Как выбирать трансформатор для галогенной лампы на 12 вольт?

Низковольтные источники света на сегодняшний день приобрели достаточно широкую популярность. Встраиваемые осветительные приборы с галогенными лампами часто встречаются в офисных помещениях, строениях частного сектора, в квартирах многоэтажек, в подсветке витрин магазинов и многих других местах, где требуется освещение.

Главным достоинством такого осветительного прибора является длительный эксплуатационный ресурс и безопасность при использовании светильника, которая обусловлена низким уровнем напряжения. Но для подключения галогенных ламп на 12 вольт обязательно наличие правильно выбранного трансформатора.

Низковольтный галогенный светильник может работать от сети переменного тока только через специальный адаптер питания — понижающий трансформатор. На сегодняшний день самыми популярными считаются электромагнитный и электронный трансформаторы для галогенных источников света.

Электромагнитное адаптирующее устройство отличается большими габаритами и весом из-за чего ограничивается его сфера применения. Такие приборы малоэффективны и сильно чувствительны к изменениям напряжения в сети переменного тока. В свою очередь, электронные устройства для галогенных ламп на 12 вольт более безопасны и имеют много дополнительных функций: они снабжаются устройством защиты от перегрева, колебаний напряжения и имеют функцию мягкого пуска ламп, сильно повышающую их срок службы.

Особенности трансформаторов для галогенных светильников

Чтобы качественно контролировать работу галогенного осветительного прибора обязательно используют трансформатор, понижающий выходное напряжение до 12 вольт. Благодаря этому достигается защита ламп от перенапряжения и скачков электроэнергии.

Такие преобразователи нормализируют входящее электричество и выдают на выходе нужный уровень напряжения от 6 до 24 вольт в зависимости от используемой галогенной лампы. На сегодняшний день существует два основных типа понижающих трансформаторов в зависимости от конструктивного исполнения прибора:

• тороидальные обмоточные преобразователи;
• электронные или импульсные понижающие трансформаторы.

Стандартные обмоточные трансформаторы считаются самыми доступными и простыми в плане эксплуатации, а также обладают хорошими мощностными показателями. К такому прибору легко подключить галогенный источник света.

Принцип работы такого преобразователя основан на электромагнитной взаимосвязи катушек прибора. Но из-за использования последних такой трансформатор имеет серьёзные недостатки — большой вес, достигающий нескольких килограмм и габариты, которые занимают много места. Именно по этой причине такие устройства понижающее напряжение не получили широкого применения в быту.

Плюс ко всему электромагнитное преобразующее устройство сильно греется в процессе работы что, может негативно отразиться на галогенных лампах. Помимо этого, перегрев тороидальных обмоточных трансформаторов может приводить к скачкам напряжения в доме, тем самым пагубно сказываясь на других бытовых устройствах.

В свою очередь, низковольтные импульсные преобразователи, которые также называют электронными трансформаторами, получили максимально широкий спектр применения как в быту, так и на производстве. Такая популярность в первую очередь обусловлена незначительной массой и габаритами прибора. Помимо этого, такой прибор качественно понижает напряжение, при этом не нагреваясь в процессе работы. К единственным недостаткам такого трансформатора для галогенных ламп на 12 вольт можно зачислить достаточно высокую стоимость прибора.

В последнее время на рынке электроники появились импульсные понижающие трансформаторы, которые ещё на стадии производства оснащаются встроенной защитой от короткого замыкания и перенапряжения, что значительно продлевает срок службы как преобразователя, так и источников света.

Такие электронные преобразователи зачастую используют для монтажа галогенных источников света в мебельной промышленности или подвесных потолках. По принципу работы такой трансформатор отличится от обмоточного аналога тем, что преобразование энергии достигается за счёт полупроводниковых устройств и электронных запчастей.

Особенности выбора трансформатора

В процессе выбора трансформатора для галогенных светильников на 12 вольт обязательно учесть определённые факторы. В первую очередь определяют тип устройства: электронный или электромагнитный адаптер. В последнее время предпочтение отдают электронным преобразователям для галогенных источников света, которые благодаря своей незначительной массе и габаритам могут использоваться в любой сфере электротехники.

Главным параметром понижающего трансформатора вне зависимости от типа устройства является мощность прибора. Из-за того, что в большинстве случаев используется параллельная схема подключения галогенных ламп, то мощностные показатели трансформатора должны приравниваться к суммарной мощности всех осветительных приборов. Например, если подключается две лампы по 40 Вт, то мощность преобразователя составляет 80 Вт плюс запас 10-15%.

Естественно, приобретение трансформатора с чрезмерным мощностным запасом нецелесообразно по той простой причине, что в значительной степени возрастает стоимость прибора. Помимо этого, такое несоответствие приводит к поломке преобразователя, а часто и галогенных ламп. Каждый адаптер имеет минимальные показатели нагрузки, необходимые для стабильной работы прибора.

Выходные параметры напряжения трансформатора должны соответствовать номинальным показателям галогенных ламп. Стандартные источники света выпускаются с номинальными параметрами напряжения 6, 12 и 24 В. Но самую большую популярность получили 12 вольтовые источники света. Если галогенное освещение монтируется в помещениях с высокой влажностью, то нужно приобретать преобразователь, имеющий гальваническую развязку.

Для подключения к адаптеру большого числа осветительных приборов на 12 вольт не всегда целесообразно использовать один дорогой прибор с большими мощностными показателями. Зачастую лучше приобрести несколько бюджетных устройств с меньшей мощностью и использовать их для подключения отдельных групп галогенных источников света.

Такой вариант более практичен, так как в случае выхода из строя одного из нескольких адаптеров гореть не будет только одна группа светильников, в то время как все остальные лампы будут и дальше освещать квартиру. При этом замена одного маломощного прибора для ламп будет значительно дешевле, чем покупка дорогостоящего мощного понижающего трансформатора, так как его цена пропорциональна его мощностным показателям.

Особенности установки трансформатора

Для подключения нескольких галогенных источников света на 12 вольт к одному понижающему трансформатору используют несколько популярных вариантов:

• в разрыв одноклавишного выключателя;
• с помощью объединения галогенных ламп в отдельные группы.

В стандартной схеме подключения оранжевый и синий провода подсоединяются на первичные зажимы L и N входа преобразователя. В свою очередь, галогенные лампы подсоединяются на вторичные клеммы выхода понижающего трансформатора. При этом прокладка проводов должна выполняться медными кабелями соответствующего сечения, что обеспечит минимальные потери энергии.

Чтобы достичь равномерности свечения галогенных источников света их подключение производится идентичными проводниками по параллельной схеме. При этом сечение проводов должно составлять минимум 1,5 мм квадратных. Если необходимо подключение большого количества групп, параллельно соединённых галогенных ламп, а клемм на выходе понижающего преобразователя недостаточно, то в магазинах электрических запчастей продаются дополнительные клеммы, главное, чтобы хватило мощности прибора.

Также немаловажное значение играет длина проводки в идеале она должна составлять не более 3 м. Такие параметры считаются оптимальными для снижения энергопотерь и предотвращения нагрева проводников. Очень длинная проводка сильно греется, отдавая часть тепла галогенным светильникам, которые по этой причине могут часто выходить из строя или иметь разную степень свечения. В ситуации, когда уменьшение длины электрических проводов по какой-либо причине невозможно, увеличивают сечение последних.

Правила подключения преобразователя напряжения

Процедура подключения галогенных ламп к понижающему трансформатору подразумевает соблюдение определённых правил электромонтажа освещения.

1. При параллельной схеме подключения галогенных ламп должна соблюдаться одинаковая длина и сечение электрических проводников, идущих непосредственно к разным источникам света. Иначе 12 вольтовые лампы будут иметь разную степень свечения, и освещение в помещении будет неравномерным.
2. По причине того, что галогенная лампа сильно греется, минимальное расстояние источника света до понижающего трансформатора должно быть больше 20 см.
3. Если используется электронный преобразователь напряжения, то максимальная длина проводки от прибора к лампам не должна превышать 5 м. При этом, чем больше длина проводки, тем больше должно быть её сечение. В противном случае провода попросту начнут греться, а этот крайне нежелательно.
4. Недопустимо производит монтаж трансформатора на легковоспламеняющихся поверхностях без использования дополнительной защиты из негорючих материалов.

Только придерживаясь вышеперечисленных несложных правил подключение галогенных ламп на 12 вольт к понижающему трансформатору будет выполнено с соблюдением всех требований безопасности.

Низковольтные галогенные светильники или лампа 220 вольт

Естественно, многие небезосновательно утверждают, что проще для освещения в квартире использовать стандартные лампы накаливания 220 вольт. Отчасти это, верно, но, несмотря на первичные затраты на установку преобразователя для подключения низковольтных светильников такое освещение обладает целым рядом преимуществ.

В первую очередь, эксплуатационный ресурс и надёжность галогенного светильника с лихвой перекроют затраты на установку трансформатора. Плюс, ко всему благодаря тому, что современные адаптеры оснащаются дополнительными системами защиты от перепада напряжения и короткого замыкания 12 вольтовые источники света будут работать намного дольше, чем стандартные лампы накаливания 220 вольт.

виды, устройство и правила подключения

Часто для контроля работы электронных приборов в доме приходится использовать специальные устройства. Это справедливо, в частности, для осветительных приборов. Одним из таких устройств является трансформатор для галогенных ламп 12 вольт. Эти лампочки в последнее время стали использоваться часто, что и вызвало интерес к устройствам, контролирующим их работу.

Виды и устройство трансформаторов

Понижающие трансформаторы для люстры предназначены, в первую очередь, для защиты источников света от резких скачков энергии. Используются они в основном для маленьких лампочек, рассчитанных на напряжение от 6 до 24 вольт. На сегодняшний день выпускается два типа:

• Тороидальный (электромагнитный).
• Импульсный (электронный).

Первый тип отличается простой конструкцией и обладает неплохими показателями мощности. Однако следует помнить и о довольно серьезных недостатках — большие масса и габариты. Не стоит забывать также о нагреве обмоток трансформатора, что негативно влияет на срок службы галогенных ламп. В результате устройства тороидального типа крайне редко используются в жилых помещениях.

Электронные девайсы обладают большим количеством положительных качеств, что способствует более широкому распространению. По сути, их единственным недостатком является сравнительно высокая стоимость. В то же время наличие у некоторых моделей дополнительного функционала, например, встроенной защиты от короткого замыкания, способствует увеличению срока эксплуатации.

Именно импульсные девайсы используются в ситуациях, когда лампы необходимо разместить в стенах или мебели. В отличие от тороидальных устройств, импульсные трансформируют энергию благодаря полупроводниковым радиодеталям. Использовать электронный трансформатор для галогенных ламп необязательно, но желательно. Это связано с увеличением срока работы осветительных элементов.

Расчет и выбор устройства

Перед началом работы с трансформатором необходимо правильно рассчитать его мощность. Так как сейчас на рынке присутствует большое количество устройств этого типа, обладающих различными характеристиками, ошибиться в выборе довольно легко. Дело в том, что при недостаточной мощности прибор не сможет решить поставленную задачу, а при высоком показателе увеличится расход энергии.

При этом рассчитать требуемую мощность на практике очень просто. Если предположить, что в помещении установлено шесть ламп по 30 Вт при напряжении в 12 В, то общая мощность всех осветительных элементов составит 180 Вт.

Любое электронное устройство следует выбирать с небольшим запасом, составляющим от 10 до 15 процентов. В результате для решения поставленной задачи предстоит приобрести трансформатор для галогенных ламп мощностью около 207 Вт.

трансформатора

Если необходимо установить устройство для контроля работы нескольких галогенных ламп, то можно использовать один из двух способов:

• Применить одноклавишный выключатель.
• Создать отдельные группы светильников.

Каждый из этих методов стоит рассмотреть подробно.

Использование одного выключателя

Провода оранжевого и синего цвета подключаются к входным клеммам трансформатора. Следует помнить, что в зависимости от страны производителя устройства, цветовое обозначение проводов может отличаться, и предварительно стоит заглянуть в инструкцию. Осветительные устройства, в свою очередь, необходимо подсоединить к выходным контактам трансформатора. Чтобы минимизировать потерю энергии, все подключения желательно делать с помощью медных проводов небольшого сечения, но не менее 1,5 мм

2.

Также необходимо учесть еще один нюанс — проводники должны быть идентичны и подключены параллельно. В противном случае интенсивность светового потока каждой отдельной лампы может отличаться. При необходимости в любом магазине электротоваров можно приобрести дополнительные клеммы, если не хватает входящих в комплект.

Второй важный нюанс подключения лампочек к трансформатору через один выключатель является необходимость подбора правильной длины проводов. Этот показатель должен составлять от 1,5 до 3 метров. В противном случае возможны потери электроэнергии и перегрев проводников.

Разделение ламп на группы

Именно этот способ многие профессиональные электрики считают наиболее эффективным. Он не только прост в реализации, но и практичен. Если предположить, что требуется подключить 6 ламп, то необходимо создать две группы по 3 осветительных элемента. При этом для каждой из них следует приобрести отдельный трансформатор.

На практике это удобно, ведь при выходе из строя одного устройства, второе продолжит работать. При необходимости управления каждой группой осветительных элементов необходимо установить двухклавишный выключатель.

Увеличиваем мощность электронного трансформатора в 10 раз

Приветствую, Самоделкины!
Сегодня мы будем выжимать пол киловатта чистой мощности от вот этой простой схемы:

Внимание! Данный материал предназначен исключительно для ознакомительных целей. Автор не рекомендует повторять увиденное, особенно если вы только начали увлекаться электроникой. При работе с высоким напряжением всегда соблюдайте правила безопасности. Не дотрагивайтесь устройства (платы) во время работы. При проведении наладочных работ убедитесь, что устройство отключено от сети.

Автором данной самоделки является AKA KASYAN. Перед вами классическая схема электронного трансформатора для офисных низковольтных галогенных ламп — полумостовой автогенераторный импульсный источник питания. Имеем 2 трансформатора: силовой и трансформатор обратной связи.

Мощность схемы зависит от некоторых компонентов: входного выпрямителя, силовых ключей, емкостей полу моста и силового импульсного трансформатора.

Если заменить их, грубо говоря, на более мощные, то удастся добиться большей выходной мощности в целом. Активными компонентами нашей схемы являются транзисторы — это высоковольтные ключи обратной проводимости.


Запуск схемы осуществляется симметричным динистором DB3.

Самые ходовые бюджетные и мощные высоковольтные транзисторы, которые известны автору, это MJE13009, их он и будет использовать.

Но схема не сияет высоким КПД. Одной пары ключей для наших целей может быть недостаточно, поэтому в схему добавлена вторая пара. В итоге получилось вот это:

Мощные низкоомные резисторы в эмиторных цепях транзисторов являются выравнивающими, помогают равномерно нагрузить все транзисторы.

Силовой трансформатор тороидальный, был намотан очень давно для какого-то проекта. Габаритная мощность такого трансформатора более 1 кВт.


Так как преобразователь автогенераторного типа, а рабочая частота сильно зависит от некоторых параметров и крайне нестабильна, точно рассчитать силовой трансформатор дело нелегкое, но примерный расчет можно сделать по специализированным программам зная начальную частоту преобразователя с небольшой нагрузкой, в данном случае это 22 кГц.

В программе расчета выбираем полумостовую топологию и указываем остальные данные.


Намоточные данные своего трансформатора автор приводить не стал. Сами понимаете, у вас наверняка будет другой сердечник, и параметры намотки будут иными.
Диодный мост.

Это у нас 10-ти амперная сборка с обратным напряжением 1000В, греется, но не сильно. При долговременной работе стоит установить его на радиатор.


Трансформатор обратной связи, ферритовое колечко, размеры прилагаются:



Это колечко автор выдрал из блока питания компьютера, но тут просьба быть более внимательными, такие кольца стоят по входной части блока питания на линии 220В, а не на выходе. Желто-белые, зелено-синие и прочие кольца, которые стоят на выходе блока питания, сделаны из порошкового железа и для наших целей не подойдут. Нам нужно именно ферритовое кольцо.

Автор использовал также и иные ферритовые кольца с проницаемости от 1500 до 3000, работали без нареканий.


Базовые обмотки идентичны и содержат по 3 витка проводом 0,5 мм. Обмотка обратной связи всего 1 не полный виток проводом 1,25 мм.


У многих возникают вопросы связанные с фазировкой обмоток трансформатора обратной связи. Если начало и конец обмоток перепутать, то ничего не заработает. Автор неоднократно рассказывал и показывал в своих предыдущих проектах, как все подключается, но вопросы все равно возникают, поэтому если кто решит повторить, просто собираете все по плате из архива.

Ну и внимательно посмотрите на эти фото:

Естественно и на схеме и на плате точками отмечены начала всех обмоток.

Силовые транзисторы устанавливают на общий теплоотвод. Изолируют их подложки, например, слюдяной прокладкой или более современным теплопроводящим изолирующим материалом.


Ну как бы все готово, можно протестировать. Такие опыты лучше проводить во дворе, поскольку предугадать, когда схема жахнет невозможно. И вообще, в нашем деле никогда нельзя быть уверенным, что собранная и налаженная конструкция заработает так, как нужно, ведь китайские пакости в виде поддельных транзисторов или диодного мостика никто не отменял.

Меры предосторожности. Первый запуск всегда делается через страховочную лампу на 40-60Вт, 220В.

Никогда, ни при каких обстоятельствах не дотрагивайтесь платы во время работы! Никогда не замыкаете выход электронного трансформатора, он попросту взорвется, так как схема не имеет никаких защит помимо входного предохранителя, но тот как назло сгорает только после того, как лопнут силовые транзисторы.

Напряжение на выходе нашего трансформатора переменное. Автор выпрямил в нечистую постоянку для более менее адекватных замеров, но в выпрямителе естественно у нас будут дополнительные потери. Сам выпрямитель STTH6003. Под корпусом 2 мощных диода по 30А соединенных с общим катодом. Такие применяются в сварочных инверторах.

Устанавливаем выпрямитель на радиатор и в добрый путь.

Нагружать трансформатор будем старыми добрыми и чертовски мощными лампами от кинопроектора и еще чем-нибудь.

Так как эти лампы в холодном состоянии имеют очень малое сопротивление нити накала, а следовательно, в начальный момент будут потреблять от нашего блока питания токи гораздо больше номинального, к входу схемы прицепим мощный термистор, он ограничит ток пока лампы не разогреются.


Долго включать блок питания не будем, так как силовые транзисторы у нас совсем без охлаждения. Максимум, что удалось получить с такой нагрузкой — это 460-470Вт чистой выходной мощности.

Учитывая потери в ваттметре, а также в выпрямителе и на проводах, думаю, что ни у кого не возникнет сомнений, что 0,5кВт схема выдаст. Сама схемка очень простая, не самая капризная, а нагрузочная способность, можно сказать, на высоте. Но повторять ее, особенно начинающим радиолюбителям, не рекомендуется, несмотря на то, что такие схематические решения используются в промышленных блоках питания для офисных низковольтных галогенных ламп.


Можно ли увеличить мощность схемы еще больше? В теории можно. Но не зря эту схему не используют в блоках питания с мощностью более 250-300Вт. Для такой простой полумостовой схемы это предел.

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Электронные трансформаторы для галогенных ламп на 12 В

Электропитание

Главная  Радиолюбителю  Электропитание

---

В статье описаны так называемые электронные трансформаторы, по сути, представляющие собой импульсные понижающие преобразователи для питания галогенных ламп, рассчитанных на напряжение 12 В. Предложены два варианта исполнения трансформаторов — на дискретных элементах и с применением специализированной микросхемы.

Галогенные лампы являются, по сути, более усовершенствованной модификацией обычной лампы накаливания. Принципиальное отличие заключается в добавлении в колбу лампы паров соединений галогенов, которые блокируют активное испарение металла с поверхности нити накала во время работы лампы. Это позволяет разогревать нить накала до более высоких температур, что даёт более высокую светоотдачу и более равномерный спектр излучения. Помимо этого, увеличивается срок службы лампы. Эти и другие особенности делают галогенную лампу весьма привлекательной для домашнего освещения, и не только. Промышленно выпускается широкий ассортимент галогенных ламп различной мощности на напряжение 230 и 12 В. Лампы с напряжением питания 12 В обладают лучшими техническими характеристиками и большим ресурсом по сравнению с лампами на 230 В, не говоря уже об электробезопасности. Для питания таких ламп от сети 230 В необходимо уменьшить напряжение. Можно, конечно, применить обычный сетевой понижающий трансформатор, но это дорого и нецелесообразно. Оптимальный выход — использовать понижающий преобразователь 230 В/12 В, часто называемый в таких случаях электронным трансформатором или галогенным конвертором (halogen convertor). О двух вариантах таких устройств и пойдёт речь в этой статье, оба рассчитаны на мощность нагрузки 20…105 Вт.

