|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Transformatory elektroniczne do lamp halogenowych 12 V. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze W artykule opisano tak zwane transformatory elektroniczne, które w rzeczywistości są impulsowymi przetwornicami obniżającymi napięcie do zasilania lamp halogenowych 12 V. Zaproponowano dwie wersje transformatorów - na elementach dyskretnych oraz wykorzystujące specjalizowany mikroukład. Lampy halogenowe są w rzeczywistości bardziej zaawansowaną modyfikacją konwencjonalnej żarówki. Zasadnicza różnica polega na dodaniu do bańki oparów związków halogenowych, które blokują aktywne odparowywanie metalu z powierzchni żarnika podczas pracy lampy. Pozwala to na podgrzanie żarnika do wyższych temperatur, co skutkuje wyższą mocą świetlną i bardziej jednolitym widmem emisji. Ponadto wydłuża się żywotność lampy. Te i inne cechy sprawiają, że lampa halogenowa jest bardzo atrakcyjna do oświetlenia domu i nie tylko. Na rynku produkowana jest szeroka gama lamp halogenowych o różnych mocach na 230 i 12 V. Lampy o napięciu zasilania 12 V mają lepsze parametry techniczne i dłuższą żywotność w porównaniu z lampami 230 V, nie mówiąc już o bezpieczeństwie elektrycznym. Aby zasilić takie lampy z sieci 230 V, konieczne jest zmniejszenie napięcia. Możesz oczywiście użyć konwencjonalnego sieciowego transformatora obniżającego napięcie, ale jest to drogie i niepraktyczne. Najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie przetwornicy obniżającej napięcie 230V/12V, często nazywanej w takich przypadkach transformatorem elektronicznym lub przetwornicą halogenową. W tym artykule zostaną omówione dwa warianty takich urządzeń, oba zaprojektowane dla mocy obciążenia 20 ... 105 watów. Jednym z najprostszych i najczęstszych rozwiązań obwodów dla transformatorów elektronicznych obniżających napięcie jest przetwornica półmostkowa z dodatnim sprzężeniem zwrotnym prądu, której obwód pokazano na ryc. 1. Gdy urządzenie jest podłączone do sieci, kondensatory C3 i C4 szybko ładują się do amplitudy napięcia sieci, tworząc połowę napięcia w punkcie przyłączenia. Obwód R5C2VS1 generuje impuls wyzwalający. Gdy tylko napięcie na kondensatorze C2 osiągnie próg otwarcia dinistora VS1 (24.32 V), otworzy się, a do podstawy tranzystora VT2 zostanie przyłożone napięcie polaryzacji przewodzenia. Tranzystor ten otworzy się i prąd przepłynie przez obwód: wspólny punkt kondensatorów C3 i C4, uzwojenie pierwotne transformatora T2, uzwojenie III transformatora T1, sekcja kolektor-emiter tranzystora VT2, ujemny zacisk mostka diodowego VD1. Na uzwojeniu II transformatora T1 pojawi się napięcie, które utrzymuje tranzystor VT2 w stanie otwartym, podczas gdy napięcie wsteczne z uzwojenia I zostanie przyłożone do podstawy tranzystora VT1 (uzwojenia I i II są włączone w antyfaza). Prąd płynący przez uzwojenie III transformatora T1 szybko doprowadzi go do nasycenia. W rezultacie napięcie na uzwojeniach I i II T1 będzie dążyć do zera. Tranzystor VT2 zacznie się zamykać. Kiedy jest prawie całkowicie zamknięty, transformator zacznie wychodzić z nasycenia.
Zamknięcie tranzystora VT2 i wyjście z nasycenia transformatora T1 doprowadzi do zmiany kierunku pola elektromagnetycznego i wzrostu napięcia na uzwojeniach I i II. Teraz napięcie przewodzenia zostanie przyłożone do podstawy tranzystora VT1, a napięcie wsteczne zostanie przyłożone do podstawy VT2. Tranzystor VT1 zacznie się otwierać. Prąd przepłynie przez obwód: dodatni zacisk mostka diodowego VD1, sekcja kolektor-emiter VT1, uzwojenie III T1, uzwojenie pierwotne transformatora T2, wspólny punkt kondensatorów C3 i C4. Ponadto proces jest powtarzany, a w obciążeniu powstaje druga półfala napięcia. Po uruchomieniu dioda VD4 utrzymuje kondensator C2 w stanie rozładowania. Ponieważ konwerter nie wykorzystuje wygładzającego kondensatora tlenkowego (nie jest to konieczne podczas pracy na żarówce, wręcz przeciwnie, jego obecność pogarsza współczynnik mocy urządzenia), to pod koniec półcyklu wyprostowanej sieci napięcie, generowanie zostanie zatrzymane. Wraz z nadejściem kolejnego półcyklu generator uruchomi się ponownie. W wyniku działania transformatora elektronicznego na jego wyjściu powstają oscylacje zbliżone kształtem do sinusoidalnych o częstotliwości 30 ... 35 kHz (ryc. 2), a następnie impulsami o częstotliwości 100 Hz (ryc. 3).
Ważną cechą takiego konwertera jest to, że nie uruchomi się bez obciążenia, ponieważ w tym przypadku prąd płynący przez uzwojenie III T1 będzie zbyt mały, a transformator nie wejdzie w nasycenie, proces samogeneracji zakończy się niepowodzeniem. Ta funkcja sprawia, że ochrona w stanie bezczynności jest zbędna. Urządzenie oznaczone na rys. 1 ocena stabilnie zaczyna się przy mocy obciążenia 20 watów lub więcej. na ryc. 4 przedstawia schemat ulepszonego transformatora elektronicznego, w którym dodano filtr przeciwzakłóceniowy i jednostkę zabezpieczenia przeciwzwarciowego w obciążeniu. Jednostka zabezpieczająca jest montowana na tranzystorze VT3, diodzie VD6, diodzie Zenera VD7, kondensatorze C8 i rezystorach R7-R12. Gwałtowny wzrost prądu obciążenia spowoduje wzrost napięcia na uzwojeniach I i II transformatora T1 z 3...5 V w trybie znamionowym do 9...10 V w trybie zwarciowym. W rezultacie na podstawie tranzystora VT3 pojawi się napięcie polaryzacji 0,6 V. Tranzystor otworzy się i zbocznikuje kondensator obwodu rozruchowego C6. W rezultacie przy kolejnym półokresie wyprostowanego napięcia generator nie uruchomi się. Kondensator C8 zapewnia opóźnienie wyłączenia ochrony około 0,5 s.
Druga wersja elektronicznego transformatora obniżającego napięcie jest pokazana na ryc. 5. Łatwiej powtórzyć, ponieważ nie ma jednego transformatora, a jednocześnie jest bardziej funkcjonalny. To też przetwornica półmostkowa, ale sterowana przez wyspecjalizowany układ IR2161S. Wszystkie niezbędne funkcje ochronne są wbudowane w mikroukład: od niskiego i wysokiego napięcia sieciowego, od trybu bezczynności i zwarcia w obciążeniu, od przegrzania. IR2161S posiada również funkcję miękkiego startu, która polega na płynnym wzroście napięcia wyjściowego po włączeniu od 0 do 11,8 V przez 1 s. Eliminuje to gwałtowny wzrost prądu przez zimny żarnik lampy, co znacznie, czasem kilkukrotnie, zwiększa jej żywotność.
W pierwszej chwili, a także wraz z nadejściem każdego kolejnego półcyklu wyprostowanego napięcia, mikroukład jest zasilany przez diodę VD3 ze stabilizatora parametrycznego na diodzie Zenera VD2. Jeżeli zasilanie jest dostarczane bezpośrednio z sieci 230 V bez użycia fazowego regulatora mocy (ściemniacza), to obwód R1-R3C5 nie jest potrzebny. Po wejściu w tryb pracy mikroukład jest dodatkowo zasilany z wyjścia półmostka przez obwód d2VD4VD5. Natychmiast po uruchomieniu częstotliwość wewnętrznego generatora zegara mikroukładu wynosi około 125 kHz, czyli znacznie więcej niż częstotliwość obwodu wyjściowego C13C14T1, w wyniku czego napięcie na uzwojeniu wtórnym transformatora T1 będzie małe. Wewnętrzny oscylator mikroukładu jest sterowany napięciem, jego częstotliwość jest odwrotnie proporcjonalna do napięcia na kondensatorze C8. Natychmiast po włączeniu kondensator ten zaczyna ładować się z wewnętrznego źródła prądu mikroukładu. Proporcjonalnie do wzrostu napięcia na nim częstotliwość generatora mikroukładów zmniejszy się. Kiedy napięcie na kondensatorze osiągnie wartość 5 V (po około 1 s po włączeniu), częstotliwość spadnie do wartości roboczej około 35 kHz, a napięcie na wyjściu transformatora osiągnie wartość nominalną 11,8 V. To w ten sposób realizowany jest miękki start, po jego zakończeniu mikroukład DA1 przechodzi w tryb pracy, w którym pin 3 DA1 może służyć do sterowania mocą wyjściową. Jeśli podłączysz rezystor zmienny o rezystancji 8 kOhm równolegle z kondensatorem C100, możesz, zmieniając napięcie na pinie 3 DA1, kontrolować napięcie wyjściowe i regulować jasność lampy. Gdy napięcie na styku 3 układu DA1 zmieni się z 0 na 5 V, częstotliwość generowania zmieni się z 60 na 30 kHz (60 kHz przy 0 V to minimalne napięcie wyjściowe, a 30 kHz przy 5 V to maksimum). Wejście CS (pin 4) układu DA1 jest wejściem wewnętrznego wzmacniacza sygnału błędu i służy do sterowania prądem i napięciem obciążenia na wyjściu półmostkowym. W przypadku gwałtownego wzrostu prądu obciążenia, na przykład podczas zwarcia, spadek napięcia na czujniku prądu - rezystorach R12 i R13, a zatem na pinie 4 DA1, przekroczy 0,56 V, wewnętrzny komparator przełączy się i zatrzymać generator zegara. W przypadku przerwy w obciążeniu napięcie na wyjściu półmostka może przekroczyć maksymalne dopuszczalne napięcie tranzystorów VT1 i VT2. Aby tego uniknąć, dzielnik rezystancyjno-pojemnościowy C7R10 jest podłączony do wejścia CS przez diodę VD9. Po przekroczeniu wartości progowej napięcia na rezystorze R9 generowanie również się zatrzymuje. Tryby pracy układu IR2161S omówiono bardziej szczegółowo w [1]. Można obliczyć liczbę zwojów uzwojeń transformatora wyjściowego dla obu wariantów, np. stosując prostą metodę obliczeniową [2], można dobrać odpowiedni obwód magnetyczny dla mocy całkowitej korzystając z katalogu [3]. Zgodnie z [2] liczba zwojów uzwojenia pierwotnego wynosi NI = (Uc maxt0 maks) / (2 S Bmax), gdzie jesteśc max - maksymalne napięcie sieciowe, V; t0 maks - maksymalny czas stanu otwartego tranzystorów, µs; S - pole przekroju poprzecznego obwodu magnetycznego, mm2; Bmax- maksymalna indukcja, Tl. Liczba zwojów uzwojenia wtórnego NII = NI /k gdzie k jest współczynnikiem transformacji, w naszym przypadku możemy przyjąć k = 10. Rysunek płytki drukowanej pierwszej wersji transformatora elektronicznego (patrz ryc. 4) pokazano na ryc. 6, położenie elementów - na ryc. 7. Wygląd zmontowanej płytki przedstawiono na rys. 8. okładki. Transformator elektroniczny jest montowany na płytce wykonanej z jednostronnie laminowanego włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Wszystkie elementy do montażu natynkowego montowane są po stronie drukowanych przewodów, elementy wyjściowe po przeciwnej stronie płytki. Większość części (tranzystory VT1, VT2, transformator T1, dynistor VS1, kondensatory C1-C5, C9, C10) będzie pochodzić z tanich masowych stateczników elektronicznych do świetlówek typu T8, na przykład Tridonic PC4x18 T8, Fintar 236/418, Cimex CSVT 418P, Komtex EFBL236/418, TDM Electric EB-T8-236/418 itp., ponieważ mają podobne obwody i podstawę elementu. Kondensatory C9 i C10 to polipropylen z metalową folią, przeznaczony do wysokiego prądu pulsacyjnego i napięcia przemiennego co najmniej 400 V. Dioda VD4 - dowolna szybka dioda o dopuszczalnym napięciu wstecznym co najmniej 11 V na ryc. 150.
Transformator T1 jest uzwojony w pierścieniowym obwodzie magnetycznym o przenikalności magnetycznej 2300 ± 15%, jego średnica zewnętrzna wynosi 10,2 mm, średnica wewnętrzna 5,6 mm, a grubość 5,3 mm. Uzwojenie III (5-6) zawiera jeden zwój, uzwojenia I (1-2) i II (3-4) - trzy zwoje drutu o średnicy 0,3 mm. Indukcyjność uzwojeń 1-2 i 3-4 powinna wynosić 10...15 µH. Transformator wyjściowy T2 jest uzwojony na obwodzie magnetycznym EV25/13/13 (Epcos) bez szczeliny niemagnetycznej, materiał N27. Jego uzwojenie pierwotne zawiera 76 zwojów drutu 5x0,2 mm. Uzwojenie wtórne zawiera osiem zwojów drutu licowego 100x0,08 mm. Indukcyjność uzwojenia pierwotnego wynosi 12 ±10% mH. Cewka indukcyjna filtra przeciwzakłóceniowego L1 jest nawinięta na rdzeń magnetyczny E19/8/5, materiał N30, każde uzwojenie zawiera 130 zwojów drutu o średnicy 0,25 mm. Możesz użyć standardowego dławika dwuuzwojeniowego o indukcyjności 30 ... 40 mH o odpowiednim rozmiarze. Kondensatory C1, C2, pożądane jest użycie klasy X. Rysunek płytki drukowanej drugiej wersji transformatora elektronicznego (patrz ryc. 5) pokazano na ryc. 9, położenie elementów - na ryc. 10. Płytka wykonana jest również z włókna szklanego laminowanego jednostronnie, elementy do montażu natynkowego znajdują się po stronie drukowanych przewodów, elementy wyjściowe po przeciwnej stronie. Wygląd gotowego urządzenia pokazano na ryc. 11 i ryc. 12. Transformator wyjściowy T1 jest uzwojony na pierścieniowym obwodzie magnetycznym R29.5 (Epcos), materiał N87. Uzwojenie pierwotne zawiera 81 zwojów drutu o średnicy 0,6 mm, wtórne - 8 zwojów drutu 3x1 mm. Indukcyjność uzwojenia pierwotnego wynosi 18 ±10% mH, wtórnego 200 ±10% mH. Transformator T1 został obliczony na maksymalną moc do 150 W, aby podłączyć takie obciążenie, tranzystory VT1 i VT2 muszą być zainstalowane na radiatorze - aluminiowej płycie o powierzchni 16 ... 18 mm2, 1,5 ... 2 mm grubości. Jednak w tym przypadku wymagana będzie odpowiednia zmiana płytki drukowanej. Można również zastosować transformator wyjściowy z pierwszej wersji urządzenia (konieczne będzie dodanie otworów na płytce dla innego układu pinów). Tranzystory STD10NM60N (VT1, VT2) można zastąpić IRF740AS lub podobnymi. Dioda Zenera VD2 musi mieć moc co najmniej 1 W, napięcie stabilizujące wynosi 15,6 ... 18 V. Kondensator C12 jest korzystnie ceramicznym dyskiem dla znamionowego napięcia stałego 1000 V. Kondensatory C13, C14 to polipropylen z metalową folią, przeznaczony do wysokiego prądu impulsowego i napięcia przemiennego nie mniejszego niż 400 V. Każdy z obwodów rezystancyjnych R4-R7, R14-R17, R18-R21 można zastąpić jednym rezystorem wyjściowym o odpowiedniej rezystancji i mocy, ale będzie to wymagało wymiany płytki drukowanej.
literatura
Autor: V. Lazarev
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Sztuczne liście pełnią funkcję życiową ▪ Off-roadowy smartfon V-Phone X3 z baterią 4500 mAh ▪ Dyski SSD Kingston KC310 960 GB ▪ Woda znaleziona na asteroidzie Bennu
▪ sekcja serwisu Regulatory prądu, napięcia, mocy. Wybór artykułów ▪ artykuł Kovalevskaya Sofia. Biografia naukowca ▪ artykuł Kto skonstruował pierwszą maszynę do szycia? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Sygnalizator przeciążenia stabilizatora. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Komentarze do artykułu: Nicholas Dobrze.
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony