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.
Люминесцентные и галогенные лампы постепенно уходят в прошлое, уступая место светодиодным. В светильниках, где они применялись, остались ненужные электронные трансформаторы, отвечавшие за розжиг этих ламп. Кажется, что ненужному - место на помойке. Но это не так. Из этих трансформаторов можно собрать мощные блоки питания, которые смогут питать электроинструменты, светодиодные ленты и многое другое.
Привычные нам массивные трансформаторы не так давно стали заменяться на электронные, которые отличаются дешевизной и компактностью. Размеры электронного трансформатора настолько малы, что его встраивают в корпуса компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).
Все такие трансформаторы сделаны по одной схеме, различия между ними минимальны. В основе схемы лежит симметричный автогенератор, иначе называемый мультивибратором.
Состоят они из диодного моста, транзисторов и двух трансформаторов: согласующего и силового . Это основные части схемы, но далеко не все. Кроме них, в схему входят различные резисторы, конденсаторы и диоды.
Принципиальная схема электронного трансформатора.
В этой схеме постоянный ток из диодного моста поступает на транзисторы автогенератора, которые накачивают энергию в силовой трансформатор. Номиналы и тип всех радиодеталей подобраны так, чтобы на выходе получалось строго определённое напряжение.
Если включить такой трансформатор без нагрузки, то автогенератор не запустится и напряжения на выходе не будет.
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.
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.
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:
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.
Случается так, что аккумуляторы электроинструмента выходят из строя, а возможности купить новый нет. В таком случае поможет адаптер в виде блока питания. Из электронного трансформатора после небольшой доработки можно собрать такой переходник.
Детали, которые понадобятся для переделки:
Перед работой проверьте, вдруг вы забыли какую-нибудь деталь. Если все детали на месте, начинайте переделку электронного трансформатора в блок питания.
К выходу диодного моста подпаяйте конденсатор 400 В, 100 мкФ. Для уменьшения зарядного тока конденсатора впаяйте терморезистор в разрыв силового провода. Если вы забудете это сделать, при первом же включении в сеть у вас сгорит диодный мост.
Отсоедините вторую обмотку согласующего трансформатора и замените её перемычкой. Добавьте на обоих трансформаторах по одной обмотке. На согласующем сделайте один виток, на силовом - два. Соедините обмотки между собой, впаяв в разрыв провода два параллельно соединённых резистора на 6,8 Ом.
Для изготовления дросселя намотайте на сердечник 24 витка провода 1,2 мм² и закрепите его скотчем. Затем на макетной плате соберите по схеме оставшиеся радиодетали и подключите сборку к основной схеме. Не забудьте установить диоды на радиатор , при работе под нагрузкой они сильно греются.
Закрепите всю конструкцию в любом подходящем корпусе и блок питания можно считать собранным.
После окончательной сборки включите устройство в сеть и проверьте его работу. Оно должно выдавать напряжение в 12 вольт. Если блок питания их выдаёт - вы со своей задачей справились на отлично. Если он не заработал, проверьте, вдруг вы взяли нерабочий трансформатор.
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.
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.
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.
| 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 |
Проблема заключаетса в том, что в трансформаторе применена цепь обратной (дальше ОС) связи по току, то есть чем больше ток нарузки - тем больше ток базы ключей, поэтому трансформатор не запускается без нагрузки, или при малой нарузке напряжение меньше 12В, да и при КЗ базовый ток ключей растет и они выходят из строя, а часто еще и резисторы в базовых цепях. Устраняется всё это довольно просто - меняем ОС по току на ОС по напряжению, вот схема переделки. Красным отмечено то, что нужно изменить:
Итак, удаляем обмотку связи на коммутирующем трансформаторе и ставим вместо нее перемычку.
Потом наматываем 1-2 витка на силовом трансформаторе и 1 на коммутирующем, используем резистор в ОС от 3-10 Ом мощностью не меньше 1 ватта, чем выше сопротивление - тем меньше ток защиты от КЗ.
Если вас пугает нагрев резистора, вместо него можно использовать лампочку от карманного фонарика (2,5-6,3В). Но при этом ток срабатывания защиты будет очень мал, так как сопротивление горячей нити лампы довольно большое.
Трансформатор теперь спокойно запускается без нагрузки, и есть защита от КЗ.
При замыкании выхода ток на вторичке падает, соотвественно падает ток и на обмотке ОС - ключи запираются и срывается генерация, только во время КЗ очень сильно греются ключи, так как динистор пытаетса запустить схему, а ведь на ней КЗ и процес повторяетса. Поэтому данный электронный трансформатор может выдержать режим замыкания не болле 10 секунд. Вот видео работы защиты от КЗ в переделанном устройстве:
Сорри за качество, снимал на мобильник. Вот еще одно фото переделки ЭТ:
Но помещать фильтрующий конденсатор в корпус ЭТ не советую, я делал так на свой страх и риск, так как температура внутри и так немаленькая, да и места мало, может вздуть конденсатор и возможно вы услышите БА-БАХ:) Но не факт, пока что все работает отлично, время покажет... Позже мною были переделаны два трансформатора на 60 и 105 Вт, вторичные обмотки были перемотаны под свои нужды, вот фото, как разделить сердечник Ш-образного трансформатора (в блоке питания 105 Вт).
Также можно передлать импульсный блок питания малой мощности под большую, заменив при этом ключи, диоды сетевого моста, конденсаторы полумоста и конечно же трансформатор на феррите.
Вот немного фоток - переделан ЭТ на 60 Вт под 180Вт, транзисторы заменены на MJE 13009, конденсаторы 470 nF и трансформатор намотан на двух сложенных кольцах К32*20*6.
Первичка 82 витка в две жилы 0,4 мм. Вторичка по вашим требованиям.
И еще, чтоб не сжечь ЭТ при экспериментах или любой другой внештатной ситуации - лучше подключить его последовательно с ламой накаливания аналогичной мощности. В случае КЗ или другой поломки - загоритса лампа, а вы сбережёте радиодетали. С вами был AVG (Марьян).
Многие начинающие радиолюбители, и не только, сталкиваются с проблемами при изготовлении мощных источников питания. Сейчас в продаже появилось большое количество электронных трансформаторов, используемых для питания галогенных ламп. Электронный трансформатор представляет собой полумостовой автогенераторный импульсный преобразователь напряжения.Рассмотрим принципиальную схему электронного преобразователя.
Напряжение сети через предохранитель поступает на диодный мост D1-D4 .
Выпрямленное напряжение питает полумостовой преобразователь на
транзисторах Q1 и Q2. В диагональ моста, образованного этими
транзисторами и конденсаторами С1, С2, включена обмотка I импульсного
трансформатора Т2. Запуск преобразователя обеспечивается цепью,
состоящей из резисторов R1, R2, 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, и две обмотки по 3 витка, питающие базовые цепи
транзисторов.
Выходное напряжение электронного трансформатора представляет собой
прямоугольные импульсы частотой 30 кГц, промодулированные частотой 100
Гц.
Для того, чтобы использовать электронный трансформатор в качестве источника питания, его необходимо доработать.
Подключаем на выходе выпрямительного моста конденсатор, для сглаживания
пульсаций выпрямленного напряжения. Емкость выбирается из расчета 1мкФ
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. Это ограничит пусковой ток.
Если необходимо другое выходное напряжение, перематываем вторичную обмотку силового трансформатора. Диаметр провода (жгута из проводов) выбирается исходя из тока нагрузки.
Электронные трансформаторы имеют ОС по току, поэтому выходное напряжение
будет изменяться в зависимости от нагрузки. Если нагрузка не
подключена, трансформатор не запустится. Для того чтобы этого не было,
нужно изменить схему обратной связи по току на ОС по напряжению.
Обмотку обратной связи по току удаляем и вместо нее на плате ставим
перемычку. Затем пропускаем гибкий многожильный провод через силовой
трансформатор и делаем 2 витка, далее пропускаем провод через
трансформатор обратной связи и делаем один виток. Концы, пропущенного
через силовой трансформатор и трансформатор обратной связи провода,
соединяем через два параллельно соединенных резистора 6,8 Ом 5 Вт. Этим
токоограничивающим резистором устанавливается частота преобразования
(примерно 30кГц). При увеличении тока нагрузки частота становится
больше.
Если преобразователь не запустится необходимо изменить направление намотки.
В трансформаторах Taschibra транзисторы прижаты к корпусу через картон,
что небезопасно при эксплуатации. К тому же бумага очень плохо проводит
тепло. Поэтому лучше установить транзисторы через теплопроводящую
прокладку.
Для выпрямления переменного напряжения частотой 30кГц на выходе электронного трансформатора устанавливаем диодный мост.
Наилучшие результаты показали, из всех опробованных диодов,
отечественные КД213Б (200В; 10А; 100кГц; 0,17мкс). При больших токах
нагрузки они греются, поэтому их необходимо установить на радиатор через
теплопроводящие прокладки.
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 100мкФ он также выполняет функцию фильтрации
выпрямленного напряжения.
Дроссель L1 50мкГ наматывается на сердечнике Т106-26 фирмы Micrometals и
содержит 24 витка проводом 1,2мм. Такие сердечники (жёлтого цвета, с
одной гранью белого цвета) применяются в компьютерных блоках питания.
Внешний диаметр 27мм, внутренний 14мм, и высота 12мм. Кстати, в убитых
блоках питания можно найти и другие детали, в том числе терморезистор.
Если у вас есть шуруповерт или другой инструмент, у которого аккумуляторная батарея выработала свой ресурс, то в корпусе этой батареи можно поместить блок питания из электронного трансформатора. В результате у вас получится инструмент, работающий от сети.
Для стабильной работы на выходе блока питания желательно поставить резистор приблизительно 500 Ом 2Вт.
В процессе наладки трансформатора нужно быть предельно внимательным и аккуратным. На элементах устройства присутствует высокое напряжение. Не касайтесь фланцев транзисторов, чтобы проверить греются они или нет. Необходимо также помнить, что после выключения конденсаторы остаются заряженными некоторое время.