Один из наиболее простых и распространённых вариантов схемных решений для понижающих электронных трансформаторов — это полумостовой преобразователь с положительной обратной связью по току, схема которого приведена на рис. 1. При подключении устройства к сети конденсаторы С3 и С4 быстро заряжаются до амплитудного напряжения сети, формируя половинное напряжение в точке соединения. Цепь R5C2VS1 формирует запускающий импульс. Как только напряжение на конденсаторе С2 достигнет порога открывания динистора VS1 (24.32 В), он откроется и к базе транзистора VT2 будет приложено прямое напряжение смещения. Этот транзистор откроется, и ток потечёт по цепи: общая точка конденсаторов С3 и С4, первичная обмотка трансформатора Т2, обмотка III трансформатора Т1, участок коллектор — эмиттер транзистора VT2, минусовый вывод диодного моста VD1. На обмотке II трансформатора Т1 появится напряжение, поддерживающее транзистор VT2 в открытом состоянии, при этом к базе транзистора VT1 будет приложено обратное напряжение от обмотки I (обмотки I и II включены противофазно). Протекающий через обмотку III трансформатора Т1 ток быстро введёт его в состояние насыщения. Вследствие этого напряжение на обмотках I и II Т1 устремится к нулю. Транзистор VT2 начнёт закрываться. Когда он почти полностью закроется, трансформатор станет выходить из насыщения.

Рис. 1. Схема полумостового преобразователя с положительной обратной связью по току

Закрывание транзистора VT2 и выход из насыщения трансформатора Т1 приведут к изменению направления ЭДС и росту напряжения на обмотках I и II. Теперь к базе транзистора VT1 будет приложено прямое напряжение, ак базе VT2 — обратное. Транзистор VT1 начнёт открываться. Ток потечёт по цепи: плюсовой вывод диодного моста VD1, участок коллектор — эмиттер VT1, обмотка III Т1, первичная обмотка трансформатора Т2, общая точка конденсаторов С3 и С4. Далее процесс повторяется, а в нагрузке формируется вторая полуволна напряжения. После запуска диод VD4 поддерживает в разряженном состоянии конденсатор С2. Поскольку в преобразователе не используется сглаживающий оксидный конденсатор (в нём нет необходимости при работе на лампу накаливания, даже, наоборот, его присутствие ухудшает коэффициент мощ-ности устройства), то по окончании полупериода выпрямленного напряжения сети генерация прекратится. С приходом следующего полупериода генератор запустится снова. В результате работы электронного трансформатора на его выходе формируются близкие по форме к синусоидальным колебания частотой 30…35 кГц (рис. 2), следующие пачками с частотой 100 Гц (рис. 3).

Рис. 2. Близкие по форме к синусоидальным колебания частотой 30…35 кГц

Рис. 3. Колебания частотой 100 Гц

Важная особенность подобного преобразователя — он не запустится без нагрузки, поскольку при этом ток через обмотку III Т1 будет слишком мал, и трансформатор не войдёт в насыщение, процесс автогенерации сорвётся. Эта особенность делает ненужной защиту от режима холостого хода. Устройство с указанными на рис. 1 номиналами стабильно запускается при мощности нагрузки от 20 Вт.

На рис. 4 приведена схема усовершенствованного электронного трансформатора, в который добавлены помехоподавляющий фильтр и узел защиты от короткого замыкания в нагрузке. Узел защиты собран на транзисторе VT3, диоде VD6, стабилитроне VD7, конденсаторе C8 и резисторах R7-R12. Резкое увеличение тока нагрузки приведёт к увеличению напряжения на обмотках I и II трансформатора Т1 с 3…5 В в номинальном режиме до 9…10 В в режиме короткого замыкания. В результате на базе транзистора VT3 появится напряжение смещения 0,6 В. Транзистор откроется и зашунтирует конденсатор цепи запуска С6. В результате со следующим полупериодом выпрямленного напряжения генератор не запустится. Конденсатор С8 обеспечивает задержку отключения защиты около 0,5 с.

Рис. 4. Схема усовершенствованного электронного трансформатора

Второй вариант электронного понижающего трансформатора показан на рис. 5. Он более прост в повторении, поскольку в нём нет одного трансформатора, при этом более функционален. Это тоже полумостовой преобразователь, но под управлением специализированной микросхемы IR2161S. В микросхему встроены все необходимые защитные функции: от пониженного и повышенного напряжения сети, от режима холостого хода и короткого замыкания в нагрузке, от перегрева. Также IR2161S обладает функцией мягкого старта, который заключается в плавном нарастании напряжения на выходе при включении от 0 до 11,8 В в течение 1 с. Это исключает резкий бросок тока через холодную нить лампы, что значительно, иногда в несколько раз, повышает срок её службы.

