток. Дві з цих обмоток живлять базові кола ключів.
Спочатку видаляємо обмотку зв'язку на трансформаторі ОС і ставимо перемичку. Ця обмотка включена послідовно з первинною обмоткою імпульсного трансформатора.
Потім на силовому трансформаторі мотаємо всього 2 витки і один виток на кільці (трансформаторі ОС). Для намотування можна використовувати провід з діаметром 0,4-0,8 мм.
Далі потрібно підібрати резистор для ОС, у моєму випадку він на 6,2 ОМ, але резистор можна підібрати з опором 3-12 Ом, чим вищий опір цього резистора, тим менше струм захисту від КЗ. Резистор у моєму випадку використаний дротяний, чого робити не раджу.Потужність цього резистора підбираємо 3-5 Вт (можна використовувати від 1 до 10 Вт).
Під час КЗ на вихідній обмотці імпульсного трансформатора струм у вторинній обмотці падає (у стандартних схемах ЕТ при КЗ струм зростає, виводячи з ладу ключі). Це призводить до зменшення струму на обмотці ОС. Таким чином, припиняється генерація, самі ключі замикаються.
Єдиним недоліком такого рішення є те, що при довготривалому КЗ на виході схема виходить з ладу, оскільки ключі гріються і досить сильно. Не варто піддавати вихідну обмотку КЗ з тривалістю понад 5-8 секунд.
Схема тепер заводитиметься без навантаження, одним словом ми отримали повноцінний ДБЖ із захистом від КЗ.
Доопрацювання №2
Тепер постараємося, якоюсь мірою згладити напругу від випрямляча. Для цього будемо використовувати дроселі та конденсатор, що згладжує. У моєму випадку використаний готовий дросель із двома незалежними обмотками. Цей дросель був знятий від ДБЖ DVD програвача, хоча можна використовувати і саморобні дроселі.
Після мосту слід підключити електроліт із ємністю 200мкФ з напругою не менше 400 Вольт. Місткість конденсатора підбирається виходячи з потужності блоку живлення 1мкФ на 1 ват потужності. Але як ви пам'ятаєте, наш БП розрахований на 105 Ватт, чому конденсатор використаний на 200мкФ? Це зрозумієте вже зовсім скоро.
Доопрацювання №3
Тепер про головне — уміщення електронного трансформатора і чи це реально?Насправді є лише один надійний спосіб умощування без особливих переробок.
Для умощування зручно використовувати ЕТ з кільцевим трансформатором, оскільки потрібно буде перемотати вторинну обмотку, саме з цієї причини замінимо наш трансформатор.
Мережева обмотка розтягнута по всьому кільцю і містить 90 витків дроту 0,5-0,65 мм. Обмотка мотається на двох складених феритових кільцях, які були зняті від ЕТ з потужністю 150 Ватт. Вторинна обмотка мотається виходячи з потреб, у разі вона розрахована на 12 Вольт.
Планується збільшити потужність до 200 Ватів. Саме тому і потрібен був електроліт із запасом, про який йшлося вище.
Конденсатори напівмосту замінюємо на 0,5 мкф, у штатній схемі вони мають ємність 0,22 мкф. Біполярні ключі MJE13007 замінюємо на MJE13009.
Силова обмотка трансформатора містить 8 витків, намотування робилося 5-ма жилами дроту 0,7мм, таким чином, маємо в первичці провід із загальним перерізом 3,5мм.
Йдемо далі. Перед і після дроселів ставимо плівкові конденсатори з ємністю 0,22-0,47мкФ з напругою не менше 400 Вольт (я використав саме ті конденсатори, які були на платі ЕТ і які довелося замінити для збільшення потужності).
Далі замінюємо діодний випрямляч. У стандартних схемах використовуються звичайні випрямляючі діоди серії 1N4007. Струм діодів становить 1 Ампер, наша схема споживає чимало струму, тому діоди варто замінити на потужніші, щоб уникнути неприємних результатів після першого включення схеми. Можна використовувати буквально будь-які випрямні діоди зі струмом 1,5-2 Ампер, зворотне напруження не менше 400 Вольт.
Усі компоненти, крім плати з генератором, змонтовані на макетній платі. Ключі були укріплені на тепловідведення через ізоляційні прокладки.
Продовжуємо нашу переробку електронного трансформатора, доповнивши схему випрямлячем та фільтром.
Дроселі намотані на кільцях із порошкового заліза (зняті від комп'ютерного БП), складаються з 5-8 витків. Намотування зручно зробити відразу 5-ма жилами дроту з діаметром 0,4-0,6мм кожна жила.
Згладжуючий конденсатор підбираємо з напругою 25-35 Вольт, як випрямляч застосований один потужний діод шоттки (діодні зборки з комп'ютерного блоку живлення). Можна використовувати будь-які швидкі діоди зі струмом 15-20 Ампер.
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.
Галогенна лампа – один із різновидів ламп розжарювання, з тією лише різницею від простої лампочки, що в балон останньої закачувані пари галогенів брому та йоду. Даний тип лампочок випускається як для безпосереднього включення в електричну мережу 220 В так і низьковольтні, які включаються в роботу через понижувальний трансформатор.
При використанні низьковольтних галогенних ламп з робочою напругою 12 В для включення їх в роботу необхідно використовувати понижувальний трансформатор, у якого первинна напруга дорівнює напруги мережі живлення (220/127 В), а вторинне - робочої напруги лампочки.
Трансформатори випускаються з вихідною напругою: 6/12/24, вони бувають:
- Обмотувальні (електромагнітні) – основою яких закладено принцип роботи магнітного поля між електричними обмотками трансформатора;
- Електронні – робота ґрунтується на використанні електронних пристроїв.
Переваги електромагнітних пристроїв:
- Надійність;
- Здатність витримувати стрибки напруги в мережі живлення.
Недоліки електромагнітних пристроїв:
- Значна маса та габаритні розміри;
- Підвищений рівень шуму у процесі експлуатації;
- При стрибках напруги в мережі живлення, стрибки напруги прямо пропорційно передаються на вторинну напругу, що призводить до пульсації світлового потоку джерел світла.
Електронні трансформатори для галогенних ламп мають ряд переваг перед обмотувальними, а саме:
- Найменші габаритні розміри та вага пристрою;
- Високий ККД, що становить 95 – 99 %, тоді як в обмотувальних – 75 – 80 %;
- Найбільш захищені від струмів короткого замикання;
- У процесі роботи створюють менший рівень шуму;
- У режимі холостого ходу стабільніші;
- Завдяки захисту від перевантажень, контролю температури та забезпеченням м'якого запуску роботи галогенних ламп дозволяють збільшити термін експлуатації останніх.
Схема електронного трансформатора для галогенних ламп 12
Електронний трансформатор для галогенних лампНайбільш простий варіант електронного пристрою, який набув широкого поширення на практиці, це прилад з напівмостової схемою з'єднання і позитивним зворотним зв'язком по струму (схема наведена нижче).
Робота трансформатора, зібраного за цією схемою, здійснюється наступним чином:
- При подачі напруги на вхід пристрою відбувається заряд конденсаторів С3 та С4;
- На ділянці "R5 - C2 - VS1" формується імпульс, що служить для запуску галогенної лампи;
- На конденсаторі С2 відбувається заряд і при досягненні достатньої напруги для порогу відкривання диністора, останній відкривається, після чого напруга надходить на базу транзистора VT2;
- Транзистор VT2 відкривається і електричний струм подається до схеми пристрою (ділянка: конденсатори С3 та С4 – первинна обмотка Т2 – обмотка III – транзистор VT2 – діодний міст VD1);
- На обмотці II з'являється напруга, що підтримує транзистор VT2 у відкритому стані;
- Одночасно зворотний напруга подається на транзистор VT1 з обмотки I (обмотки трансформатора включені в протифазі);
- Струм, що проходить через обмотку III, призводить до насичення трансформатора, після чого напруга на обмотках I та II знижується до нульових значень;
- Транзистор VT2 закривається, трансформатор Т1 виходить із стану насичення;
- На обмотках І та ІІ відбувається зростання напруги;
- Відкривається транзистор VT1, електричний струм подається до схеми пристрою (ділянка: діодний міст VD1 – обмотка III – первинна обмотка трансформатора Т2 – конденсатори С3 і С4);
- Процес повторюється, лінії споживача (навантаженні) формується друга напівхвиля напруги.
Наявність у схемі діода VD4 створює можливість підтримувати конденсатор С2 у розрядженому стані.
Після завершення напівперіоду випрямленої напруги мережі процес генерації припиняється. На початку наступного напівперіоду – генерації запускається знову.
Плюсом електронного трансформатора для живлення галогенних ламп є те, що цей електронний пристрій не запуститься за відсутності навантаження (галогенних лампочок).
Існує велика кількість різноманітних схем електронних трансформаторів для живлення галогенних ламп, які розрізняються за потужністю світильників, що підключаються, вихідною напругою, комплектацією та додатковими удосконаленнями та захистами.
Вибір трансформатора для галогенних ламп
При виборі трансформатора для живлення галогенних ламп слід враховувати такі параметри:
- Номінальна потужність;
- Вихідна напруга.
Номінальна потужність визначає кількість лампочок (світильників), які можуть бути підключені до цього електронного пристрою.
Важливим фактором при виборі трансформатора є його геометричні розміри, тому що в залежності від конструкції та виконання моделі можуть відрізнятися.Вартість пристроїв, також важливий чинник, під час виборів даного устаткування. Чим вища номінальна потужність, тим вища вартість. Також на вартість впливає країна та фірма виробник.
Подібні електронні прилади випускають зарубіжні та вітчизняні підприємства. Найширше поширення нашій країні отримали устрою фірм: «Osram», «VS», «Comtech», «Tashibra» і «Delux».
Розрахунок потужності трансформатора
Для визначення потужності необхідного трансформатора необхідно визначити:
- Потужність однієї лампи (світильника);
- Кількість ламп (світильників);
- Схема підключення світильників.
Розрахунок необхідно розпочати із розробки схеми електропостачання конкретного приміщення. Для цього малюється план, на якому вказується кількість та потужність світильників. Потужність підсумовується, і отримане значення, множиться на К=1,1 (коефіцієнт запасу), що дозволяє уникнути навантаження пристрою, що вибирається. Отримане значення є величина, яку слід орієнтуватися під час виборів пристрою.
При великій кількості світильників, а також для створення надійності системи освітлення, можна поділити світильники на групи. При такій схемі системи освітлення потужність кожного окремого трансформатора знижується.
Трансформатори для галогенних ламп випускаються потужністю: 60/70/105/150/210/250/400 Вт.
Підключення пристрою до схеми електропостачання галогенних світильників
На кожному електронному приладі заводського виробництва вказані його технічні характеристики, графічне позначення та тип ламп для яких цей пристрій застосовується.
Трансформатор має клеми на «вході» та «виході» пристрою, з маркуванням нульового та фазного проводів.
Основні вимоги до підключення:
- Галогенні лампи включаються паралельно до виходу трансформатора;
- Відстань від трансформатора до навантаження не повинна перевищувати 3 метри;
- Необхідно враховувати, що в процесі роботи трансформатор нагрівається, що може негативно позначитися на монтується поблизу іншого обладнання.
Підключення джерел світла (ламп) може виконуватись такими способами:
Вимоги щодо встановлення
- Поверхня, на якій монтується пристрій, має бути стійкою до дії тепла, що не горить.
- Відстань від пристрою до найближчої лампочки має бути не менше ніж 20 см;
- Ніша (вузол монтажу) має бути об'ємом не менше 10,0 л, що дозволить забезпечити необхідну вентиляцію пристрою.
Як перевірити справність
Так як електронний трансформатор складається з певного набору електронних складових, то і роботу пристрою в цілому, у разі відсутності горіння підключених джерел світла і справності ланцюга живлення, може перевірити будь-яка людина, яка має початкові знання в галузі електроніки.
Для перевірки працездатності знадобиться мультиметр, з функціями перевірки постійної та змінної напруги, опору та режим «продзвонювання» електричного ланцюга.
Для більш точної перевірки електронних компонентів рекомендується випаяти їх із монтажної плати. Перевіряються:
- Діоди.
Мультиметр у режимі продзвонювання. Червоний щуп на плюсі, чорний на мінусі – при справності діода видається характерний звук. При протилежному накладенні щупів – не повинно відбувається нічого, інакше – стався пробій діода.
- Транзистори.
Для перевірки необхідно «прозвонити» переходи «база-емітер», «база-колектор», для перевірки їхня прохідність в один і в інший бік.
- Обмотка трансформатора.
Перевіряється цілісність обмоток та відсутність міжвиткових замикань.
- Конденсатори.
Для перевірки мультиметрі виставляється опір 2000 кОм. Позитивний щуп приладу прикладається до мінусу конденсатора, негативний плюс. На дисплеї приладу мають з'явитися цифри, які зростають майже до межі вимірювання (2000 кОм). Потім має висвітитися цифра «1», що свідчить про безкінечний опір. Це говорить про справність конденсатора та його здатність накопичувати заряд.
При підборі обладнання для світлодіодного підсвічування або світлодіодного освітлення неминуче виникає завдання вибору блоку живлення для системи. Фахівці зі світлодіодного обладнання завжди пропонують використовувати спеціалізовані блоки живлення. У людини, яка зіткнулася з цим обладнанням вперше, зазвичай виникає цілком природне питання - чому не можна застосувати електронний трансформатор для галогенних ламп? Він, при однаковій потужності, має менший розмір, меншу ціну, та й вихідна напруга в нього теж 12 вольт. Ті, хто просто хоче отримати відповідь на це питання, не вникаючи у подробиці, може одразу перейти до висновків наприкінці статті.
Для тих, хто хоче докладніше розібратися в питанні – трохи теорії.
Для початку хочеться відзначити, що практично всі сучасні джерела живлення – імпульсні перетворювачі. Принципова відмінність їх від аналогових (або лінійних) джерел живлення, що застосовувалися раніше, полягає в тому, що перетворення напруги в них здійснюється не на частоті живильної електромережі (50Гц), а на значно вищій частоті (зазвичай в діапазоні 30000-50000 Гц). Завдяки переходу на такі частоти вдалося значно зменшити розміри та вагу джерел живлення, а також значно підвищити їх ККД, що у сучасних моделях досягає 95%.
Щоб зрозуміти різницю між повноцінним блоком живлення та електронним трансформатором, розберемося з їх внутрішнім пристроєм.
Розглянемо структурну схему звичайного електронного трансформатора живлення галогенних ламп (рис. 1).
Структурна схема електронного трансформатора, призначеного для живлення галогенних ламп.
Змінний струм частотою 50 Гц і напругою 220 (Рис.2а) подається на вхідний випрямляч, що представляє з себе, як правило, діодний міст. На виході випрямляча (Рис.2б) ми отримуємо імпульси напруги однієї полярності та подвоєної частоти – 100Гц.
Рис.2 Форми напруги на вході (а) та виході (б) випрямляча.
Далі ця напруга подається на каскад, виконаний на ключових транзисторах, які за допомогою позитивного зворотного зв'язку введені режим генерації. Таким чином, на виході цього каскаду формуються високочастотні імпульси з частотою генерації та амплітудою напруги. Дуже важливо для нашої нагоди звернути увагу на те, що генерація в подібній схемі виникає не завжди, а лише за умови, що навантаження електронного трансформатора знаходиться в певних межах, наприклад, від 30 до 300 Ватів. Крім того, оскільки живлення ключового каскаду здійснюється імпульсами з виходу випрямляча, високочастотне коливання генератора виявляється промодулированним імпульсами частотою 100 Гц.
Сформована таким чином напруга складної форми подається на понижувальний трансформатор, на виході якого ми маємо напругу такої форми, але величиною, що підходить для живлення галогенних ламп. Тут варто зазначити, що для нитки розжарювання, яка є джерелом світла в галогенних лампах, не має значення форми напруги. Для ламп розжарювання важлива лише діюча напруга – тобто. величина напруги, усереднена за період часу. Коли в характеристиках електронного трансформатора вказується вихідна напруга 12 вольт, то йдеться якраз про діючу напругу. На рис.3 наведено реальні осцилограми, зняті на виході електронного трансформатора.
Рис.3 Осцилограми на виході електронного трансформатора, призначеного для живлення галогенних ламп.
З осцилограми Рис.3а видно, що імпульси на виході електронного трансформатора випливають із частотою 55000 Гц, мають дуже круті фронти та амплітудне значення 17 вольт. По осцилограмі на Рис.3б можна помітити, що майже 20% часу напруга на виході електронного трансформатора взагалі дорівнює нулю (горизонтальні ділянки між сплесками напруги). Що ж станеться, якщо таку напругу подати, наприклад, на світлодіодну лампу? У будь-яку лампу завжди вбудований власний драйвер для забезпечення оптимального режиму роботи світлодіодів. Цей драйвер намагатиметься згладити стрибки напруги, але гарантувати довгу надійну роботу в цьому випадку неможливо. Що стосується світлодіодної стрічки – то для її живлення взагалі потрібна постійна напруга.
Тепер розглянемо структурну схему стабілізованого блоку живлення, що використовується разом із світлодіодним обладнанням (рис. 4).
Структурна схема блоку живлення постійного струму зі стабілізованою вихідною напругою, призначеного для живлення світлодіодного обладнання.
Перший блок – вже знайомий нам вхідний випрямляч, який не має жодної різниці від випрямляча, розглянутого нами вище. З його виходу напруга (див. Рис.2б) подається на фільтр, що згладжує, після якого набуває форми, показану суцільною лінією на Рис.5.
Рис.5 Форма напруги на виході фільтра, що згладжує.
Як видно з малюнка, пульсації на виході фільтра майже відсутні і форма напруження близька до прямої лінії.
Ця напруга подається на силові транзисторні ключі, до виходу яких, як і у випадку з електронним трансформатором, підключений трансформатор, що понижує. Відмінність полягає в тому, що роботою ключів управляє спеціалізована мікросхема, до складу якої входить генератор, що задає, ШІМ контролер і різні ланцюги управління.
Механізм використання ШІМ (широтно-імпульсної модуляції) в блоці живлення полягає в тому, що змінюючи ширину імпульсів, що подаються на силові ключі, можна змінювати напругу на виході блоку живлення. Завдяки цьому, подаючи сигнал керування з виходу блоку живлення на вхід контролера ШІМ, з'являється можливість стабілізувати вихідну напругу.
Стабілізація вихідної напруги здійснюється в такий спосіб. Коли вихідна напруга під впливом зовнішніх факторів підвищується, сигнал помилки передається з виходу блоку живлення на контролер ШІМ, ширина імпульсів зменшується, і вихідна напруга знижується, приходячи в норму. При зниженні вихідної напруги аналогічно відбувається збільшення ширини комутуючих імпульсів. Завдяки такій роботі вихідна напруга завжди підтримується в заданому діапазоні.
Оскільки режим роботи генератора в даній схемі не залежить від зовнішніх впливів, а також завдяки ланцюгам стабілізації, вихідна напруга залишається постійною у всьому діапазоні допустимої потужності навантаження, наприклад, від 0 до 100 Вт.
Крім того, наявність зворотного зв'язку дозволило захистити блок живлення від виходу з ладу. При перевищенні споживаної потужності, при підвищенні вихідної напруги вище критичної, а також при короткому замиканні навантаження відбувається автоматичне вимикання блоку живлення. Після усунення причини, що спричинила спрацювання захисту, блок живлення запускається знову.
Після понижуючого трансформатора високочастотні різнополярні імпульси надходять на випрямляч, де перетворюються на імпульси однієї полярності. Вихідний фільтр згладжує імпульси після випрямлення і перетворює їх на постійну напругу з низьким рівнем пульсацій.
Завдяки розглянутим заходам стабілізації та фільтрації, нестабільність постійної напруги на виході блоку живлення зазвичай не перевищує 3% від номінального, а напруга пульсацій має величину не більше 0,1 вольта.
Також важливий позитивний вплив вихідного фільтра - значне зниження рівня електромагнітних перешкод, випромінюваних блоком живлення та особливо перешкод, випромінюваних проводами, підключеними до його виходу.
Висновки
Електронні трансформатори, призначені для живлення галогенних ламп, використовувати для живлення світлодіодного обладнання не можна, тому що:
1. Значення 12 вольт, зазначене у паспорті електронного трансформатора – це діюча (усереднена) напруга. Реально у вихідній напрузі можуть бути короткі імпульси, амплітудою до 40 вольт.
2. Напруга на виході електронного трансформатора високочастотна та невипрямлена. Воно містить імпульси різної полярності, як позитивної, і негативної.
3. Вихідна діюча напруга електронних трансформаторів нестабільна, залежить від вхідної напруги мережі живлення, від потужності підключеного навантаження, від температури навколишнього середовища і може лежати в межах 11-16 вольт.
4. Електронний трансформатор не здатний працювати при невеликому навантаженні. У його характеристиках зазвичай вказується нижня та верхня межа допустимої потужності навантаження, наприклад 30-300 Вт.
Перші три пункти неминуче призведуть до передчасного виходу з ладу світлодіодного обладнання. У деяких випадках обладнання може вийти з ладу при першому включенні. Така поломка не буде гарантійним випадком.
При заміні галогенових ламп на світлодіодні у вже існуючих системах, крім перших трьох пунктів, необхідно враховувати четвертий. Споживана потужність світлодіодних ламп у 10 разів менша за потужність галогенових. При недостатньому навантаженні електронний трансформатор може зовсім не включитися або буде періодично вмикатися і вимикатися. При такій заміні ламп рекомендується замінювати і джерело живлення.
