Блок питания на электронном трансформаторе своими руками. Переделка электронного трансформатора в блок питания

Электронные трансформаторы начали входить в моду совсем недавно. По сути, он является импульсным блоком питания, который предназначен для понижения сетевых 220 Вольт до 12 Вольт. Такие трансформаторы применяются для питания галогенных ламп 12 Вольт. Мощность выпускаемых ЭТ на сегодня 20-250 Ватт. Конструкции почти у всех схем подобного рода схожи друг с другом. Это простой полумостовой инвертор, достаточно нестабильный в работе. Схемы лишены защиты от КЗ на выходе импульсного трансформатора. Еще одним недостатком схемы является то, что генерация происходит только тогда, когда на вторичную обмотку трансформатора подключают нагрузку определенной величины. Я решил написать статью, поскольку считаю, что ЭТ может быть использован в радиолюбительских конструкциях в качестве источника питания, если внести некоторые простые альтернативные решения в схему ЭТ. Суть переделки - дополнить схему защитой от КЗ и заставить ЭТ включаться при подаче сетевого напряжения и без лампочки на выходе. На самом деле переделка достаточно проста и не требует особых навыков в электронике. Схема показана ниже, красным - изменения.

На плате ЭТ мы можем увидеть два трансформатора - основной (силовой) и трансформатор ОС. Трансформатор ОС содержит 3 отдельные обмотки. Две из них являются базовыми обмотками силовых ключей и состоят из 3-х витков. На этом же трансформаторе есть еще одна обмотка, которая состоит всего из одного витка. Эта обмотка последовательно подключена к сетевой обмотке импульсного трансформатора. Именно эту обмотку нужно снять и заменить перемычкой. Дальше нужно поискать резистор с сопротивлением 3-8 Ом (от его величины зависит срабатывания защиты от КЗ). Затем берем провод диаметром 0,4-0,6мм и мотаем два витка на на импульсном трансформаторе, затем 1 виток на трансформаторе ОС. Резистор ОС подбираем с мощностью от 1 до 10 ватт, он будет нагреваться, и достаточно сильно. В моем случае использован проволочный резистор с сопротивлением 6,2 Ом, но не советую использовать их, поскольку проволока имеет некоторую индуктивность, что может повлиять на дальнейшую работу схемы, хотя точно сказать не могу - время покажет.

При КЗ на выходе тут же сработает защита. Дело в том, что ток во вторичной обмотке импульсного трансформатора, а также и на обмотках трансформатора ОС резко спадет, это приведет к запиранию ключевых транзисторов. Для сглаживания сетевых помех на входе питания установлен дроссель, который был выпаян от другого ИБП. После диодного моста желательно установить электролитический конденсатор с напряжением не менее 400 Вольт, емкость подобрать исходя от расчета 1мкФ на 1 ватт.

Но даже после переделки, не стоит замыкать выходную обмотку трансформатора более 5 секунд, поскольку силовые ключи будут греться и могут выйти из строя. Переделанный таким образом импульсный БП включится без выходной нагрузки вообще. При КЗ на выходе генерация срывается, но схема не пострадает. Обычный же ЭТ при замыкании выхода, просто мгновенно сгорает:

Продолжая экспериментировать с блоками электронных трансформаторов для питания галогенных ламп, можно доработать сам импульсный трансформатор, например для получения повышенного двухполярного напряжения для питания автомобильного усилителя.

Трансформатор в ИБП галогенных ламп выполнен на ферритовом кольце, и по виду с этого кольца можно выжимать нужные ватты. С кольца были сняты все заводские обмотки и на их место были намотаны новые. Трансформатор на выходе должен обеспечивать двухполярное напряжение - 60 вольт на плечо.

Для намотки трансформатора использовался провод от китайских обычных железных трансформаторов (входили в комплект приставки сега). Провод - 0,4 мм. Первичная обмотка - мотается 14-ю жилами, сначала 5 витков по всему кольцу, провод не отрезаем! После намотки 5 витков делаем отвод, скручиваем провод и мотаем еще 5. Такое решение избавит от трудной фазировки обмоток. Первичная обмотка готова.

Вторичка мотается также. Обмотка состоит из 9-ти жил того же провода, одно плечо состоит из 20 витков, тоже мотается по всему каркасу, затем отвод и мотаем еще 20 витков.

Для очищения лака я просто поджег провода зажигалкой, затем очистил их монтажным ножом и вытер кончики растворителем. Должен сказать - работает великолепно! На выходе получил требуемые 65 вольт. В дальнейших статьях мы рассмотрим варианты такого рода, а также добавим выпрямитель на выходе, превращая ЭТ в полноценный импульсный блок питания, который может быть использован практически для любых целей.

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

Электронный трансформатор является сетевым импульсным блоком питания с весьма хорошими показателями. Такие блоки питания лишены защиты от КЗ на выходе, но эту недоработку можно исправить. Сегодня решил представить весь процесс увеличения мощности электронных трансформаторов для галогенных ламп. Китайский ЭТ с мощностью 150 ватт, мы превратим в мощный ИБП, который может быть использован практически для любых целей. Вторичная обмотка импульсного трансформатора, в моем случае содержит всего один виток. Обмотка намотана 10-ю жилами провода 0,5мм. Блок питания умощнен до 300 ватт, следовательно, его можно использовать для НЧ, таких как Холтон, Ланзар, Маршалл Лич и т.п. При желании, можно на основе такого ИБП собрать мощный лабораторный блок питания. Мы знаем, что многие ИБП такого типа не включаются без нагрузки, такой недостаток имеют электронные трансформаторы Tashibra с мощностью 105 ватт.

Наша схема не имеет такого недостатка, схема заводится без нагрузки и может работать с маломощными нагрузками (светодиоды и т.п.). Для умощнения нужно сделать несколько переделок. Нужно перемотать импульсный трансформатор, подобрать конденсаторы полумоста, заменить диоды в выпрямителе и использовать более мощные ключи. В моем случае использованы диоды на полтора ампера, которые я не заменил, но обязательно замените на любые диоды с обратным напряжением не менее 400 Вольт и с током 2 Ампер и более.

Для начала давайте переделаем импульсный трансформатор. На плате можно увидеть кольцевой трансформатор с двумя обмотками, обе обмотки нужно снять. Затем берем еще одно аналогичное кольцо (снял с такого же блока) и склеиваем их. Сетевая обмотка состоит из 90 витков, витки растянуты по всему кольцу.

Диаметр провода, которым намотана обмотка 0,5...0,7мм. Далее уже мотаем вторичную обмотку. Один виток дает полтора вольта, к примеру - для получения 12 Вольт выходного напряжения, обмотка должна содержать 8 витков (но бывают и другие значения).

Далее заменяем конденсаторы полумоста. В стандартной схеме использованы конденсаторы 0,22мкФ 630 Вольт, которые были заменены на 0,5мкФ 400 Вольт. Силовые ключи использованы серии MJE13007, которые были заменены на более мощные - MJE13009.

На этом переделка почти завершена и можно уже подключить в сеть 220 Вольт. После проверки работоспособности схемы идем дальше. Дополняем ИБП сетевого напряжения. Фильтр содержит из дросселей и сглаживающего конденсатора. Электролитический конденсатор подбирается с расчетом 1мкФ на 1 Вольт, для наших 300 Ватт подбираем конденсатор с емкостью 300мкФ с минимальным напряжением 400 Вольт. Дальше приступаем к дросселям. Дроссель у меня использован готовый, был выпаян с другого ИБП. Дроссель имеет две отдельные обмотки по 30 витков провода 0,4мм.

На входе питания можно поставить предохранитель, но в моем случае он уже был на плате. Предохранитель подбирают на 1,25 - 1,5Ампер. Вот теперь все готово, уже можно дополнить схему выпрямителем на выходе и сглаживающими фильтрами. Если планируете собрать на основе такого ИБП зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, то на выходе хватит и одного мощного диода шоттки. К числу таких диодов относится мощный импульсный диод серии STPR40, который достаточно часто применяется в компьютерных блоках питания. Ток указанного диода 20Ампер, но для 300 ваттного блока питания и 20 Ампер маловато. Не беда! Дело в том, что указанный диод содержит в себе два аналогичных диода на 20 Ампер, нужно всего лишь подключить два крайних вывода корпуса друг к другу. Теперь у нас есть полноценный диод на 40 Ампер. Диод нужно будет установить на достаточно большой теплоотвод, поскольку последний будет перегреваться достаточно сильно, возможно понадобится небольшой кулер.

Для сборки самодельных мощных источников питания можно использовать электронные трансформаторы, применяемые для питания галогенных ламп. Электронный трансформатор представляет собой полумостовой автогенераторный импульсный преобразователь напряжения. Стоят такие импульсные трансформаторы достаточно дёшево, и после небольшой доработки их можно использовать для питания своих самодельных устройств требующих мощного источника питания.
При небольших размерах они обеспечивают большую выходную мощность, но у них есть определённые недостатки, такие как: нежелание запуститься без нагрузки, выход из строя при коротком замыкании, и очень сильный уровень помех.

Классическая схема электронного трансформатора на примере Taschibra
, но это может быть и любой другой электронный трансформатор, к примеру ZORN New, приведена ниже.

Напряжение сети поступает на диодный мост. Выпрямленное напряжение питает полумостовой преобразователь на транзисторах. В диагональ моста, образованного этими транзисторами и конденсаторами С1, С2, включена обмотка I импульсного трансформатора Т2. Запуск преобразователя обеспечивается цепью, состоящей из резисторов R3, конденсатора С3, диода D5 и диака D6. Трансформатор обратной связи Т1 имеет три обмотки - обмотка обратной связи по току, которая включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора (то есть чем больше ток нагрузки - тем больше ток базы ключей, поэтому трансформатор не запускается без нагрузки, или при малой нагрузке напряжение меньше 12В, да и при коротком замыкании базовый ток ключей растет и они выходят из строя, а часто еще и резисторы в базовых цепях), и две обмотки по 3 витка, питающие базовые цепи транзисторов. Выходное напряжение электронного трансформатора представляет собой прямоугольные импульсы частотой 40 кГц, промодулированные частотой 100 Гц.

Внешний вид платы ZORN New 150 и обратная сторона


Первая проблема отсутствия запуска без нагрузки или при малой нагрузке устраняется довольно просто - меняем ОС (обратную связь) по току на ОС по напряжению. Удаляем обмотку ОС по току на коммутирующем трансформаторе и ставим вместо нее перемычку. Далее наматываем 1-2 витка на силовом трансформаторе и 1 на коммутирующем, используем резистор в ОС от 3-10 Ом мощностью не меньше 3 - 5 ватт, чем выше сопротивление - тем меньше ток защиты от КЗ. Этим токоограничивающим резистором устанавливается частота преобразования. При увеличении тока нагрузки частота становится больше. Если преобразователь не запустится необходимо изменить направление намотки.

Подключаем на выходе выпрямительного моста конденсатор, для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Емкость выбирается из расчета 1 - 1,5 мкФ на 1Вт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400В. При включении в сеть выпрямительного моста с конденсатором возникает бросок тока, поэтому нужно в разрыв одного из сетевых проводов включить терморезистор NTC или резистор 4,7 Ом 5Вт.

Если необходимо другое выходное напряжение, перематываем вторичную обмотку силового трансформатора. Самое простое, это посчитать количество витков вторичной обмотки на силовом трансформаторе, к примеру в электронном трансформаторе ZORN New 150 - 8 витков вторичной обмотки при выходном напряжении 11,8 вольт, соответственно получаем 1,47 вольт/виток. Необходимо также учитывать что, под нагрузкой напряжение упадет, примерно на 2 вольта. Диаметр провода выбирается исходя из тока нагрузки. Таким образом можно получить широкий спектр выходных напряжений от единиц до нескольких сотен вольт. Также можно намотать несколько обмоток для получения нескольких напряжений с одного блока питания, естественно при этом нужно учитывать суммарную мощность электронного трансформатора.

Для выпрямления переменного напряжения на выходе электронного трансформатора устанавливаем диодный мост. Электронные трансформаторы плохо работают с емкостной нагрузкой или не запускаются вообще. Для нормальной работы необходим плавный запуск устройства. Обеспечению плавного запуска способствует дроссель L1. Совместно с конденсатором он также выполняет функцию фильтрации выпрямленного напряжения. Емкость выходного конденсатора желательно подобрать из расчёта не менее 10 мкф на 1 ватт потребляемой нагрузки. Параллельно желательно поставить конденсатор емкостью 0.1 мкф.

Схема электронного трансформатора с переделками.

В нём применяются транзисторы . Даташит на него

Динистор И немного о динисторе.

DB3 - популярный зарубежный двусторонний динистор - диак. Выполнен в стеклянном цилиндрическом корпусе с гибкими проволочными выводами.

Наибольшее распространение прибор DB3 нашел в схемах сетевых регуляторов мощности нагрузки (диммеров).

Динистор DB3 является двунаправленным диодом (триггер-диод), который специально создан для управления симистором или тиристором. В основном своем состоянии динистор DB3 не проводит через себя ток (не считая незначительный ток утечки) до тех пор, пока к нему не будет приложено напряжение пробоя.

В этот момент динистор переходит в режим лавинного пробоя и у него проявляется свойство отрицательного сопротивления. В результате этого на динисторе DB3 происходит падение напряжения в районе 5 вольт, и он начинает пропускать через себя ток, достаточный для открытия симистора или тиристора.

Поскольку DB3 является симметричным динистором (оба его вывода являются анодами), то нет абсолютно ни какой разницы, как его подключать.

Характеристики:

• (I откр — 0.2 А), В 5 - это напряжение при открытом состоянии;
• Среднее максимально допустимое значение при открытом состоянии: А 0.3;
• В открытом состоянии импульсный ток составляет А 2;
• Максимальное напряжение (во время закрытого состояния): В 32;
• Ток в закрытом состоянии: мкА — 10;
• Максимальное импульсное не отпирающее напряжение составляет В 5.
• Диапазон рабочих температур: C -40…70

Электронные трансформаторы приходят на смену громоздким трансформаторам со стальным сердечником. Сам по себе электронный трансформатор, в отличие от классического, представляет собой целое устройство - преобразователь напряжения.

Применяются такие преобразователи в освещении для питания галогенных ламп на 12 вольт. Если вы ремонтировали люстры с пультом управления , то, наверняка, встречались с ними.

Вот схема электронного трансформатора JINDEL (модель GET-03 ) с защитой от короткого замыкания.

Основными силовыми элементами схемы являются n-p-n транзисторы MJE13009 , которые включены по схеме полумост. Они работают в противофазе на частоте 30 - 35 кГц. Через них прокачивается вся мощность, подаваемая в нагрузку - галогенные лампы EL1...EL5. Диоды VD7 и VD8 необходимы для защиты транзисторов V1 и V2 от обратного напряжения. Симметричный динистор (он же диак) необходим для запуска схемы.

На транзисторе V3 (2N5551 ) и элементах VD6, C9, R9 - R11 реализована схема защиты от короткого замыкания на выходе (short circuit protection ).

Если в выходной цепи произойдёт короткое замыкание, то возросший ток, протекающий через резистор R8, приведёт к срабатыванию транзистора V3. Транзистор откроется и заблокирует работу динистора DB3, который запускает схему.

Резистор R11 и электролитический конденсатор С9 предотвращают ложное срабатывание защиты при включении ламп. В момент включения ламп нити холодные, поэтому преобразователь выдаёт в начале пуска значительный ток.

Для выпрямления сетевого напряжения 220V используется классическая мостовая схема из 1,5-амперных диодов 1N5399 .

В качестве понижающего трансформатора используется катушка индуктивности L2. Она занимает почти половину пространства на печатной плате преобразователя.

В силу своего внутреннего устройства, электронный трансформатор не рекомендуется включать без нагрузки. Поэтому, минимальная мощность подключаемой нагрузки составляет 35 - 40 ватт. На корпусе изделия обычно указывается диапазон рабочих мощностей. Например, на корпусе электронного трансформатора, что на первой фотографии указан диапазон выходной мощности: 35 - 120 ватт. Минимальная мощность нагрузки его составляет 35 ватт.

Галогенные лампы EL1...EL5 (нагрузку) лучше подключать к электронному трансформатору проводами не длиннее 3 метров. Так как через соединительные проводники протекает значительный ток, то длинные провода увеличивают общее сопротивление в цепи. Поэтому лампы, расположенные дальше будут светить тусклее, чем те, которые расположены ближе.

Также стоит учитывать и то, что сопротивление длинных проводов способствует их нагреву из-за прохождения значительного тока.

Стоит также отметить, что из-за своей простоты электронные трансформаторы являются источниками высокочастотных помех в сети. Обычно, на входе таких устройств ставится фильтр , который блокирует помехи. Как видим по схеме, в электронных трансформаторах для галогенных ламп нет таких фильтров. А вот в компьютерных блоках питания, которые собираются также по схеме полумоста и с более сложным задающим генератором, такой фильтр, как правило, монтируется.