Рис. 5. Второй вариант электронного понижающего трансформатора

В первый момент, а также с приходом каждого последующего полупериода выпрямленного напряжения питание микросхемы осуществляется через диод VD3 от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD2. Если питание осуществляется напрямую от сети 230 В без использования фазового регулятора мощности (диммера), то цепь R1-R3C5 не нужна. После входа в рабочий режим микросхема дополнительно питается с выхода полумоста через цепь d2VD4VD5. Сразу же после запуска частота внутреннего тактового генератора микросхемы — около 125 кГц, что значительно выше частоты выходного контура С13С14Т1, в результате напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 будет мало. Внутренний генератор микросхемы управляется напряжением, его частота обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе С8. Сразу же после включения этот конденсатор начинает заряжаться от внутреннего источника тока микросхемы. Пропорционально росту напряжения на нём будет уменьшаться частота генератора микросхемы. Когда напряжение на конденсаторе достигнет 5 В (приблизительно через 1 с после включения), частота уменьшится до рабочего значения около 35 кГц, а напряжение на выходе трансформатора достигнет номинального значения 11,8 В. Так реализован мягкий старт, после его завершения микросхема DA1 переходит в рабочий режим, в котором вывод 3 DA1 можно использовать для управления выходной мощностью. Если параллельно конденсатору С8 подключить переменный резистор сопротивлением 100 кОм, можно, изменяя напряжение на выводе 3 DA1, управлять выходным напряжением и регулировать яркость свечения лампы. При изменении напряжения на выводе 3 микросхемы DA1 от 0 до 5 В частота генерации будет меняться от 60 до 30 кГц (60 кГц при 0 В — минимальное напряжение на выходе и 30 кГц при 5 В — максимальное).

Вход CS (вывод 4) микросхемы DA1 является входом внутреннего усилителя сигнала ошибки и используется для контроля тока нагрузки и напряжения на выходе полумоста. В случае резкого увеличения тока нагрузки, например, при коротком замыкании, падение напряжения на датчике тока — резисторах R12 и R13, а следовательно, и на выводе 4 DA1 превысит 0,56 В, внутренний компаратор переключится и остановит тактовый генератор. В случае же обрыва нагрузки напряжение на выходе полумоста может превысить предельно допустимое напряжение транзисторов VT1 и VT2. Чтобы избежать этого, к входу CS через диод VD7 подключён резистивно-ёмкостный делитель C10R9. При превышении порогового значения напряжения на резисторе R9 генерация также прекращается. Более подробно режимы работы микросхемы IR2161S рассмотрены в [1].

Рассчитать число витков обмоток выходного трансформатора для обоих вариантов можно, например, с помощью простой методики расчёта [2], выбрать подходящий магнитопровод по габаритной мощности можно с помощью каталога [3].

Согласно [2], число витков первичной обмотки равно

N_I = (U_{c max}·t_{0 max}) / (2·S·B_max),

где U_{c max} — максимальное напряжение сети, В; t_{0 max} — максимальное время открытого состояния транзисторов, мкс; S — площадь поперечного сечения магнитопровода, мм²; B_max— максимальная индукция, Тл.

Число витков вторичной обмотки

N_II = N_I / k

где k — коэффициент трансформации, в нашем случае можно принять k = 10.

Чертёж печатной платы первого варианта электронного трансформатора (см. рис. 4) приведён на рис. 6, расположение элементов — на рис. 7. Внешний вид собранной платы показан на рис. 8. обложки. Электронный трансформатор собран на плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Все элементы для поверхностного монтажа установлены со стороны печатных проводников, выводные — на противоположной стороне платы. Большинство деталей (транзисторы VT1, VT2, трансформатор Т1, динистор VS1, конденсаторы С1-С5, С9, С10) подойдут от массовых дешёвых электронных балластов для люминесцентных ламп типа Т8, например, Tridonic PC4x18 T8, Fintar 236/418, Cimex CSVT 418P, Komtex EFBL236/418, TDM Electric EB-T8-236/418 и др., поскольку они имеют схожую схемотехнику и элементную базу. Конденсаторы С9 и С10 — металлоплёночные полипропиленовые, рассчитанные на большой импульсный ток и переменное напряжение не менее 400 В. Диод VD4 — любой быстродействующий с допустимым обратным на рис 11 пряжением не менее 150 В.

Рис. 6. Чертёж печатной платы первого варианта электронного трансформатора

Рис. 7. Расположение элементов на плате

Рис. 8. Внешний вид собранной платы

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе с магнитной проницаемостью 2300 ±15 %, его внешний диаметр — 10,2 мм, внутренний диаметр — 5,6 мм, толщина — 5,3 мм. Обмотка III (5-6) содержит один виток, обмотки I (1-2) и II (3-4) — по три витка провода диаметром 0,3 мм. Индуктивность обмоток 1-2 и 3-4 должна быть 10…15 мкГн. Выходной трансформатор Т2 намотан на магнитопроводе EV25/13/13 (Epcos) без немагнитного зазора, материал N27. Его первичная обмотка содержит 76 витков провода 5×0,2 мм. Вторичная обмотка содержит восемь витков литцендрата 100×0,08 мм. Индуктивность первичной обмотки равна 12 ±10 % мГн. Дроссель помехоподавляющего фильтра L1 намотан на маг-нитопроводе Е19/8/5, материал N30, каждая обмотка содержит по 130 витков провода диаметром 0,25 мм. Можно применить подходящий по габаритам стандартный двухобмоточный дроссель индуктивностью 30…40 мГн. Конденсаторы С1, С2 желательно применить Х-класса.

Чертёж печатной платы второго варианта электронного трансформатора (см. рис. 5) показан на рис. 9, расположение элементов — на рис. 10. Плата также изготовлена из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, элементы для поверхностного монтажа расположены со стороны печатных проводников, выводные — на противоположной стороне. Внешний вид готового устройства приведён на рис. 11 и рис. 12. Выходной трансформатор Т1 намотан накольцевом магнитопроводе R29.5 (Epcos), материал N87. Первичная обмотка содержит 81 виток провода диаметром 0,6 мм, вторичная — 8 витков провода 3×1 мм. Индуктивность первичной обмотки равна 18 ±10 % мГн, вторичной — 200 ±10 % мкГн. Трансформатор Т1 рассчитывался на максимальную мощность до 150 Вт, для подключения такой нагрузки транзисторы VT1 и VT2 необходимо установить на теплоотвод — алюминиевую пластину площадью 16…18 мм², толщиной 1,5…2 мм. При этом, правда, потребуется соответствующая переделка печатной платы. Также выходной трансформатор можно применить от первого варианта устройства (потребуется добавить на плате отверстия под иное расположение выводов). Транзисторы STD10NM60N (VT1, VT2) можно заменить на IRF740AS или аналогичные. Стабилитрон VD2 должен быть мощностью не менее 1 Вт, напряжение стабилизации — 15,6…18 В. Конденсатор С12 — желательно дисковый керамический на номинальное постоянное напряжение 1000 В. Конденсаторы С13, С14 — металлопленочные полипропиленовые, рассчитанные на большой импульсный ток и переменное напряжение не менее 400 В. Каждую из резистивных цепей R4-R7, R14-R17, R18-R21 можно заменить одним выводным резистором соответствующих сопротивления и мощности, но при этом потребуется изменить печатную плату.

Рис. 9. Чертёж печатной платы второго варианта электронного трансформатора

Рис. 10. Расположение элементов на плате

Рис. 11. Внешний вид готового устройства

Рис. 12. Внешний вид собранной платы

Литература

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).

Автор: В. Лазарев, г. Вязьма Смоленской обл.

Дата публикации: 30.10.2015

Мнения читателей

• Веселин / 08.11.2017 — 22:18
  Какие электронные трансформаторы из представленных на рынке с им 2161 или подобные
• Эдуард / 26.12.2016 — 13:07
  Здрвствуйте, можно ли вместо трансформатора на 160вт поставить на 180вт? Спасибо.
• Михаил / 21.12.2016 — 22:44
  Я переделывал вот такие http://ali.pub/7w6tj
• Юрий / 05.08.2016 — 17:57
  Здравствуйте! Нельзя ли узнать частоту переменного напряжения на выходе трансформатора для галогенных ламп? Спасибо.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: