Электронный трансформатор с регулировкой напряжения и тока

Электронные трансформаторы. Устройство и работа. Особенности

Рассмотрим основные преимущества, достоинства и недостатки электронных трансформаторов. Рассмотрим схему их работы. Электронные трансформаторы появились на рынке совсем недавно, но успели завоевать широкую популярность не только в радиолюбительских кругах.

В последнее время в интернете часто наблюдаются статьи на основе электронных трансформаторов: самодельные блоки питания, зарядные устройства и многое другое. На самом деле электронные трансформаторы являются простым сетевым импульсным блоком питания. Это самый дешевый блок питания. Зарядное устройство для телефона стоит дороже. Электронный трансформатор работает от сети 220 вольт.

Устройство и принцип действия

Схема работы


Генератором в этой схеме является диодный тиристор или динистор. Сетевое напряжение 220 В выпрямляется диодным выпрямителем. На входе питания присутствует ограничительный резистор. Он одновременно служит и предохранителем, и защитой от бросков сетевого напряжения при включении. Рабочую частоту динистора можно определить от номиналов R-С цепочки.

Таким образом можно увеличить рабочую частоту генератора всей схемы или уменьшить. Рабочая частота в электронных трансформаторах от 15 до 35 кГц, ее можно регулировать.

Трансформатор обратной связи намотан на маленьком колечке сердечника. В нем присутствуют три обмотки. Обмотка обратной связи состоит из одного витка. Две независимые обмотки задающих цепей. Это базовые обмотки транзисторов по три витка.

Это равноценные обмотки. Ограничительные резисторы предназначены для предотвращения ложных срабатываний транзисторов и одновременно ограничения тока. Транзисторы применяются высоковольтного типа, биполярные. Часто используют транзисторы MGE 13001-13009. Это зависит от мощности электронного трансформатора.

От конденсаторов полумоста тоже многое зависит, в частности мощность трансформатора. Они применяются с напряжением 400 В. От габаритных размеров сердечника основного импульсного трансформатора также зависит мощность. У него две независимые обмотки: сетевая и вторичная. Вторичная обмотка с расчетным напряжением 12 вольт. Наматывается она, исходя из требуемой мощности на выходе.

Первичная или сетевая обмотка состоит из 85 витков провода диаметром 0,5-0,6 мм. Используются маломощные выпрямительные диоды с обратным напряжением в 1 кВ и током в 1 ампер. Это самый дешевый выпрямительный диод, который можно найти серии 1N4007.

На схеме детально виден конденсатор, частотно задающий цепи динистора. Резистор на входе предохраняет от бросков напряжения. Динистор серии DB3, его отечественный аналог КН102. Также имеется ограничивающий резистор на входе. Когда напряжение на частотно задающем конденсаторе достигает максимального уровня, происходит пробой динистора. Динистор – это полупроводниковый искровой разрядник, который срабатывает при определенном напряжении пробоя. Тогда он подает импульс на базу одного из транзисторов. Начинается генерация схемы.

Транзисторы работают по противофазе. Образуется переменное напряжение на первичной обмотке трансформатора заданной частоты срабатывания динистора. На вторичной обмотке мы получаем нужное напряжение. В данном случае все трансформаторы рассчитаны на 12 вольт.

Электронные трансформаторы китайского производителя Taschibra

Он предназначен для питания галогенных ламп на 12 вольт.

Со стабильной нагрузкой, как галогенные лампы, такие электронные трансформаторы могут работать бесконечно долго. Во время работы схема перегревается, но не выходит из строя.

Принцип действия

Подается напряжение 220 вольт, выпрямляется диодным мостом VDS1. Через резисторы R2 и R3 начинает заряжаться конденсатор С3. Заряд продолжается то тех пор, пока не пробьется динистор DB3.

Читайте также:  Регулировка ручника chevrolet lacetti

Напряжение открытия этого динистора составляет 32 вольта. После его открытия на базу нижнего транзистора поступает напряжение. Транзистор открывается, вызывая автоколебания этих двух транзисторов VT1 и VT2. Как работают эти автоколебания?

Ток начинает поступать через С6, трансформатор Т3, трансформатор управления базами JDT, транзистор VT1. При прохождении через JDT он вызывает закрытие VT1 и происходит открытие VT2. После этого ток течет через VT2, через трансформатор баз, Т3, С7. Транзисторы постоянно открывают и закрывают друг друга, работают в противофазе. В средней точке появляются прямоугольные импульсы.

Частота преобразования зависит от индуктивности обмотки обратной связи, емкости баз транзисторов, индуктивности трансформатора Т3 и емкостей С6, С7. Поэтому частотой преобразования управлять очень сложно. Еще частота зависит от нагрузки. Для форсирования открытия транзисторов используются ускоряющие конденсаторы на 100 вольт.

Для надежного закрытия динистора VD3 после возникновения генерации прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD1, и он надежно запирает динистор.

Кроме этого, есть устройства, которые используют для осветительных приборов, питают мощные галогенные лампы в течение двух лет, работают верой и правдой.

Блок питания на основе электронного трансформатора

Сетевое напряжение через ограничительный резистор поступает на диодный выпрямитель. Сам диодный выпрямитель состоит из 4-х маломощных выпрямителей с обратным напряжением в 1 кВ и током 1 ампер. Такой же выпрямитель стоит на блоке трансформатора. После выпрямителя постоянное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором. От резистора R2 зависит время заряда конденсатора С2. При максимальном заряде срабатывает динистор, возникает пробой. На первичной обмотке трансформатора образуется переменное напряжение частоты срабатывания динистора.

Основное достоинство этой схемы – это наличие гальванической развязки с сетью 220 вольт. Основным недостатком является малый выходной ток. Схема предназначена для питания малых нагрузок.

Электронные трансформаторы DM-150T06A

Потребление тока 0,63 ампера, частота 50-60 герц, рабочая частота 30 килогерц. Такие электронные трансформаторы предназначены для питания более мощных галогенных ламп.

Достоинства и преимущества

Если использовать приборы по прямому назначению, то имеется хорошая функция. Трансформатор не включается без входной нагрузки. Если вы просто включили в сеть трансформатор, то он не активен. Нужно подключить на выход мощную нагрузку, чтобы началась работа. Эта функция экономит электроэнергию. Для радиолюбителей, которые переделывают трансформаторы в регулируемый блок питания, это является недостатком.

Можно реализовать систему автовключения и систему защиты от короткого замыкания. Несмотря на имеющиеся недостатки, электронный трансформатор всегда будет самой дешевой разновидностью блоков питания полумостового типа.

В продаже можно найти более качественные недорогие блоки питания с отдельным генератором, но все они реализуются на основе полумостовых схем с применением самотактируемых полумостовых драйверов, таких как IR2153 и ему подобные. Такие электронные трансформаторы гораздо лучше работают, более стабильны, реализована защита от короткого замыкания, на входе сетевой фильтр. Но старая Taschibra остается незаменимой.

Недостатки электронных трансформаторов

Они имеют ряд недостатков, несмотря на то, что они сделаны по хорошим схемам. Это отсутствие каких-либо защит в дешевых моделях. У нас простейшая схема электронного трансформатора, но она работает. Именно эта схема реализована в нашем примере.

На входе питания отсутствует сетевой фильтр. На выходе после дросселя должен стоять хотя бы сглаживающий электролитический конденсатор на несколько микрофарад. Но он тоже отсутствует. Поэтому на выходе диодного моста мы можем наблюдать нечистое напряжение, то есть, все сетевые и другие помехи передаются на схему. На выходе мы получаем минимальное количество помех, так как реализована гальваническая развязка.

Читайте также:  На что влияет регулировка сцепления

Рабочая частота динистора крайне неустойчива, зависит от выходной нагрузки. Если без выходной нагрузки частота составляет 30 кГц, то с нагрузкой может наблюдаться довольно большой спад до 20 кГц, зависит от конкретной нагруженности трансформатора.

Еще одним недостатком можно назвать то, что на выходе этих устройств переменная частота и ток. Чтобы использовать электронные трансформаторы в качестве блока питания, нужно выпрямить ток. Выпрямлять нужно импульсными диодами. Обычные диоды тут не подходят из-за повышенной рабочей частоты. Поскольку в таких блоках питания не реализованы никакие защиты, то стоит лишь замкнуть выходные провода, блок не просто выйдет из строя, а взорвется.

Одновременно при коротком замыкании ток в трансформаторе увеличивается до максимума, поэтому выходные ключи (силовые транзисторы) просто лопнут. Выходит из строя и диодный мост, поскольку они рассчитаны на рабочий ток в 1 ампер, а при коротком замыкании рабочий ток резко увеличивается. Выходят также из строя ограничительные резисторы транзисторов, сами транзисторы, диодный выпрямитель, предохранитель, который должен предохранять схему, но не делает этого.

Еще несколько компонентов могут выйти из строя. Если у вас имеется такой блок электронного трансформатора, и он случайно выходит по каким-то причинам из строя, то ремонтировать его нецелесообразно, так как это не выгодно. Только один транзистор стоит 1 доллар. А готовый блок питания также можно купить за 1 доллар, совсем новый.

Мощности электронных трансформаторов

Сегодня в продаже можно найти разные модели трансформаторов, начиная от 25 ватт и заканчивая несколькими сотнями ватт. Трансформатор на 60 ватт выглядит следующим образом.

Источник

Электронный трансформатор с регулировкой напряжения и тока

В основу работы схемы углубляться не будем, а сразу приступим к делу. Мы попытаемся доработать и увеличить мощность китайского ЭТ Taschibra на 105 Ватт.

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).

Читайте также:  Регулировка рулевой колонки нива 2131

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

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).

Далее заменяем диодный выпрямитель. В стандартных схемах применяются обычные выпрямительные диоды серии 1N4007. Ток диодов составляет 1 Ампер, наша схема потребляет немало тока, поэтому диоды стоит заменить на более мощные, во избежание неприятных результатов после первого включения схемы. Можно использовать буквально любые выпрямительные диоды с током 1,5-2 Ампер, обратное напряжение не менее 400 Вольт.

Все компоненты, кроме платы с генератором смонтированы на макетной плате. Ключи были укреплены на теплоотвод через изоляционные прокладки.

Продолжаем нашу переделку электронного трансформатора, дополнив схему выпрямителем и фильтром.

Дросселя намотаны на кольцах из порошкового железа (сняты от компьютерного БП), состоят из 5-8 витков. Намотку удобно сделать сразу 5-ю жилами провода с диаметром 0,4-0,6мм каждая жила.

Сглаживающий конденсатор подбираем с напряжением 25-35 Вольт, в качестве выпрямителя применен один мощный диод шоттки (диодные сборки из компьютерного блока питания). Можно использовать любые быстрые диоды с током 15-20 Ампер.

Источник

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Настройки и регулировки