Как из электронного трансформатора сделать блок питания

После всего сказанного в предыдущей статье (смотрите Как устроен электронный трансформатор?), кажется, что сделать импульсный блок питания из электронного трансформатора достаточно просто: поставить на выход выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, при необходимости стабилизатор напряжения и подключить нагрузку. Однако это не совсем так.

Дело в том, что преобразователь не запускается без нагрузки или нагрузка не достаточна: если к выходу выпрямителя подключить светодиод, разумеется, с ограничительным резистором, то удастся увидеть, лишь только одну вспышку светодиода при включении.

Чтобы увидеть еще одну вспышку, потребуется выключить и включить преобразователь в сеть. Чтобы вспышка превратилась в постоянное свечение надо подключить к выпрямителю дополнительную нагрузку, которая будет просто отбирать полезную мощность, превращая ее в тепло. Поэтому такая схема применяется в том случае, когда нагрузка постоянна, например, двигатель постоянного тока или электромагнит, управление которыми будет возможно только по первичной цепи.

Если для нагрузки необходимо напряжение более, чем 12В, которое выдают электронные трансформаторы потребуется перемотка выходного трансформатора, хотя есть и менее трудоемкий вариант.

Вариант изготовления импульсного блока питания без разборки электронного трансформатора

Схема такого блока питания показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Двухполярный блок питания для усилителя

Блок питания изготовлен на основе электронного трансформатора мощностью 105Вт. Для изготовления такого блока питания понадобится изготовить несколько дополнительных элементов: сетевой фильтр, согласующий трансформатор Т1, выходной дроссель L2, выпрямительный мост VD1-VD4.

Блок питания в течение нескольких лет эксплуатируется с УНЧ мощностью 2х20Вт без нареканий. При номинальном напряжении сети 220В и токе нагрузки 0,1А выходное напряжение блока 2х25В, а при увеличении тока до 2А напряжение падает до 2х20В, что вполне достаточно для нормальной работы усилителя.

Согласующий трансформатор Т1 выполнен на кольце К30х18х7 из феррита марки М2000НМ. Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8мм, сложенного вдвое и свитого жгутом. Вторичная обмотка содержит 2х22 витка со средней точкой, тем же проводом, также сложенным вдвое. Чтобы обмотка получилась симметричной, мотать следует сразу в два провода – жгута. После обмотки для получения средней точки соединить начало одной обмотки с концом другой.

Также самостоятельно придется изготовить дроссель L2 для его изготовления понадобится такое же ферритовое кольцо, как и для трансформатора Т1. Обе обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8мм и содержат по 10 витков.

Выпрямительный мост собран на диодах КД213, можно применить также КД2997 или импортные, важно лишь, чтобы диоды были рассчитаны на рабочую частоту не менее 100КГц. Если вместо них поставить, например, КД242, то они будут только греться, а требуемого напряжения получить от них не удастся. Диоды следует установить на радиатор площадью не менее 60 – 70см2, используя при этом изолирующие слюдяные прокладки.

Электролитические конденсаторы C4, C5 составлены из трех параллельно соединенных конденсаторов емкостью по 2200 микрофарад каждый. Обычно так делается во всех импульсных источниках питания для того, чтобы снизить общую индуктивность электролитических конденсаторов. Кроме этого полезно также параллельно им установить керамические конденсаторы емкостью 0.33 – 0,5мкФ, которые будут сглаживать высокочастотные колебания.

На входе блока питания полезно установить входной сетевой фильтр, хотя будет работать и без него. В качестве дросселя входного фильтра использован готовый дроссель ДФ50ГЦ, применявшийся в телевизорах 3УСЦТ.

Все узлы блока монтируют на плате из изоляционного материала навесным монтажом, используя для этого выводы деталей. Всю конструкцию следует поместить в экранирующий корпус из латуни или жести, предусмотрев в нем отверстия для охлаждения.

Правильно собранный источник питания в наладке не нуждается, начинает работать сразу. Хотя, прежде чем ставить блок в готовую конструкцию следует его проверить. Для этого на выход блока подключается нагрузка – резисторы сопротивлением 240Ом, мощностью не менее 5Вт. Включать блок без нагрузки не рекомендуется.

Читайте также:  Стиральная машинка самсунг не нагревает воду

Еще один способ доработки электронного трансформатора

Случаются ситуации, что хочется применить подобный импульсный блок питания, но нагрузка оказывается очень «вредной». Потребление тока либо очень мало, либо меняется в широких пределах, и блок питания не запускается.

Подобная ситуация возникла, когда попытались в светильник или люстру со встроенными электронными трансформаторами, вместо галогенных ламп поставить светодиодные. Люстра просто отказалась с ними работать. Что же делать в таком случае, как заставить все это работать?

Чтобы разобраться с этим вопросом давайте, посмотрим на рисунок 2, на котором показана упрощенная схема электронного трансформатора.

Рисунок 2. Упрощенная схема электронного трансформатора

Обратим внимание на обмотку управляющего трансформатора Т1, подчеркнутую красной полосой. Эта обмотка обеспечивает обратную связь по току: если тока через нагрузку нет, или он просто мал, то трансформатор просто не заводится. Некоторые граждане, купившие это устройство, подключают к нему лампочку мощностью 2,5Вт, а потом несут обратно в магазин, мол, не работает.

И все же достаточно простым способом можно не только заставить работать устройство практически без нагрузки, да еще и сделать в нем защиту от короткого замыкания. Способ подобной доработки показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Доработка электронного трансформатора. Упрощенная схема.

Для того, чтобы электронный трансформатор мог работать без нагрузки или с минимальной нагрузкой следует обратную связь по току заменить обратной связью по напряжению. Для этого следует убрать обмотку обратной связи по току (подчеркнутую красным на рисунке 2), а вместо нее запаять в плату проволочную перемычку, естественно, помимо ферритового кольца.

Далее на управляющий трансформатор Тр1, это тот, который на маленьком кольце, наматывается обмотка из 2 – 3 витков. А на выходной трансформатор один виток, и далее получившиеся дополнительные обмотки соединяется, как указано на схеме. Если преобразователь не заведется, то надо поменять фазировку одной из обмоток.

Резистор в цепи обратной связи подбирается в пределах 3 – 10Ом, мощностью не менее 1Вт. Он определяет глубину обратной связи, которая определяет ток, при котором произойдет срыв генерации. Собственно это и есть ток срабатывания защиты от КЗ. Чем больше сопротивление этого резистора, тем при меньшем токе нагрузки будет происходить срыв генерации, т.е. срабатывание защиты от КЗ.

Из всех приведенных доработок, эта, пожалуй, самая лучшая. Но это не помешает дополнить ее еще одним трансформатором как в схеме по рисунку 1.

В настоящее время существует немало электроинструмента, работающего от аккумуляторных батарей. Однако через определенное время ресурс батарей постепенно снижается и не обеспечивает инструменту достижение нужной мощности. В таких случаях не помогает даже более частая зарядка, поэтому приходится решать, что делать дальше: вообще отказаться от агрегата или перевести его на питание от общей сети. Поскольку новая батарея по цене может сравниться с самим инструментом, можно самостоятельно изготовить блок питания из электронного трансформатора, что обойдется значительно дешевле.

Технические условия изготовления

Переделать электронный трансформатор в импульсный блок питания не так просто, как это оказывается на практике. Помимо трансформатора потребуется установка выпрямительного моста на выходе и сглаживающего конденсатора. В случае необходимости используется стабилизатор напряжения и подключение нагрузки.

Необходимо учитывать, что запуск преобразователя невозможен без нагрузки или при недостаточной нагрузке. Это легко проверить с помощью светодиода, подключаемого к выходу выпрямляющего устройства с использованием ограничительного резистора. В итоге все дело закончится лишь одной вспышкой светодиодного источника света в момент включения.

Для того чтобы появилась еще одна вспышка, преобразователь необходимо сначала выключить, а затем снова включить в сеть. Добиться постоянного свечения вместо вспышек возможно путем подключения выпрямителя к дополнительной нагрузке, которая производит отбор полезной мощности с выделением тепла. Данная схема может использоваться только при постоянной нагрузке, управляемой через первичную цепь.

Читайте также:  Выполнение пусконаладочных работ электрооборудования

Если же нагрузка требует более 12 вольт, выдаваемых электронным трансформатором, необходимо перемотать выходной трансформатор. Существуют и другой вариант решения этой проблемы, более эффективный и менее затратный.

Как создать импульсный блок питания не разбирая трансформатор

Изготовление такого блока питания осуществляется в соответствии с представленной схемой. Его основой служит электронный трансформатор, мощность которого 105 ватт. Кроме того, переделка электронного трансформатора в блок питания потребует использования дополнительных элементов – выпрямительного моста VD1-VD4, выходного дросселя L2, согласующего трансформатора Т1 и сетевого фильтра.

Для изготовления трансформатора Т1 потребуется ферритовое кольцо с размерами К30х18х7. Провод в первичной обмотке уложен вдвое, скручен в жгут и намотан в таком виде в количестве 10 витков. Лучше всего подойдет провод диаметром 0,8 мм, например, ПЭВ-2. Вторичная обмотка состоит из такого же провода с такой же укладкой, намотанного в 2х22 витка. В итоге получается двойная симметричная обмотка с общей средней точкой, получаемой путем соединения начала одной обмотки с концом другой.

Дроссель L2 также изготавливается своими руками. Он состоит из такого же ферритового кольца, как и трансформатор. Для обмоток используются аналогичные провода ПЭВ-2, наматываемые по 10 витков. Сборка выпрямительного моста выполняется с помощью диодов КД213 или КД2997, которые могут функционировать при минимальной рабочей частоте 100 кГц. В случае использования других элементов, например, КД242, они будут лишь нагреваться, но не обеспечат требуемого напряжения. Площадь радиатора для установки диодов должна быть не меньше 0,6-0,7 м2. Радиатор используется вместе с изолирующими прокладками.

В цепочку электролитических конденсаторов С4, С5 включено три элемента по 2200 мкф, соединенные параллельно. Данный вариант используют все импульсные источники питания с целью снижения общей индуктивности электролитических конденсаторов. В некоторых схемах могут параллельно с ними подключаться керамические конденсаторы на 0,33-0,5 мкф для сглаживания высокочастотных колебаний.

Сетевой фильтр устанавливается на входе блока питания, хотя вся система сможет функционировать и без него. Входной фильтр оборудуется готовым дросселем марки ДФ50ГЦ, который можно взять в телевизоре. Все узлы и элементы блока монтируются на общую плату методом навесного монтажа. Для платы используется изоляционный материал, а вся готовая конструкция помещается в латунном или жестяном корпусе с вентиляционными отверстиями.

При правильной сборки источника питания, какая-либо дальнейшая наладка не требуется, поскольку устройство сразу начинает нормально функционировать. Однако, проверить работоспособность все-таки необходимо. С этой целью на выходе блока питания подключаются резисторы на 240 Ом и минимальной мощностью 5 ватт в качестве нагрузки.

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.

Читайте также:  Прихожая для узкого коридора белая

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.

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.

На плате ничего не заменил, только на выходе стоит диодный выпрямитель с фильтрами. Диоды использовались Шоттки (от компьютерного блока питания). Для постройки моста нам нужны 4 диодные сборки, в схеме подключения ничего нового, она была приведена в одной из моих статьей (ссылка на статью http://cxem.net/sound/amps/amp180.php)

Регулятор напряжения

Была использована схема с применением всего одного транзистора. Эта самая простая схема из всех существующих, содержит пару компонентов и работает очень хорошо. Недостаток схемы – перегрев транзистора при больших нагрузках, но все не так уж и страшно. В схеме можно использовать любые мощные биполярные НЧ транзисторы обратной проводимости – КТ803,805,819,825,827 – рекомендую использовать последние три. Подстроечник можно брать с сопротивлением 1. 6.8к, дополнительный защитный резистор берем с мощностью 0,5-1 Ватт.
Регулятор готов, идем дальше.

Защита

Еще одна простая схема, по сути это защита от переплюсовки. Реле буквально любое на 10-15 Ампер. Диод тоже можно применить любой выпрямительный, с током 1 ампер и более (отлично справляется широко применяемый 1N4007). Светодиод сигнализирует о неправильной полярности. Эта система отключает напряжение, если на выходе КЗ или неправильно подключено проверяемое устройство. БП можно использовать для проверки работоспособности самодельных УНЧ, преобразователей, автомагнитол и т.п., при этом не нужно боятся, что вдруг перепутаете полярность питания.

В дальнейшем мы рассмотрим еще несколько простых переделок электронного трансформатора, ну а пока у нас есть простой, компактный и мощный ИБП, который можно использовать в качестве лабораторного блока для начинающего.

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *