Электронный трансформатор в качестве блока питания. Как запитать аккумуляторный шуроповерт от электрической сети
Обзор популярного китайского электронного трансформатора TASCHIBRA. В один прекрасный день мой знакомый принёс на ремонт импульсный электронный трансформатор для питания используемых для питания галогенных ламп. Ремонт был быстрый замена динистора. После того как его отдал владельцу. появилось желание сделать такой-же блок для себя. Сначала узнал где он его покупал и купил для последующего копирования.
Технические характеристики TASCHIBRA TRA25
- Вход AC 220V 50/60 Hz.
- Выход AC 12V. 60W MAX.
- Класс защиты 1.
Схема электронного трансформатора
Подробнее схему можно посмотреть . Список деталей для изготовления:
- n-p-n транзистор 13003 2 шт.
- Диод 1N4007 4 шт.
- Плёночный конденсатор на 10nF 100V 1 шт (С1).
- Плёночный конденсатор на 47nF 250V 2 шт (С2, С3).
- Динистор DB3
- Резисторы:
- R1 22 ома 0.25W
- R2 500 кОм 0.25W
- R3 2.5 ома 0.25W
- R4 2.5 ома 0.25W
Изготовление трансформатора на Ш-образном ферритовом сердечнике от компьютерного блока питания.
Первичная обмотка содержит 1-жильную проволоку диаметр 0.5 мм длинна 2.85 м. и 68 витков. Стандартная вторичная обмотка содержит 4-жильный провод диаметром 0.5 мм длинна 33 см. и 8-12 витков. Наматывать обмотки у трансформатора нужно в одном направлении. Намотка дросселя на ферритовом кольце диаметром 8 мм катушки: 4 витка зелёного провода, 4 витка жёлтого провода и не полный 1 (0.5) виток красного провода.
Динистор DB3 и его характеристика:
- (I откр — 0.2 А), В 5 - это напряжение при открытом состоянии;
- Среднее максимально допустимое значение при открытом состоянии: А 0.3;
- В открытом состоянии импульсный ток составляет А 2;
- Максимальное напряжение (во время закрытого состояния): В 32;
- Ток в закрытом состоянии: мкА — 10; максимальное импульсное не отпирающее напряжение составляет 5 В.
Вот такая получилась конструкция. Вид конечно не очень, зато убедился что можно собрать это импульсное устройство питания самому.
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.
При сборке той или иной конструкции иногда встает вопрос источника питания, особенно если устройство требует мощного блока питания, а без переделки его не обойтись. В наши дни найти железные трансформаторы с нужными параметрами не трудно, они довольно дорогие, к тому же большие размеры и вес — их основной недостаток. Хорошие импульсные источники питания сложны в сборке и наладке, поэтому многим они недоступны. В своем выпуске видеоблогер Aka Kasyan покажет процесс постройки мощного и особо простого блока питания на базе электронного трансформатора. Хотя в большей мере этот видеоролик посвящен переделке и увеличению его мощности. У автора ролика нет цели доработать или улучшить схему, он просто хотел показать, как можно простым способом увеличить выходную мощность. В дальнейшем, если пожелаете, могут быть показаны все способы доработки таких схем с защитой от короткого замыкания и других функций.
Купить электронный трансформатор можно этом китайском магазине . Плагин на браузер для экономии в нём: 7%-15% с покупок .
В качестве экспериментального выступил электронный трансформатор с мощностью 60 ватт, из которого мастер намерен вытянуть целых 300 ватт. В теории все должно работать.
Трансформатор для переделок был куплен всего за 100 рублей в строймагазине.
Перед вами классическая схема электронного трансформатора типа taschibra. Это простой двухтактный полумостовой автогенераторный инвертор с цепью запуска на базе симметричного динистора. Именно он подает начальный импульс, в следствие чего схема запускается. Имеются два высоковольтных транзистора обратной проводимости. В родной схеме стояли mje13003, два конденсатора полумоста на 400 вольт, о,1 Мкф, трансформатор обратной связи с тремя обмотками, две из которых является задающим или базовыми обмотками. Каждая из них состоит из 3 витков провода 0,5 миллиметров. Третья обмотка является обратной связи по току.
На входе небольшой резистор на 1 ом в качестве предохранителя и диодный выпрямитель. Электронный трансформатор несмотря на простую схему работает безотказно. Этот вариант не имеет защиты от коротких замыканий, поэтому, если замкнуть выходные провода, будет взрыв — это как минимум.
Нет никакой стабилизации выходного напряжения, поскольку схема предназначена для работы с пассивной нагрузкой в лице офисных галогенных ламп. Основной силовой трансформатор имеет две — первичная и вторичная. Последняя рассчитана на выходное напряжение 12 вольт плюс минус пару вольт.
Первые испытания показали, что трансформатор имеет довольно большой потенциал. Потом автор нашел в интернете запатентованную схему сварочного инвертора, построенного почти по такой схеме и сразу создал плату для более мощного варианта. Сделал две платы, поскольку в начале хотел построить аппарат для контактной сварки. Все заработало без каких-либо проблем, но потом решил перемотать вторичную обмотку, чтобы заснять этот ролик, поскольку начальная обмотка выдавала всего 2 вольта и колоссальный ток. А делать замеры таких токов на данный момент нет возможности за отсутствием нужного измерительного оборудования.
Перед вами уже более мощная схема. Деталей стало даже меньше. С первой схемы взяты пара мелочей. Это трансформатор обратной связи, конденсатор и резистор в цепи запуска, динистор.
Начнем с транзисторов. На родной плате стояли mje13003 в корпусе to-220. Были заменены на более мощные mje13009 из той же линейки. диоды на плате стояли типа n4007 в один ампер. Заменил сборку с током 4 ампер и с обратным напряжением 600 вольт. Подойдут любые диодные мосты аналогичных параметров. Обратное напряжение должно быть не менее 400 вольт а ток не менее 3 ампер. Конденсаторы полумоста пленочные с напряжением 400 вольт.
Продолжение на видео с 4 минуты.
Бывает, что, собирая то или иное устройство, требуется определиться с выбором источника питания. Это чрезвычайно важно, когда устройствам необходим мощный блок питания. Приобрести железные трансформаторы с необходимыми характеристиками на сегодняшний день не составляет труда. Но они довольно дорогостоящие, а большие размеры и вес являются их главными недостатками. А сборка и наладка хороших импульсных блоков питания весьма сложная процедура. И многие не берутся за это.
Далее, вы узнаете о том, как собрать мощный и при этом несложный блок питания, взяв за основу конструкции электронный трансформатор. По большому счету, разговор пойдет об увеличении мощности таких трансформаторов.
Для переделки был взят 50-ваттный трансформатор.
Планировалось увеличить его мощность до 300 Вт. Этот трансформатор был приобретен в ближайшем магазине и стоил примерно 100 р.
Стандартная схема трансформатора выглядит следующим образом:
Трансформатор представляет собой обычный двухтактный полумостовой автогенераторный инвертор. Симметричный динистор является основным компонентом, осуществляющим запуск схемы, поскольку он подает первоначальный импульс.
В схеме задействованы 2 высоковольтных транзистора с обратной проводимостью.
Схема трансформатора до переделки содержит следующие компоненты:
- Транзисторы MJE13003.
- Конденсаторы 0,1 мкФ, 400 В.
- Трансформатор, имеющий 3 обмотки, две из которых являются задающими и имеют по 3 витка провода сечением 0,5 кв. мм. Еще одна в качестве обратной связи по току.
- Входной резистор (1 Ом) используется как предохранитель.
- Диодный мост.
Несмотря на отсутствие в этом варианте защиты от КЗ, электронный трансформатор работает без сбоев. Назначение устройства – это работа с пассивной нагрузкой (к примеру, офисные «галогенки»), поэтому стабилизация выходного напряжения отсутствует.
Что касается основного силового трансформатора, то его вторичная обмотка выдает около 12 В.
Теперь взгляните на схему трансформатора с увеличенной мощностью:
В ней стало даже меньше компонентов. Из первоначальной схемы были взяты трансформатор обратной связи, резистор, динистор и конденсатор.
Оставшиеся детали были извлечены из старых компьютерных БП, а это 2 транзистора, диодный мост и силовой трансформатор. Конденсаторы были приобретены отдельно.
Транзисторы не помешает заменить на более мощные (MJE13009 в корпусе TO220).
Диоды были заменены на готовую сборку (4 А, 600 В).
Также годятся и диодные мосты от 3 А, 400 В. Емкость должна составлять 2,2 мкФ, но можно и 1,5 мкФ.
Силовой трансформатор был изъят из БП формата ATX на 450 Вт. На нем были удалены все штатные обмотки и намотаны новые. Первичная обмотка была намотана тройным проводом 0,5 кв. мм в 3 слоя. Общее количество витков – 55. Необходимо следить за аккуратностью намотки, а также за ее плотностью. Каждый слой изолировался синей изолентой. Расчет трансформатора производился опытным путем, и была найдена золотая середина.
Вторичная обмотка наматывается из расчета 1 виток – 2 В, но это лишь в том случае если сердечник такой же, как в примере.
При первом включении обязательно использовать страховочную лампу накаливания на 40-60 Вт.
Стоит заметить, что в момент запуска лампа не вспыхнет, поскольку после выпрямителя нет сглаживающих электролитов. На выходе высокая частота, поэтому для того чтобы делать конкретные замеры, необходимо сначала выпрямить напряжение. Для этих целей был использован мощный сдвоенный диодный мост, собранный из диодов КД2997. Мост выдерживает токи до 30 А, если прикрепить к нему радиатор.
Вторичная обмотка предполагалась на 15 В, хотя на деле получилось чуть больше.
В качестве нагрузки было взято все, что оказалось под рукой. Это мощная лампа от кинопроектора на 400 Вт при напряжении в 30 В и 5 20-ваттных ламп на 12 В. Все нагрузки подключались параллельно.
Первым делом был произведен замер тока, который показал, что токи свыше 20 А.
После этого нужно измерить выходное напряжение под нагрузкой. Расчетное напряжение составляло около 15 В. Реальное значение без нагрузки — 17 В, а под нагрузкой просело до 15,3 В. В итоге легко узнать мощность, которая составляет примерно 300 Вт. Это чистая мощность на выходе.
Прикрепленные файлы :
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.
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.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Т1 | Биполярный транзистор | КТ827А | 1 | Поиск в Fivel | В блокнот | |
| VD1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | Поиск в Fivel | В блокнот | |
| Диодный мост | 1 | Поиск в Fivel | В блокнот | |||
| С1, С2 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 |
