Схема подключения трансформатора для галогенных ламп 12в. Почему для электропитания светодиодного оборудования нельзя использовать электронные трансформаторы для галогенных ламп? Два варианта подключения трансформатора

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).

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.

Производство и продажа бытовых ламп накаливания запрещено в странах ЕС, но галогеновые лампочки (а они тоже используют спираль накала, но она регенерируется благодаря наполнению баллона специальным составом) пока разрешено. У нас они активно применяются, ибо всё везут из Китая, а они плевали на все запреты. Галогенки используются в качестве врезных светильниках как в фальшпотолках, в люстрах, в кухонной мебели, да и не только в кухонной. Бывают они двух видов — 12 вольт и 220 вольт. Ну и мощность потребления также бывает разной – 5, 10, 20 и более ватт. С лампами 220 вольт всё понятно: их просто включают прямо в сеть, а вот для тех, что работают от 12-ти необходимо специальное устройство преобразущее 220 вольт в 12. Кстати! Настоятельно рекомендую вообще не покупать и нигде не применять «точечные» галогенки на 220 вольт. У них феноменально низкая надежность, даже у тех, что произведены «крутыми» фирмами. Ну, разве если ставить устройство плавного включения.

А вот 12-вольтовые работают относительно надежно, другое дело, что в «игру» вступает этот самый преобразователь. Еще в 90-е годы им был обычный трансформатор на 50 Гц, большой и тяжелый. Причем на каждую лампочку нужно было ставить свой отдельный трансформатор. Я в начале 90-х годов делал электрику в очень крутом (по тогдашним меркам) магазине автозапчастей, там в потолок было вмонтировано штук 30 таких ламп, от каждой шло два провода в специальный бокс где мы разместили трансформаторы. По данным на 2010 год все трансформаторы работали, хотя лампочки, конечно менять приходилось, хоть и редко. Сейчас такие трансформаторы тоже можно купить, но стоят они дорого – где то 20 долларов штука. И покупает их мало кто, а может и вообще никто. В ходу – импульсные высокочастотные преобразователи! Маленькие, но такие что тянут по 50-60 ватт (так написано на корпусе), то есть можно подключить к ним 2-3 лампы.

Всё бы ничего, но! Преобразователи бывают двух видов – дешевые и дорогие. Минимум 95% рынка – дешевые преобразователи. 5% — дорогие, но дороговизна – не гарантия от поломок. Вообще, я вам скажу так: в настоящее время электронная промышленность могла бы производить просто феноменально надежные преобразователи, но таковые никто не производит, во всяком случае, мне не попадались. Те что дорогие отличаются от дешевых не качеством деталей (они везде одинаковы), а некоторыми схемными «наворотами» которые действительно снижают вероятность выхода изделия по крайней мере в течении гарантийного срока. И если дешевые преобразователи на 220-12 вольт 50-60 ватт стоят 3-4 доллара, то дорогой — 12-15, а иногда и больше.

Сегодня мы поговорим о ремонте дешевых, благо их тут у меня нарисовалось штук десять. Вообще, почти все их предпочитают выкидывать, но смех в том, что покупая новый дешевый преобразователь, вы не получаете никакой гарантии что он у вас не вылетит через пару часов работы. А имея тестер, паяльник и руки растущие из нужного места, можно быстро отремонтировать эти штуковины. И как китайские производители еще не додумались заливать их эпоксидкой?

Вот они. Фирма Feron. Герман Технолоджи, фор лоу-вольтс халоген лэмпс. Ну в общем вы поняли,да? 60 ватт. То есть 5 ампер на выходе. Нехило, для такой мелкой штуковины. Правда они все не работают, а одна, как вы видите даже расплавилась. Обратим внимание, что корпус герметичный, то есть там нет никакой вентиляции. Вот точно также сейчас делают корпуса блоков питания для ноутбуков – герметично склеивают. Оттого вылетают эти блоки пачками. В половине случаев, причина – перегрев элементов. То же самое лампы-экономки. Белый цоколь где размещена схема – совершенно герметичен, хотя должен быть как решетка. Вентиляции — ноль. Понятно, что это сделано для того, чтобы долго ничего не работало.

Проводим вскрытие. Обращаем внимание на «радиаторы». И это у штуковины которая выдает 5 ампер на выходе:

Срисовываем схему:

Схема преобразователя в варианте 1 феноменально проста. По сути – самое простое что можно вообразить, здесь даже нельзя выкинуть ни одной делали. Самый минимум чтобы работало. Диодный мост, RC цепь плюс динистор для запуска генератора, сам генератор собранный по полумостовой схеме и понижающий трансформатор. На входе – низкоомный резистор выполняющий функции предохранителя. Он должен героически сгореть в случае наступления аварийного режима, никаких других защит принципиально не предусмотрено. И это всё собрано их самых дешевых деталей. Единственное к чему нет претензий – к трансформаторам, они сделаны нормально.

Вариант 2 вообще мутный. Да, они вставили в эмиттерные цепи резисторы R5-R6, типа «ограничение тока», но это глупо и бессмысленно, если не предусмотрено никакой блокировки транзисторов или другого способа срыва генерации в случае превышения этого самого тока. И совершенно непонятно назначение цепи выделенной красным цветом. Какой-то местный китайский креатив.

Начинаем проверять детали омметром, не выпаивая их из платы:

1. В 8 платах из 10 обнаруживаем что сопротивление резистора R1 – бесконечность. То есть он сгорел. В некоторых случаях даже видно растрескавшийся корпус. Это фактически со 100% вероятностью говорит о том, что сгорело 2 силовых транзистора (в этой схеме если сгорает один, автоматически сгорает и второй). То есть сразу меняем и резистор и транзисторы. Впрочем, транзисторы на всякий случай проверяем (прямо в плате) и выясняем, что в некоторых блоках они вылетели странным образом: коллекторный переход имеет нулевое сопротивление, а эмиттерный – бесконечное. Это означает что, скорее всего, вылетели и резисторы R3-R4 в цепи баз. Проверяем омметром. Так и есть. Смотрим через «очки» и видим трещины и облезший лак. Да, в схеме по варианту 2 разумеется разорваны транзисторы в цепи эмиттера. Иначе – никак. Меняем.

1. Симметричный динистор V1 проверить омметром нельзя. В норме он должен давать бесконечность в обе стороны. Но даже если он и дает, это не факт что он работает. Впрочем, в моем варианте рабочими оказались все 10 динисторов.
2. Конечно, не может идти и речь об эксплуатации транзисторов с такими, с позволения сказать, «радиаторами». Усиливаем их и вырезаем кусок корпуса, дабы создать естественное охлаждение. Трансы будут помещены в недоступное место, так что за безопасность можно не волноваться. В крайнем случае, одеть термоусадочный кембрик.
3. После всех замен и усовершенствований, включаем штуковину. Профит! На 20 ваттной лампочке после часа работы радиатор едва нагрелся до 35 градусов. Это нормально. Хотя мой совет: эксплуатируйте эти трансформаторы максимум в 2/3 заявленной мощности. А лучше – в половину.

4. В двух других трансформаторах собранных по варианту 1 оказался неисправным конденсатор C1. Причем он был не пробитым, но высохшим. То есть потерял емкость. Уверен что это было из-за перегрева — данным тип конденсаторов вообще плохо держит температуру.

О ремонте дорогих преобразователей для галогенок я расскажу в другой раз. В настоящее время я заканчиваю делать свой преобразователь на базе данного «Ферона», который, по моему мнению, должен быть лишен всех явных недостатков и работать надежно.

Можно конечно задать себе вопрос – а нафига их вообще чинить? Стоит ли затраты полученного результата? Давайте подсчитаем. Вот у меня было 10 преобразователей. Каждый по 4 доллара. Итого – 40 долларов. 2 транзистора стоят 2×0,3 = 0,6 долл. Резистор – 0,05 долл. При этом резисторы вылетели не во всех преобразователях. В общем, весь ремонт обошелся в 6 долл. Профит — 34 долл. и примерно два часа работы. С дорогими – еще выгоднее.

В заключении представляю еще 2 схемы. Их я нашел в инете, они похожи на мои, но всё же отличаются.

На сегодняшний день, электромеханики достаточно редко занимаются починкой электронных трансформаторов. В большинстве случаев, я и сам не очень заморачиваюсь тем, чтобы потрудиться над реанимацией подобных устройств, просто потому что, обычно покупка нового электронного трансформатора обходится куда дешевле, чем ремонт старого. Однако, в обратной ситуации — почему бы и не потрудиться экономии ради. К тому же не у всех есть возможность добраться до специализированного магазина, чтобы подыскать там замену, или обратиться в мастерскую. По этой причине, любому радиолюбителю нужно уметь и знать, как производится проверка и ремонт импульсных (электронных) трансформаторов в домашних условиях, какие могут возникнуть неоднозначные моменты и как их разрешить.

Ввиду того, что не все имеют обширный объём знаний по теме, постараюсь представить всю имеющуюся информацию максимально доступно.

Немного о трансформаторах

Рис.1: Трансформатор.

Прежде, чем приступить к основной части, сделаю небольшое напоминание о том, что же такое электронный трансформатор и для чего он предназначен. Трансформатор используется для преобразования одной переменной напряжения в другую (например, 220 вольт в 12 вольт). Это свойство электронного трансформатора очень широко используется в радиоэлектронике. Существуют однофазные (ток течёт по двум проводам – фаза и «0») и трёхфазные (ток течёт по четырём проводам – три фазы и «0») трансформаторы. Основным значимым моментом при использовании электронного трансформатора является то, что при понижении напряжения сила тока в трансформаторе увеличивается.

У трансформатора имеется как минимум одна первичная и одна вторичная обмотка. Питающее напряжение подключается на первичную обмотку, ко вторичной обмотке подключается нагрузка, либо снимается выходное напряжение. В понижающих трансформаторах провод первичной обмотки всегда имеет меньшее сечение, чем провод вторичной. Это позволяет увеличить количество витков первичной обмотки и как следствие её сопротивление. То есть при проверке мультиметром первичная обмотка показывает сопротивление в разы большее, чем вторичная. Если же по какой-то причине диаметр провода вторичной обмотки будет небольшим, то по закону Джоуля-Лэнса вторичная обмотка перегреется и спалит весь трансформатор. Неисправность трансформатора может заключаться в обрыве и или КЗ (коротком замыкании) обмоток. При обрыве мультиметр показывает единицу на сопротивлении.

Как проверять электронные трансформаторы?

На самом деле, чтобы разобраться с причиной поломки не нужно обладать огромным багажом знаний, достаточно иметь под рукой мультиметр (стандартный китайский, как на рисунке №2) и знать, какие цифры должен выдавать на выходе каждый из компонентов (конденсатор, диод и т.д.).

Рис 2: Мультиметр.

Мультиметр может измерить постоянное, переменное напряжение, сопротивление. Также он может работать в режиме прозвонки. Желательно, чтобы щуп мультиметра был обмотан скотчем, (как на рисунке №2), это убережёт его от обрывов.

Чтобы правильно производить прозвонку различных элементов трансформера рекомендую всё-таки выпаивать их (многие пытаются обойтись без этого) и исследовать отдельно, поскольку в противном случае показания могут быть неточными.

Диоды

Нельзя забывать, что диоды прозваниваются только в одну сторону. Для этого мультиметр устанавливается в режим прозвонки, красный щуп прикладывается к плюсу, чёрный к минусу. Если всё в норме, то прибор издаёт характерный звук. При наложении щупов на противоположные полюса не должно происходит вообще ничего, а если это не так, то можно диагностировать пробой диода.

Транзисторы

При проверке транзисторов, их также нужно выпаивать и прозванивать переходы база-эмиттер, база-коллектор, выявляя их проходимость в одну, и в другую сторону. Обычно, роль коллектора в транзисторе выполняет задняя железная часть.

Обмотка

Нельзя забывать проверять обмотку, как первичную, так и вторичную. Если возникают проблемы с определением того, где первичная обмотка, а где вторичная, то помните, что первичная обмотка даёт большее сопротивление.

Конденсаторы (радиаторы)

Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах (пикофарадах, микрофарадах). Для его исследования тоже используется мультиметр, на котором выставляется сопротивление в 2000 кОм. Положительный щуп прикладывается к минусу конденсатора, отрицательный к плюсу. На экране должны появляться всё возрастающие цифры вплоть до почти двух тысяч, которые сменяются единицей, что расшифровывается как бесконечное сопротивление. Это может свидетельствовать об исправности конденсатора, но лишь в отношении его способности накапливать заряд.

Ещё один момент: если в процессе прозвонки возникла путаница с тем, где расположен «вход», а где «выход» трансформатора, то нужно просто перевернуть плату и на обратной стороне на одном конце платы вы увидите небольшую маркировку «SEC» (второй), которой обозначается выход, а на другом «PRI» (первый) — вход.

А также, не забывайте, что электронные трансформаторы нельзя запускать без загрузки! Это очень важно.

Ремонт электронного трансформатора

Пример 1

Возможность попрактиковаться в починке трансформатора представилась не так давно, когда мне принесли электронный трансформатор от потолочной люстры (напряжение — 12 вольт). Люстра рассчитана на 9 лампочек, каждая по 20 ватт (в сумме – 180 ватт). На упаковке от трансформатора значилось также: 180 ватт.А вот пометка на плате гласила: 160 ватт. Страна производитель – конечно же,Китай. Аналогичный электронный трансформатор стоит не более 3$, и это на самом деле совсем немного, если сравнивать со стоимостью остальных компонентов устройства, в котором он был задействован.

В полученном мной электронном трансформаторе сгорела пара ключей на биполярных транзисторах (модель: 13009).

Рабочая схема стандартная двухтактная, на месте выходного транзистора поставлен инвертор ТОР(Thor), у которого вторичная обмотка состоит из 6-ти витков, а переменный ток сразу же перенаправляется на выход, то есть к лампам.

Такие блоки питания обладают весьма значимым недостатком: отсутствует защита против короткого замыкания на выходе. Даже при секундном замыкании выходной обмотки, можно ожидать весьма впечатляющего взрыва схемы. Поэтому рисковать подобным образом и замыкать вторичную обмотку крайне не рекомендуется. В целом, именно по этой причине радиолюбители не очень любят связываться с электронными трансформаторами подобного типа. Впрочем, некоторые наоборот пытаются их самостоятельно доработать, что, на мой взгляд, весьма неплохо.

Но вернёмся к делу: поскольку наблюдалось потемнение платы прямо под ключами, то не приходилось сомневаться, что они вышли из строя именно из-за перегрева. Тем более, что радиаторы не слишком активно охлаждают заполненную множеством деталей коробочку корпуса, да ещё и прикрываются картонкой. Хотя, если судить по исходным данным, также имела место перегрузка в 20 ватт.

Из-за того, что нагрузка превышает возможности блока питания, достижение номинальной мощности практически равнозначно выходу из строя. Те более, что в идеале, с расчётом на долговременное функционирование, мощность БП должна быть не меньше, а вдвое больше необходимого. Вот такая она китайская электроника. Снизить уровень нагрузки, сняв несколько лампочек, не представлялось возможным. Поэтому единственный подходящий, на мой взгляд, вариант исправления ситуации заключался в наращивании теплоотводов.

Чтобы подтвердить (или опровергнуть) свою версию, я запустил плату прямо на столе и дал нагрузку с помощью двух галогеновых парных ламп. Когда всё было подключено – капнул немного парафина на радиаторы. Расчёт был такой: если парафин будет таять и испаряться, то можно гарантировать, что электронный трансформатор (благо, если только он сам) будет сгорать меньше чем за полчаса работы по причине перегрева.После 5 минут работы воск так и не расплавился, получалось, что основная проблема связана именно с плохой вентиляцией, а не с неисправностью радиатора. Наиболее изящный вариант решения проблемы – просто подогнать другой более просторный корпус под электронный трансформатор, который обеспечит достаточную вентиляцию. Но я предпочёл подсоединить теплоотвод в виде алюминиевой полоски. Собственно, этого оказалось вполне достаточно для исправления ситуации.

Пример 2

В качестве ещё одного примера починки электронного трансформатора я хотел бы рассказать о ремонте устройства, обеспечивающего понижение напряжения с 220 на 12 Вольт. Оно использовалось для галогенных ламп на 12 Вольт (мощность – 50 Ватт).

Рассматриваемый экземпляр перестал работать без всяких спецэффектов. До того, как он оказался у меня в руках, от работы с ним отказалось несколько мастеров: некоторые не смогли найти решение проблемы, другие, как уже и говорилось выше, решили, что это экономически нецелесообразно.

Для очистки совести я проверил все элементы, дорожки на плате, нигде не обнаружил обрывов.

Тогда я решил проверить конденсаторы. Диагностика мультиметром вроде бы прошла успешно, однако, с учётом того, что накопление заряда происходило на протяжении целых 10 секунд (это многовато для конденсаторов подобного типа), возникло подозрение, что неполадка именно в нём. Я произвёл замену конденсатора на новый.

Тут нужно небольшое отступление: на корпусе рассматриваемого электронного трансформатора имелось обозначение: 35-105 VA. Эти показания говорят о том, при какой нагрузке можно включать устройство. Включать его вообще без нагрузки (или, если по-человечески, без лампы), как уже говорилось ранее, нельзя. Поэтому я подсоединил к электронному трансформатору лампу на 50 Ватт (то есть значение, которое вписывается между нижней и верхней границей допустимой нагрузки).

Рис. 4: Галогеновая лампа на 50Ватт (упаковка).

После подключения никаких изменений в работоспособности трансформатора не произошло. Тогда я ещё раз полностью осмотрел конструкцию и понял, что при первой проверке не обратил внимания на термопредохранитель (в данном случае модель L33, ограничение до 130C). Если в режиме прозвонки этот элемент даёт единицу, то можно говорить о его неисправности и обрыве цепи. Изначально термопредохранитель не был проверен по той причине, что при помощи термоусадки он вплотную крепится к транзистору. То есть для полноценной проверки элемента придётся избавляться от термоусадки, а это весьма трудоёмко.

Рис.5: Термопредохранитель, прикреплённый термоусадкой к транзистору (элемент белого цвета, на который указывает ручка).

Впрочем, для анализа работы схемы без данного элемента, достаточно закоротить его «ножки» на обратной стороне. Что я и сделал. Электронный трансформатор тут же заработал, да и произведённая ранее замена конденсатора оказалась не лишней, поскольку ёмкость установленного до этого элемента не отвечала заявленной. Причина, вероятно, была в том, что он просто износился.

В итоге, я заменил термопредохранитель, и на этом ремонт электронного трансформатора можно было считать завершённым.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

При подборе оборудования для светодиодной подсветки или светодиодного освещения, неизбежно возникает задача выбора блока питания для системы. Специалисты по светодиодному оборудованию всегда предлагают использовать специализированные блоки питания. У человека, столкнувшегося с этим оборудованием в первый раз, как правило, возникает вполне естественный вопрос - почему нельзя применить электронный трансформатор для галогенных ламп? Он, при одинаковой мощности, имеет меньший размер, меньшую цену, да и выходное напряжение у него тоже 12 вольт. Те, кто просто хочет получить ответ на этот вопрос, не вникая в подробности, может сразу перейти к выводам в конце статьи.

Для тех же, кто хочет подробнее разобраться в вопросе – немного теории.

Для начала хочется отметить, что практически все современные источники питания – это импульсные преобразователи. Принципиальное отличие их от применявшихся ранее аналоговых (или линейных) источников питания заключается в том, что преобразование напряжения в них осуществляется не на частоте питающей электросети (50Гц), а на значительно более высокой частоте (обычно в диапазоне 30000-50000 Гц). Благодаря переходу на такие частоты удалось значительно уменьшить размеры и вес источников питания, а также значительно повысить их КПД, который в современных моделях достигает 95%.

Чтобы понять различие между полноценным блоком питания и электронным трансформатором, разберемся с их внутренним устройством.

Рассмотрим структурную схему обычного электронного трансформатора для питания галогенных ламп (рис. 1).

Рис.1 Структурная схема электронного трансформатора, предназначенного для питания галогенных ламп.

Переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В (Рис.2а) подается на входной выпрямитель, представляющий из себя, как правило, диодный мост. На выходе выпрямителя (Рис.2б) мы получаем импульсы напряжения одной полярности и удвоенной частоты – 100Гц.

Рис.2 Формы напряжения на входе (а) и выходе (б) выпрямителя.

Далее это напряжение подается на каскад, выполненный на ключевых транзисторах, которые при помощи положительной обратной связи введены в режим генерации. Таким образом, на выходе этого каскада формируются высокочастотные импульсы с частотой генерации и амплитудой сетевого напряжения. Очень важно для нашего случая обратить внимание на то, что генерация в подобной схеме возникает не всегда, а только при условии, что нагрузка электронного трансформатора находится в определенных пределах, например, от 30 до 300 Ватт. Кроме того, поскольку питание ключевого каскада осуществляется импульсами с выхода выпрямителя, то высокочастотное колебание генератора оказывается промодулированным импульсами частотой 100 Гц.

Сформированное таким образом напряжение сложной формы подается на понижающий трансформатор, на выходе которого мы имеем напряжение такой же формы, но величиной, подходящей для питания галогенных ламп. Здесь стоит отметить, что для нити накаливания, которая является источником света в галогенных лампах, не имеет значение формы питающего напряжение. Для ламп накаливания важно только действующее напряжение – т.е. величина напряжения, усредненная за период времени. Когда в характеристиках электронного трансформатора указывается выходное напряжение 12 вольт, то речь идет как раз о действующем напряжении. На рис.3 приведены реальные осциллограммы, снятые на выходе электронного трансформатора.

Рис.3 Осциллограммы на выходе электронного трансформатора, предназначенного для питания галогенных ламп.

Из осциллограммы Рис.3а видно, что импульсы на выходе электронного трансформатора следуют с частотой 55000 Гц, имеют очень крутые фронты и амплитудное значение 17 вольт. По осциллограмме на Рис.3б можно заметить, что почти 20% времени напряжение на выходе электронного трансформатора вообще равно нулю (горизонтальные участки между всплесками напряжения). Что же произойдет, если такое напряжение подать, например, на светодиодную лампу? В любую светодиодную лампу всегда встроен собственный драйвер для обеспечения оптимального режима работы светодиодов. Этот драйвер будет пытаться сгладить скачки напряжения, но гарантировать долгую надежную работу в этом случае невозможно. Что касается светодиодной ленты – то для ее питания вообще требуется постоянное напряжение.

Теперь рассмотрим структурную схему стабилизированного блока питания, используемого совместно со светодиодным оборудованием (рис. 4).

Рис.4 Структурная схема блока питания постоянного тока со стабилизированным выходным напряжением, предназначенного для питания светодиодного оборудования.

Первый блок – уже знакомый нам входной выпрямитель, который не имеет никаких отличий от выпрямителя, рассмотренного нами выше. С его выхода напряжение (см. Рис.2б) подается на сглаживающий фильтр, после которого приобретает форму, показанную сплошной линией на Рис.5.

Рис.5 Форма напряжения на выходе сглаживающего фильтра.

Как видно из рисунка, пульсации на выходе фильтра почти отсутствуют и форма напряжения близка к прямой линии.

Это напряжение подается на силовые транзисторные ключи, к выходу которых, как и в случае с электронным трансформатором, подключен понижающий трансформатор. Отличие заключается в том, что работой ключей управляет специализированная микросхема, в состав которой входит задающий генератор, ШИМ контроллер и различные цепи управления.

Механизм использования ШИМ (широтно-импульсной модуляции) в блоке питания заключается в том, что меняя ширину коммутирующих импульсов, подаваемых на силовые ключи, можно менять напряжение на выходе блока питания. Благодаря этому, подавая сигнал управления с выхода блока питания на вход контроллера ШИМ, появляется возможность стабилизировать выходное напряжение.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется следующим образом. Когда выходное напряжение, под влиянием внешних факторов, повышается, сигнал ошибки передается с выхода блока питания на контроллер ШИМ, ширина импульсов уменьшается, и выходное напряжение снижается, приходя в норму. При понижении выходного напряжения аналогичным образом происходит увеличение ширины коммутирующих импульсов. Благодаря такой работе, выходное напряжение всегда поддерживается в заданном диапазоне.

Поскольку режим работы задающего генератора в данной схеме не зависит от внешних воздействий, а также благодаря цепям стабилизации, выходное напряжение остается постоянным во всем диапазоне допустимой мощности нагрузки, например, от 0 до 100 Вт.

Кроме того, наличие обратной связи позволило защитить блок питания от выхода из строя. При превышении потребляемой мощности, при повышении выходного напряжения выше критического, а также при коротком замыкании в нагрузке происходит автоматическое выключение блока питания. После устранения причины, вызвавшей срабатывание защиты, блок питания запускается вновь.

После понижающего трансформатора высокочастотные разнополярные импульсы поступают на выпрямитель, где преобразуются в импульсы одной полярности. Выходной фильтр сглаживает импульсы после выпрямления и превращает их в постоянное напряжение с низким уровнем пульсаций.

Благодаря рассмотренным мерам стабилизации и фильтрации, нестабильность постоянного напряжение на выходе блока питания обычно не превышает 3% от номинального, а напряжение пульсаций имеет величину не более 0,1 вольта.

Также немаловажное положительное влияние выходного фильтра - значительное снижение уровня электромагнитных помех, излучаемых блоком питания и в особенности помех, излучаемых проводами, подключенными к его выходу.

Выводы

Электронные трансформаторы, предназначенные для питания галогенных ламп, использовать для питания светодиодного оборудования нельзя потому, что:

1. Значение 12 вольт, указанное в паспорте электронного трансформатора – это действующее (усредненное) напряжение. Реально в выходном напряжении могут присутствовать короткие импульсы, амплитудой до 40 вольт.

2. Напряжение на выходе электронного трансформатора высокочастотное и невыпрямленное. Оно содержит импульсы разной полярности, как положительной, так и отрицательной.

3. Выходное действующее напряжение электронных трансформаторов нестабильно, зависит от входного напряжения питающей сети, от мощности подключенной нагрузки, от температуры окружающей среды и может лежать в пределах 11-16 вольт.

4. Электронный трансформатор не способен работать при маленькой нагрузке. В его характеристиках обычно указывается нижняя и верхняя граница допустимой мощности нагрузки, например 30-300 ватт.

Первые три пункта неминуемо приведут к преждевременному выходу светодиодного оборудования из строя. В некоторых случаях оборудование может выйти из строя уже при первом включении. Такая поломка не будет являться гарантийным случаем.

При замене галогеновых ламп на светодиодные в уже существующих системах, помимо первых трех пунктов, необходимо учитывать и четвертый. Потребляемая мощность светодиодных ламп в 10 раз меньше мощности галогеновых. При недостаточной нагрузке электронный трансформатор может не включиться совсем или будет периодически включаться и выключаться. При такой замене ламп в любом случае рекомендуется заменять и источник питания.

Галогенная лампа – одна из разновидностей ламп накаливания, с той лишь разницей от простой лампочки, что в баллон последней закачены пары галогенов брома и йода. Данный тип лампочек выпускается как для непосредственного включения в электрическую сеть 220 В, так и низковольтные, которые включаются в работу через понижающий трансформатор.

При использовании низковольтных галогенных ламп с рабочим напряжением 12 В для включения их в работу необходимо использовать понижающий трансформатор, у которого первичное напряжение равно напряжения сети питания (220/127 В), а вторичное – рабочему напряжению лампочки.

Трансформаторы выпускаются с выходным напряжением: 6/12/24 В, они бывают:

• Обмоточные (электромагнитные) – в основу которых заложен принцип работы магнитного поля между электрическими обмотками трансформатора;
• Электронные – работа основана на использовании электронных устройств.

Достоинства электромагнитных устройств:

• Надежность;
• Способность выдерживать скачки напряжения в питающей сети.

Недостатки электромагнитных устройств:

• Значительная масса и габаритные размеры;
• Повышенный уровень шума в процессе эксплуатации;
• При скачках напряжения в питающей сети, скачки напряжения прямо пропорционально передаются на вторичное напряжение, что приводит к пульсации светового потока источников света.

Электронные трансформаторы для галогенных ламп имеют ряд преимуществ перед обмоточными, а именно:

• Меньшие габаритные размеры и вес устройства;
• Высокий КПД, который составляет 95 – 99 %, в то время как у обмоточных – 75 – 80 %;
• Наиболее защищены от токов короткого замыкания;
• В процессе работы создают меньший уровень шума;
• В режиме холостого хода более стабильны;
• Благодаря защите от перегрузок, контролю температуры и обеспечением мягкого запуска работы галогенных ламп, позволяют увеличить срок эксплуатации последних.

Схема электронного трансформатора для галогенных ламп 12 В

Электронный трансформатор для галогенных ламп схема

Наиболее простой вариант электронного устройства, который получил широкое распространение на практике, это прибор с полумостовой схемой соединения и положительной обратной связью по току (схема приведена ниже).

Работа трансформатора собранного по этой схеме осуществляется следующим образом:

• При подаче напряжения на вход устройства происходит заряд конденсаторов С3 и С4;
• На участке «R5 – C2 – VS1» формируется импульс, служащий для запуска галогенной лампы;
• На конденсаторе С2 происходит заряд и при достижении напряжения достаточного для порога открывания динистора, последний открывается, после чего напряжение поступает на базу транзистора VT2;
• Транзистор VT2 открывается и электрический ток подается в схему устройства (участок: конденсаторы С3 и С4 – первичная обмотка Т2 – обмотка III – транзистор VT2 – диодный мост VD1);
• На обмотке II появляется напряжение, которое поддерживает транзистор VT2 в открытом состоянии;
• Одновременно обратное напряжение подается на транзистор VT1 с обмотки I (обмотки трансформатора включены в противофазе);
• Ток, проходящий через обмотку III, приводит к насыщению трансформатора, после чего напряжение на обмотках I и II снижается до нулевых значений;
• Транзистор VT2 закрывается, трансформатор Т1 выходит из состояния насыщения;
• На обмотках I и II происходит рост напряжения;
• Открывается транзистор VT1, электрический ток подается в схему устройства (участок: диодный мост VD1 – обмотка III – первичная обмотка трансформатора Т2 – конденсаторы С3 иС4);
• Процесс повторяется, в линии потребителя (нагрузке) формируется вторая полуволна напряжения.

Наличие в схеме диода VD4 создает возможность поддерживать конденсатор С2 в разряженном состоянии.

После завершения полупериода выпрямленного напряжения сети, процесс генерации прекращается. При начале следующего полупериода – генерации запускается вновь.

Плюсом электронного трансформатора для питания галогенных ламп является то, что данное электронное устройство не запустится при отсутствии нагрузки (галогенных лампочек).

Существует большое количество разнообразных схем электронных трансформаторов для питания галогенных ламп, которые различаются по мощности подключаемых светильников, выходному напряжению, комплектации и дополнительными усовершенствованиями и защитами.

Выбор трансформатора для галогенных ламп

При выборе трансформатора для питания галогенных ламп следует учитывать следующие параметры устройства:

• Номинальная мощность;
• Выходное напряжение.

Номинальная мощность определяет количество лампочек (светильников), которые могут быть подключены к данному электронному устройству.

Важным фактором при выборе трансформатора являются его геометрические размеры, так как в зависимости от конструкции и исполнения модели могут сильно различаться.

Стоимость устройств, также не маловажный фактор, при выборе данного оборудования. Чем выше номинальная мощность, тем выше стоимость. Также на стоимость влияет страна и фирма производитель.

Подобные электронные приборы выпускают зарубежные и отечественные предприятия. Наиболее широкое распространение в нашей стране получили устройства фирм: «Osram», «VS», «Comtech», «Tashibra» и «Delux».

Расчет мощности трансформатора

Для определения мощности требуемого трансформатора необходимо определить:

1. Мощность одной лампы (светильника);
2. Количество ламп (светильников);
3. Схему подключения светильников.

Расчет необходимо начать с разработки схемы электроснабжения конкретного помещения. Для этого рисуется план, на котором указывается количество и мощность светильников. Мощность суммируется, и полученное значение, умножается на К=1,1 (коэффициент запаса), что позволяет избежать перегрузки выбираемого устройства. Полученное значение и есть величина, на которую следует ориентироваться при выборе устройства.

При большом количестве светильников, а также для создания надежности системы освещения, можно светильники разделить на группы. При такой схеме системы освещения мощность каждого отдельно взятого трансформатора снижается.

Трансформаторы для галогенных ламп выпускаются мощностью:60/70/ 105/150/210/250/400 Вт.

Подключение устройства в схему электроснабжения галогенных светильников

На каждом электронном приборе заводского производства указаны его технические характеристики, графическое обозначение и тип ламп для которых данное устройство применяется.

Трансформатор имеет клеммы на «входе» и «выходе» устройства, с маркировкой нулевого и фазного проводов.

Основные требования к подключению:

• Галогенные лампы включаются параллельно к выходу трансформатора;
• Расстояние от трансформатора до нагрузки не должно превышать 3-х метров;
• Необходимо учитывать, что в процессе работы трансформатор нагревается, что может негативно отразиться на монтируемом вблизи прочем оборудовании.

Подключение источников света (ламп) может выполняться следующими способами:

Требования по установке

• Поверхность, на которой монтируется устройство, должна быть стойкой к воздействию тепла, не горючей.
• Расстояние от устройства до ближайшей лампочки должно быть не менее 20 см;
• Ниша (узел монтажа) должно быть объемом не менее 10,0 л, что позволит обеспечить требуемую вентиляцию устройства.

Как проверить исправность

Так как электронный трансформатор состоит из определенного набора электронных составляющих, то и работу устройства в целом, в случае отсутствия горения подключенных источников света и исправности питающей цепи, может проверить любой человек, имеющий начальные знания в области электроники.

Для проверки работоспособности потребуется мультиметр, с функциями проверки постоянного и переменного напряжения, сопротивления и имеющий режим «прозвонки» электрической цепи.

Для более точной проверки электронных компонентов рекомендуется выпаять их из монтажной платы. Проверяются:

• Диоды.

Мультиметр в режиме «прозвонки». Красный щуп на плюсе, чёрный на минусе – при исправности диода издается характерный звук. При противоположном наложении щупов – не должно происходит ничего, в противном случае – произошел пробой диода.

• Транзисторы.

Для проверки необходимо «прозванить» переходы «база-эмиттер», «база-коллектор», для проверки их проходимость в одну, и в другую сторону.

• Обмотка трансформатора.

Проверяется целостность обмоток и отсутствие межвитковых замыканий.

• Конденсаторы.

Для проверки на мультиметре выставляется сопротивление 2000 кОм. Положительный щуп прибора прикладывается к минусу конденсатора, отрицательный к плюсу. На дисплее прибора должны появиться цифры, которые возрастают почти до установленного предела измерении (2000 кОм). Затем должна высветиться цифра «1», что свидетельствует о бесконечном сопротивлении. Это говорит об исправности конденсатора и его способности накапливать заряд.