Graude-msk.ru

Ремонт бытовой техники
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор напряжения для низковольтного паяльника на базе электронного трансформатора

Стабилизатор напряжения для низковольтного паяльника на базе электронного трансформатора

Появилась идея создать очень маленький и легкий блок питания для низковольтного паяльника. При этом очень просто реализуется разделение питания паяльника и электрической сети, что значительно повышает безопасность.

После ознакомления со статьей «Dimmer (регулятор яркости)» от igRoman [1], в которой управление аналогом однопереходного транзистора было реализовано на полевом транзисторе, появилась идея применения принципа управления, изложенного в этой статье, для создания стабилизатора напряжения для низковольтного паяльника на базе схемы электронного трансформатора.

Электронный трансформатор

Принцип действия электронного трансформатора схож с классическим – при подаче переменного напряжения на первичную обмотку, с его вторички снимается тоже переменное напряжение, но уже другого значения. Отличие заключается в том, что пониженное напряжение имеет совсем другую частоту и форму кривой, так как его искусственно создает генератор импульсов.

Пример схемы электронного трансформатора и принцип действия приведен на рисунке ниже:

Электронный трансформатор

Рис. 2. Электронный трансформатор

Как видите, в нем напряжение питания от сети 220 В не подается на обмотки трансформатора, а использует диодный мост в качестве основного преобразователя с переменной электрической величины в постоянную. Затем сигнал подается на выходные транзисторы, выступающие в роли электронного ключа, которые производят генерацию импульсов определенного количества и частоты. Следует отметить, что частота от генератора импульсов может достигать нескольких десятков кГц, но затем подается на импульсный преобразователь, который представлен силовым трансформатором.

Импульсные трансформаторы или, как их еще называют, импульсные БП нашли широкое применение в питании люминесцентных ламп. Однако его расположение по отношению к питаемым приборам освещения должно выполняться в непосредственной близи, чтобы сократить потери, нагрузку в сетевых проводах и нагрев. В сравнении с трансформаторным БП, импульсный имеет ряд весомых преимуществ:

  1. Меньшие габариты для такой же мощности, что снижает и стоимость устройства;
  2. Обладает лучшими параметрами в регулировке подаваемого напряжения;
  3. Отличается более высоким КПД.

Но наряду с преимуществами импульсный блок имеет и некоторые недостатки. У электронного трансформатора куда более сложная схема, что влечет за собой снижение надежности. Если продешевить с моделью трансформатора, то выходной ток выдаст в сеть много импульсных помех, способных повлиять на работу смежного оборудования.

Читайте так же:
Регулировка пилы хускварна китай

Сборка по схеме своими руками

Электронный трансформатор в блоках

Электронный балласт можно купить в магазине или найти у себя в закромах, но самым интересным вариантом будет сборка электронного трансформатора своими руками. Собирается он довольно просто, а большинство необходимых деталей можно наковырять в сломанных блоках питания и в энергосберегающих лампах.

  • Необходимые компоненты:Диодный мост с обратным напряжением не ниже 400 В и током не менее 3 А или четыре диода с такими же характеристиками.
  • Предохранитель на 5 А.
  • Симметричный динистор DB3.
  • Резистор 500 кОм.
  • 2 резистора 2,2 Ом, 0,5 Вт.
  • 2 биполярных транзистора MJE13009.
  • 3 плёночных конденсатора 600 В, 100 нФ.
  • 2 тороидальных сердечника.
  • Провод с лаковым покрытием 0,5 мм².
  • Провод в обычной изоляции 2,5 мм².
  • Радиатор для транзисторов.
  • Макетная плата.

Начинается все с макетной платы, на которую вы будете устанавливать все радиокомпоненты. На рынке можно купить два вида плат — с односторонней металлизацией на коричневом стеклотекстолите.

И с двусторонней сквозной, на зелёном.

От выбора платы зависит, сколько времени и сил вы потратите на сборку проекта.

Коричневые платы — отвратительного качества. Металлизация на них выполнена настолько тонким слоем, что в некоторых местах на ней видны разрывы. Припоем она смачивается плохо, даже если использовать хороший флюс. А все, что удалось припаять — отрывается вместе с металлизацией при малейшем усилии.

Зелёные — стоят в полтора-два раза дороже, но зато с качеством все в порядке. Металлизация на них с толщиной проблем не имеет. Все отверстия в плате залужены на производстве, благодаря чему медь не окисляется и проблем при пайке не возникает.

Найти и купить эти макетки можно как в ближайшем радиомагазине, так и на алиэкспрессе. В Китае они стоят в два раза дешевле, но доставки придётся подождать.

Читайте так же:
Гаджет для регулировки скорости кулера

Радиодетали выбирайте с длинными выводами, они вам пригодятся при монтаже схемы. Если вы собираетесь использовать бывшие в употреблении детали, то обязательно проверяйте их работоспособность и отсутствие внешних повреждений.

Единственная деталь, которую вам придётся сделать самим — это трансформатор.

Согласующий нужно наматывать тонким проводом. Количество витков в каждой обмотке:

  • I — 7 витков.
  • II — 7.
  • III — 3.

Не забывайте фиксировать обмотки скотчем, иначе они расползутся.

Силовой трансформатор состоит всего из двух обмоток. Первичную наматывайте проводом 0,5мм², а вторичную — 2,5мм². Первичка и вторичка состоят из 90 и 12 витков соответственно.

Для пайки лучше не использовать «дедовские» паяльники — ими запросто можно сжечь чувствительные к температуре радиоэлементы. Возьмите лучше паяльник с регулировкой мощности, они не перегреваются, в отличие от первых.

ранзисторы заранее установите на радиаторы. Делать это на уже собранной плате — крайне неудобно. Собирать схему нужно от маленьких деталей к большим. Если вы сначала установите большие, то они будут мешаться при пайке маленьких. Учитывайте это.

При сборке смотрите на принципиальную схему, все соединения радиоэлементов должны соответствовать ей. Просуньте выводы деталей в отверстия на плате и согните их в нужном направлении. Если длины не хватает, удлиняйте их проводом. Трансформаторы после пайки приклейте к плате эпоксидной смолой.

После сборки подключите к выводам устройства нагрузку и убедитесь в том, что оно работает.

Драйвер

Для подключения мощных светодиодов, используемых в точечных светильниках, в прожекторах, уличных фонарях, используют драйвер.

Это устройство является источником постоянного стабилизированного тока. При подключении к нему нагрузки напряжение может меняться, но сила тока будет иметь четко определённую величину.

Драйвер

Почему же для подключения светодиодов применяют драйвер, а не блок питания?

Одной из характеристик светодиодов является падение напряжения. Если в характеристиках полупроводникового прибора имеется запись — 300 миллиампер и 3.3 вольт, это означает, что номинальный ток для устройства составляет 300 мА, а падение напряжения – 3.3 В. И если питать его стабилизированным током такой величины, то будет служить долго и светить ярко.

Читайте так же:
Регулировка батарей отопления prado

ВАХ LED-источника

Из графика вольтамперной характеристики видно, что даже незначительное увеличение напряжения, приведёт к ощутимому возрастанию тока. И это не прямо пропорциональная зависимость, а приближенная к квадратичной.

Можно было бы предположить, что, выставив точное напряжение один раз, удастся навсегда установить значение номинального тока, необходимого для работы LED-источника света. Но у каждого экземпляра уникальные параметры и свойства, и при соединении нескольких штук параллельно или последовательно результат будет непредсказуемым.

Кроме того, на них оказывает влияние температура окружающей среды. Дело в том, что у светодиодов отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН). Это значит, что при нагреве падение на светодиоде уменьшается, а ток повышается, если приложено стабилизированное, неизменяющееся напряжение. У драйверов выходное напряжение изменяется в зависимости от нагрузки и её состояния, и происходит стабилизация тока.

Поэтому, если при подключении светодиода использовать обычный БП на 12V постоянки, то светильник работать будет, но срок сократится. Чтобы правильно выбрать драйвер, нужно принять во внимание его основные технические характеристики:

  • номинальный ток на выходе;
  • максимальную мощность;
  • минимальную мощность.

Иногда параметры для устройства указываются в другом виде. Например, технические характеристики драйвера 18-34В 650 мА (20 Вт):

  • входное напряжение 85-277 В,
  • выходное напряжение 18-34 В,
  • выходной ток 650 мА.

То есть он подходит для светодиодной матрицы с характеристиками: мощность — 20 Вт, напряжение – 18-34 В, рабочий ток – 650-700 мА или для 6-10 светодиодов, мощностью 2 Вт.

LED-светильники подключаются к драйверу последовательно, так как в этом случае через все элементы будет течь один и тот же ток. Если их подключить параллельно, то может оказаться, что какой-то из элементов будет перегружен, в то время как другой будет работать не на полную мощность.

Последовательное подключение

Чтобы не превысить максимально допустимую нагрузку преобразователя, не рекомендуется увеличивать количество светодиодов в цепи.

Выбор драйвера осуществляется по току, который потребляют светодиоды. Например, диоду с мощностью 1 Вт нужны 300 – 350 мА.

Читайте так же:
Бытовая канализационная установка unipump sanivort 250

У этого вида источников питания имеет такие недостатки, как:

  • узкая специализация на светодиодах;
  • возможность использования только для определённого количества LED источников.

То есть, для каждого устройства осуществляется подбор определенного количества светодиодов. Если в процессе работы, один из них выйдет из строя, то цепь разорвется и драйвер уйдет в защиту (или сгорит), так как последние не работают в режиме холостого хода.

В заключение отметим, что несмотря на то что драйвер, блок питания и электронный трансформатор служат для подключения низковольтных потребителей, это совершенно разные устройства, отличающиеся друг от друга по назначению. Важно понимать, в каких случаях каждый из них применяется. Ведь только правильно подобранный источник питания сможет создать оптимальные условия эксплуатации для вашего оборудования.

Как стабилизировать электронный трансформатор

Стабилизация происходит с помощью фильтров в виде фильтрующих конденсаторов. Также можно применять обычные проводные стабилизаторы, предназначенные для электронных трансформаторов высокой частоты. Подключаются они через триггеры вторичной обмотки. Можно подсоединять высокочастотный электронный трансформатор. Схема подключения предполагает использование триггеров с вторичной обмоткой. Электронные лампы нагрузки устанавливают на реле, а отрицательное сопротивление увеличивают фильтрами.

Двухполярный БП без усилителя

Сделать блок питания из простейшего электронного трансформатора не так просто, так как нужно определить все его характеристики, на которые следует опираться при выборе конденсаторов, фильтров и диодов. Но, если строго следовать схеме, что-нибудь до получится.

Мощность электронных трансформаторов

Под показателем мощности ЭТ понимается величина тока в нагрузке, умноженная на напряжение питания галогенной лампочки. На отечественном рынке встречаются различные образцы трансформаторных изделий с заявленными показателями от 25-ти и до нескольких сотен Ватт. Наиболее широко представлены модели, рассчитанные на выходную мощность порядка 50-80 Ватт. К таким преобразователям допускается подключать две или даже три 20-ти ватные лампы. Как правило, все они рассчитаны на выходное напряжение 12 Вольт.

Рассмотренные блоки питания используются только по своему прямому назначению – для питания галогенных источников света. Применять их для светодиодных ламп, например, запрещено прикладываемой к изделию инструкцией.

Читайте так же:
Регулировка смесителей для ванной с душем и термостатом

Блок питания для использования в особых условиях

Довольно часто возникают ситуации, когда применение импульсного трансформатора становится проблематичным из-за специфических условий эксплуатации. Это может быть слишком малое потребление тока или его изменение в широком диапазоне, в результате, блок питания просто не запускается. Характерным примером становится люстра, в которую устанавливаются светодиодные лампы вместо галогенных, несмотря на то, что в приборе освещения имеется встроенный электронный трансформатор. Решить эту проблему поможет упрощенная схема этого трансформатора, представленная на рисунке.

На данной схеме обмотка управляющего трансформатора Т1, отмеченная красным, служит для обеспечения обратной связи по току. То есть, когда ток не идет через нагрузку или проходит в очень малом количестве, трансформатор просто не будет включаться. Это значит, что устройство не станет работать, если к нему подключить лампочку на 2,5 Вт.

Данная схема может быть доработана, что позволит устройству работать вообще без нагрузки. Прибор окажется защищен от короткого замыкания. Как все это осуществить на практике, показано на следующем рисунке.

Работа электронного трансформатора при минимальной нагрузке или вообще без нее, обеспечивается путем замены обратной связи по току, обратной связью по напряжению. С этой целью обмотка обратной связи по току убирается, а взамен ее в плату впаивается перемычка из проволоки, не затрагивая ферритовое кольцо.

Затем на управляющем трансформаторе TR1, установленном на малом кольце, следует намотать обмотку, состоящую из 2-3 витков. На выходном трансформаторе наматывается еще один виток, после чего выполняется соединение обеих дополнительных обмоток. Если устройство не начнет функционировать, рекомендуется поменять расположение фаз на какой-либо обмотке.

Резистор, устанавливаемый в цепь обратной связи, должен иметь сопротивление в диапазоне от 3 до 10 Ом. С его помощью определяется глубина обратной связи, определяющая значение тока, при котором наступает срыв генерации. Это и будет током срабатывания против короткого замыкания, в зависимости от сопротивления резистора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector