Увеличить мощность электронного трансформатора для галогенных ламп. Переделка электронного трансформатора в блок питания. Как создать импульсный блок питания не разбирая трансформатор
Электронный трансформатор - сетевой импульсный блок питания, который предназначен для питания галогенных ламп 12 Вольт. Подробнее о данном устройстве в статье « ». Устройство имеет достаточно простую схему. Простой двухтактный автогенератор, который выполнен по полумостовой схеме, рабочая частота порядка 30кГц, но этот показатель сильно зависит от выходной нагрузки. Схема такого блока питания очень не стабильна, не имеет никаких защит от КЗ на выходе трансформатора, пожалуй именно из-за этого, схема пока не нашла широкого применения в радиолюбительских кругах. Хотя в последнее время на разных форумах наблюдается продвижение данной темы. Люди предлагают различные варианты доработки таких трансформаторов. Я сегодня попытаюсь все эти доработки совместить в одной статье и предложить варианты не только доработки, но и умощнения ЭТ.
В основу работы схемы углубляться не будем, а сразу приступим к делу. Мы попытаемся доработать и увеличить мощность китайского ЭТ Taschibra на 105 Ватт.
Для начала хочу пояснить, по какой причине я решил взяться за умощнение и переделку таких трансформаторов. Дело в том, что недавно сосед попросил сделать ему на заказ зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, который был бы компактным и легким. Собирать не хотелось, но позже я наткнулся на интересные статьи в которых рассматривалась переделка электронного трансформатора. Это натолкнуло на мысль - почему бы не попробовать?
Таким образом, были приобретены несколько ЭТ от 50 до 150 Ватт, но опыты с переделкой не всегда завершались успешно, из всех выжил только ЭТ на 105 Ватт. Недостатком такого блока является то, что трансформатор у него не кольцевой, в связи с чем неудобно отмотать или домотать витки. Но другого выбора не было и пришлось переделать именно этот блок.
Как нам известно, эти блоки не включаются без нагрузки, это не всегда является достоинством. Я планирую получить надежное устройство, которое можно свободно применять в любых целях, не боясь, что блок питания может перегореть или выйти из строя при КЗ.
Доработка №1
Суть идеи заключается в добавлении защиты от КЗ, также устранения вышеуказанного недостатка (активация схемы без выходной нагрузки или с маломощной нагрузкой).
Глядя на сам блок, мы можем увидеть простейшую схему ИБП, я бы сказал, что схема не до конца отработана производителем. Как мы знаем, если замкнуть вторичную обмотку трансформатора, то меньше, чем за секунду схема выйдет из строя. Ток в схеме резко возрастает, ключи в миг выходят из строя, иногда и базовые ограничители. Таким образом, ремонт схемы обойдется дороже стоимости (цена такого ЭТ порядка 2,5$).
Трансформатор обратной связи состоит из трех отдельных обмоток. Две из этих обмоток питают базовые цепи ключей.
Для начала удаляем обмотку связи на трансформаторе ОС и ставим перемычку. Эта обмотка включена последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора. Затем на силовом трансформаторе мотаем всего 2 витка и один виток на кольце (трансформаторе ОС). Для намотки можно использовать провод с диаметром 0,4-0,8мм.
Далее нужно подобрать резистор для ОС, в моем случае он на 6,2 ОМ, но резистор можно подобрать с сопротивлением 3-12 Ом, чем выше сопротивление этого резистора, тем меньше ток защиты от КЗ. Резистор в моем случае использован проволочный, чего делать не советую. Мощность этого резистора подбираем 3-5 ватт (можно использовать от 1 до 10 ватт).
Во время КЗ на выходной обмотке импульсного трансформатора ток во вторичной обмотке падает (в стандартных схемах ЭТ при КЗ ток возрастает, выводя из строя ключи). Это приводит к уменьшению тока на обмотке ОС. Таким образом, прекращается генерация, сами ключи запираются.
Единственным недостатком такого решение является то, что при долговременном КЗ на выходе, схема выходит из строя, поскольку ключи греются и достаточно сильно. Не стоит подвергать выходную обмотку КЗ с длительностью более 5-8 секунд.
Схема теперь будет заводиться без нагрузки, одним словом мы получили полноценный ИБП с защитой от КЗ.
Доработка №2
Теперь постараемся, в какой-то мере сгладить сетевое напряжение от выпрямителя. Для этого будем использовать дроссели и сглаживающий конденсатор. В моем случае использован готовый дроссель с двумя независимыми обмотками. Данный дроссель был снят от ИБП DVD проигрывателя, хотя можно использовать и самодельные дросселя.
После моста следует подключить электролит с емкостью 200мкФ с напряжением не менее 400 Вольт. Емкость конденсатора подбирается исходя из мощности блока питания 1мкФ на 1 ватт мощности. Но как вы помните, наш БП рассчитан на 105 Ватт, почему же конденсатор использован на 200мкФ? Это поймете уже совсем скоро.
Доработка №3
Теперь о главном - умощнение электронного трансформатора и реально ли это? На самом деле есть только один надежный способ умощнения без особых переделок.
Для умощнения удобно использовать ЭТ с кольцевым трансформатором, поскольку нужно будет перемотать вторичную обмотку, именно по этой причине мы заменим наш трансформатор.
Сетевая обмотка растянута по всему кольцу и содержит 90 витков провода 0,5-0,65мм. Обмотка мотается на двух сложенных ферритовых кольцах, которые были сняты от ЭТ с мощностью 150 Ватт. Вторичная обмотка мотается исходя от нужд, в нашем случае она рассчитана на 12 Вольт.
Планируется увеличить мощность до 200 Ватт. Именно поэтому и нужен был электролит с запасом, о котором говорилось выше.
Конденсаторы полумоста заменяем на 0,5мкФ, в штатной схеме они имеют емкость 0,22 мкФ. Биполярные ключи MJE13007 заменяем на MJE13009.
Силовая обмотка трансформатора содержит 8 витков, намотка делалась 5-ю жилами провода 0,7мм, таким образом, имеем в первичке провод с общим сечением 3,5мм.
Идем дальше. Перед и после дросселей ставим пленочные конденсаторы с емкостью 0,22-0,47мкФ с напряжением не менее 400 Вольт (я использовал именно те конденсаторы, которые были на плате ЭТ и которые пришлось заменить для увеличения мощности).
Недавно в магазине на глаза попался электронный трансформатор для галогенных ламп. Стоит такой трансформатор копейки - всего 2,5$, что в разы дешевле стоимости используемых в нем компонентов. Блок был куплен для опытов. Как позже оказалось, он не имел защиту и при КЗ случился настоящий взрыв... Трансформатор был довольно мощным (150 Ватт), поэтому на входе был установлен предохранитель, который буквально лопнул. После проверки, оказалось, что половина компонентов сгорело. Ремонт обойдется дорого, да и незачем тратить нервы и время, лучше купить новый. На следующий день были куплены сразу три трансформатора на 50, 105 и 150 ватт.
Планировалось доработать блок, поскольку это был ИБП - без каких-либо фильтров и защит.
После доработки должен был получиться мощный ИБП, основная особенность которого - компактность.
Для начала блок был снабжен сетевым фильтром.
Дроссель был выпаян из блока питания DVD проигрывателя, состоит из двух идентичных обмоток, каждая содержит по 35 витков провода 0.3мм. Только проходя через фильтр, напряжение подается на основную схему. Для сглаживания НЧ помех использовались конденсаторы на 0.1 мкФ (подобрать с напряжением 250-400 вольт). Светодиод показывает наличие сетевого напряжения.
Регулятор напряжения
Была использована схема с применением всего одного транзистора. Эта самая простая схема из всех существующих, содержит пару компонентов и работает очень хорошо. Недостаток схемы - перегрев транзистора при больших нагрузках, но все не так уж и страшно. В схеме можно использовать любые мощные биполярные НЧ транзисторы обратной проводимости - КТ803,805,819,825,827 - рекомендую использовать последние три. Подстроечник можно брать с сопротивлением 1...6.8к, дополнительный защитный резистор берем с мощностью 0,5-1 Ватт.
Регулятор готов, идем дальше.
Защита
Еще одна простая схема, по сути это защита от переплюсовки. Реле буквально любое на 10-15 Ампер. Диод тоже можно применить любой выпрямительный, с током 1 ампер и более (отлично справляется широко применяемый 1N4007). Светодиод сигнализирует о неправильной полярности. Эта система отключает напряжение, если на выходе КЗ или неправильно подключено проверяемое устройство. БП можно использовать для проверки работоспособности самодельных УНЧ, преобразователей, автомагнитол и т.п., при этом не нужно боятся, что вдруг перепутаете полярность питания.
В дальнейшем мы рассмотрим еще несколько простых переделок электронного трансформатора, ну а пока у нас есть простой, компактный и мощный ИБП, который можно использовать в качестве лабораторного блока для начинающего.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Т1 | Биполярный транзистор | КТ827А | 1 | В блокнот | ||
| VD1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | В блокнот | ||
| Диодный мост | 1 | В блокнот | ||||
| С1, С2 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| С4-С5 | Электролитический конденсатор | 3300 мкФ | 2 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 480 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R3 | Переменный резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R5 | Резистор |
Представляет собой небольшой металлический, как правило, алюминиевый корпус, половинки которого скреплены всего двумя заклепками. Впрочем, некоторые фирмы выпускают подобные устройства и в пластиковых корпусах.
Чтобы посмотреть, что же там внутри, эти заклепки можно просто высверлить. Такую же операцию предстоит проделать, если намечается переделка или ремонт самого устройства. Хотя при его низкой цене куда проще пойти и купить другое, чем ремонтировать старое. И все же нашлось немало энтузиастов, которые не только сумели разобраться в устройстве прибора, но и разработать на его основе несколько .
Принципиальная схема к устройству не прилагается, как и ко всем нынешним электронным устройствам. Но схема достаточно проста, содержит малое количество деталей и поэтому принципиальную схему электронного трансформатора можно срисовать с печатной платы.
На рисунке 1 показана снятая подобным образом схема трансформатора фирмы Taschibra. Очень похожую схему имеют преобразователи, выпускаемые фирмой Feron. Отличие лишь в конструкции печатных плат и типах используемых деталей, в основном трансформаторов: в преобразователях Feron выходной трансформатор выполнен на кольце, в то время как в преобразователях Taschibra на Ш-образном сердечнике.
В обоих случаях сердечники выполнены из феррита. Следует сразу отметить, что кольцеобразные трансформаторы при различных доработках прибора лучше поддаются перемотке, чем Ш - образные. Поэтому, если электронный трансформатор приобретается для опытов и переделок, лучше купить прибор фирмы Feron.
При использовании электронного трансформатора лишь для питания название фирмы - изготовителя значения не имеет. Единственное, на что следует обратить внимание, это на мощность: электронные трансформаторы выпускаются мощностью 60 - 250 Вт.
Рисунок 1. Схема электронного трансформатора фирмы Taschibra
Краткое описание схемы электронного трансформатора, ее достоинства и недостатки
Как видно из рисунка, устройство представляет собой двухтактный автогенератор, выполненный по полумостовой схеме. Два плеча моста Q1 и Q2, а два других плеча содержат конденсаторы C1 и C2, поэтому такой мост называется полумостом.
В одну из его диагоналей подается сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом, а в другую включена нагрузка. В данном случае это первичная обмотка выходного трансформатора. По очень похожей схеме выполнены , но в них вместо трансформатора включен дроссель, конденсаторы и нити накала люминесцентных ламп.
Все больше и больше радиолюбители переходят на питание своих кострукций импульсыми источниками питания. На прилавках магазинов сейчас размещено очень много дешевых электронных трансформаторов (дальше просто ЭТ).
Проблема заключаетса в том, что в трансформаторе применена цепь обратной (дальше ОС) связи по току, то есть чем больше ток нарузки — тем больше ток базы ключей, поэтому трансформатор не запускается без нагрузки, или при малой нарузке напряжение меньше 12В, да и при КЗ базовый ток ключей растет и они выходят из строя, а часто еще и резисторы в базовых цепях. Устраняется всё это довольно просто — меняем ОС по току на ОС по напряжению, вот схема переделки. Красным отмечено то, что нужно изменить:
Итак, удаляем обмотку связи на коммутирующем трансформаторе и ставим вместо нее перемычку.
Потом наматываем 1-2 витка на силовом трансформаторе и 1 на коммутирующем, используем резистор в ОС от 3-10 Ом мощностью не меньше 1 ватта, чем выше сопротивление — тем меньше ток защиты от КЗ.
Если вас пугает нагрев резистора, вместо него можно использовать лампочку от карманного фонарика (2,5-6,3В). Но при этом ток срабатывания защиты будет очень мал, так как сопротивление горячей нити лампы довольно большое.
Трансформатор теперь спокойно запускается без нагрузки, и есть защита от КЗ.
При замыкании выхода ток на вторичке падает, соотвественно падает ток и на обмотке ОС — ключи запираются и срывается генерация, только во время КЗ очень сильно греются ключи, так как динистор пытаетса запустить схему, а ведь на ней КЗ и процес повторяетса. Поэтому данный электронный трансформатор может выдержать режим замыкания не болле 10 секунд. Вот видео работы защиты от КЗ в переделанном устройстве:
Сорри за качество, снимал на мобильник. Вот еще одно фото переделки ЭТ:
Но помещать фильтрующий конденсатор в корпус ЭТ не советую, я делал так на свой страх и риск, так как температура внутри и так немаленькая, да и места мало, может вздуть конденсатор и возможно вы услышите БА-БАХ:) Но не факт, пока что все работает отлично, время покажет… Позже мною были переделаны два трансформатора на 60 и 105 Вт, вторичные обмотки были перемотаны под свои нужды, вот фото, как разделить сердечник Ш-образного трансформатора (в блоке питания 105 Вт).
Также можно передлать импульсный блок питания малой мощности под большую, заменив при этом ключи, диоды сетевого моста, конденсаторы полумоста и конечно же трансформатор на феррите.
Вот немного фоток — переделан ЭТ на 60 Вт под 180Вт, транзисторы заменены на MJE 13009, конденсаторы 470 nF и трансформатор намотан на двух сложенных кольцах К32*20*6.
Первичка 82 витка в две жилы 0,4 мм. Вторичка по вашим требованиям.
И еще, чтоб не сжечь ЭТ при экспериментах или любой другой внештатной ситуации — лучше подключить его последовательно с ламой накаливания аналогичной мощности. В случае КЗ или другой поломки — загоритса лампа, а вы сбережёте радиодетали. С вами был AVG (Марьян).
После всего сказанного в предыдущей статье (смотрите ), кажется, что сделать импульсный блок питания из электронного трансформатора достаточно просто: поставить на выход выпрямительный мост, при необходимости стабилизатор напряжения и подключить нагрузку. Однако это не совсем так.
Дело в том, что преобразователь не запускается без нагрузки или нагрузка не достаточна: если к выходу выпрямителя подключить светодиод, разумеется, с ограничительным резистором, то удастся увидеть, лишь только одну вспышку светодиода при включении.
Чтобы увидеть еще одну вспышку, потребуется выключить и включить преобразователь в сеть. Чтобы вспышка превратилась в постоянное свечение надо подключить к выпрямителю дополнительную нагрузку, которая будет просто отбирать полезную мощность, превращая ее в тепло. Поэтому такая схема применяется в том случае, когда нагрузка постоянна, например, двигатель постоянного тока или электромагнит, управление которыми будет возможно только по первичной цепи.
Если для нагрузки необходимо напряжение более, чем 12В, которое выдают электронные трансформаторы потребуется перемотка выходного трансформатора, хотя есть и менее трудоемкий вариант.
Вариант изготовления импульсного блока питания без разборки электронного трансформатора
Схема такого блока питания показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Двухполярный блок питания для усилителя
Блок питания изготовлен на основе электронного трансформатора мощностью 105Вт. Для изготовления такого блока питания понадобится изготовить несколько дополнительных элементов: сетевой фильтр, согласующий трансформатор Т1, выходной дроссель L2, VD1-VD4.
Блок питания в течение нескольких лет эксплуатируется с УНЧ мощностью 2х20Вт без нареканий. При номинальном напряжении сети 220В и токе нагрузки 0,1А выходное напряжение блока 2х25В, а при увеличении тока до 2А напряжение падает до 2х20В, что вполне достаточно для нормальной работы усилителя.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на кольце К30х18х7 из феррита марки М2000НМ. Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8мм, сложенного вдвое и свитого жгутом. Вторичная обмотка содержит 2х22 витка со средней точкой, тем же проводом, также сложенным вдвое. Чтобы обмотка получилась симметричной, мотать следует сразу в два провода - жгута. После обмотки для получения средней точки соединить начало одной обмотки с концом другой.
Также самостоятельно придется изготовить дроссель L2 для его изготовления понадобится такое же ферритовое кольцо, как и для трансформатора Т1. Обе обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8мм и содержат по 10 витков.
Выпрямительный мост собран на диодах КД213, можно применить также КД2997 или импортные, важно лишь, чтобы диоды были рассчитаны на рабочую частоту не менее 100КГц. Если вместо них поставить, например, КД242, то они будут только греться, а требуемого напряжения получить от них не удастся. Диоды следует установить на радиатор площадью не менее 60 - 70см2, используя при этом изолирующие слюдяные прокладки.
C4, C5 составлены из трех параллельно соединенных конденсаторов емкостью по 2200 микрофарад каждый. Обычно так делается во всех импульсных источниках питания для того, чтобы снизить общую индуктивность электролитических конденсаторов. Кроме этого полезно также параллельно им установить керамические конденсаторы емкостью 0.33 - 0,5мкФ, которые будут сглаживать высокочастотные колебания.
На входе блока питания полезно установить входной сетевой фильтр, хотя будет работать и без него. В качестве дросселя входного фильтра использован готовый дроссель ДФ50ГЦ, применявшийся в телевизорах 3УСЦТ.
Все узлы блока монтируют на плате из изоляционного материала навесным монтажом, используя для этого выводы деталей. Всю конструкцию следует поместить в экранирующий корпус из латуни или жести, предусмотрев в нем отверстия для охлаждения.
Правильно собранный источник питания в наладке не нуждается, начинает работать сразу. Хотя, прежде чем ставить блок в готовую конструкцию следует его проверить. Для этого на выход блока подключается нагрузка - резисторы сопротивлением 240Ом, мощностью не менее 5Вт. Включать блок без нагрузки не рекомендуется.
Еще один способ доработки электронного трансформатора
Случаются ситуации, что хочется применить подобный импульсный блок питания, но нагрузка оказывается очень «вредной». Потребление тока либо очень мало, либо меняется в широких пределах, и блок питания не запускается.
Подобная ситуация возникла, когда попытались в светильник или люстру со встроенными электронными трансформаторами, вместо поставить . Люстра просто отказалась с ними работать. Что же делать в таком случае, как заставить все это работать?
Чтобы разобраться с этим вопросом давайте, посмотрим на рисунок 2, на котором показана упрощенная схема электронного трансформатора.
Рисунок 2. Упрощенная схема электронного трансформатора
Обратим внимание на обмотку управляющего трансформатора Т1, подчеркнутую красной полосой. Эта обмотка обеспечивает обратную связь по току: если тока через нагрузку нет, или он просто мал, то трансформатор просто не заводится. Некоторые граждане, купившие это устройство, подключают к нему лампочку мощностью 2,5Вт, а потом несут обратно в магазин, мол, не работает.
И все же достаточно простым способом можно не только заставить работать устройство практически без нагрузки, да еще и сделать в нем защиту от короткого замыкания. Способ подобной доработки показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Доработка электронного трансформатора. Упрощенная схема.
Для того, чтобы электронный трансформатор мог работать без нагрузки или с минимальной нагрузкой следует обратную связь по току заменить обратной связью по напряжению. Для этого следует убрать обмотку обратной связи по току (подчеркнутую красным на рисунке 2), а вместо нее запаять в плату проволочную перемычку, естественно, помимо ферритового кольца.
Далее на управляющий трансформатор Тр1, это тот, который на маленьком кольце, наматывается обмотка из 2 - 3 витков. А на выходной трансформатор один виток, и далее получившиеся дополнительные обмотки соединяется, как указано на схеме. Если преобразователь не заведется, то надо поменять фазировку одной из обмоток.
Резистор в цепи обратной связи подбирается в пределах 3 - 10Ом, мощностью не менее 1Вт. Он определяет глубину обратной связи, которая определяет ток, при котором произойдет срыв генерации. Собственно это и есть ток срабатывания защиты от КЗ. Чем больше сопротивление этого резистора, тем при меньшем токе нагрузки будет происходить срыв генерации, т.е. срабатывание защиты от КЗ.
Из всех приведенных доработок, эта, пожалуй, самая лучшая. Но это не помешает дополнить ее еще одним трансформатором как в схеме по рисунку 1.