Главная » Питание
Призовой фонд
на декабрь 2017 г.
1. Спектроанализатор Arinst SSA-TG LC
Крокс
2. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
3. 1000 руб
PCBWay
4. 100 руб.
От пользователей

Электронный трансформатор для галогенных ламп 12В с мягким стартом

Галогенные лампы являются, по сути, более усовершенствованной модификацией обычной лампы накаливания. Принципиальное отличие заключается в добавлении в колбу лампы паров соединений галогенов, которые блокируют активное испарение металла с поверхности нити накала во время работы лампы. Это позволяет разогревать нить накала до более высоких температур, что дает более высокую светоотдачу и более качественную цветопередачу. Помимо этого увеличивается срок службы лампы. Эти и другие особенности делают галогенную лампу довольно привлекательной для домашнего освещения и не только. Промышленно выпускается широкий ассортимент галогенных ламп различной мощности на напряжение 220В и 12В. Лампы с напряжением питания 12В обладают лучшими техническими характеристиками и большим ресурсом по сравнению с лампами на 220В, не говоря уже об электробезопасности. Для питания таких ламп от сети 220В  существуют электронные трансформаторы. Большинство из них выполнены по схеме полумостового преобразователя с обратной связью по току. Аналогичная схема применяется и в ЭПРА, но там еще используется эффект резонанса для розжига лампы. Главная особенность данного электронного трансформатора – функция мягкого старта. Она заключается в плавном росте напряжения на выходе с 0 до 11,8В в течение 1с после включения. Это исключает резкий бросок тока при включении через холодную нить лампы, что значительно, иногда в несколько раз, повышает срок ее службы. Максимальная суммарная мощность подключенных ламп –100Вт. Схема устройства на рис.1.

Рис.1. Электронный трансформатор с мягким стартом.

Это тоже полумостовой преобразователь, под управлением специализированной микросхемы IR2161S. В микросхему встроены все необходимые защитные функции: от пониженного и повышенного напряжения сети, от холостого хода и короткого замыкания нагрузки, защита от перегрева. Функция мягкого старта реализована следующим образом. Сразу же после запуска, частота внутреннего тактового генератора микросхемы составляет около 125 кГц, что значительно выше рабочей частоты выходного контура С11С12Т1 (около 36 кГц), в результате напряжение на вторичной обмотке Т1 будет мало. Внутренний генератор микросхемы управляется напряжением, его частота обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе С6. Сразу же после включения, С6 начинает заряжаться от внутреннего источника тока микросхемы. Пропорционально росту напряжения на нем будет уменьшаться частота генератора микросхемы. При достижении 5В (около 1сек.) частота уменьшится до рабочего значения, около 36кГц, а напряжение на выходе схемы соответственно достигнет номинального значения 11,8В. Таким образом и реализован мягкий старт, после его завершения D1 переходит в рабочий режим. 

В рабочем режиме выв.3 D1 может быть использован для управления выходной мощностью. Если параллельно С6 подключить переменный резистор 100кОм, то можно, изменяя напряжение на выв.3 D1, управлять выходным напряжением и регулировать яркость свечения лампы. Изменяя напряжение на выв.3 D1 от 0 до 5В частота генерации будет меняться от 60кГц до 30кГц (60кГц при 0В – минимальное напряжение на выходе и 30кГц  при 5В – максимальное). 

Схема рассчитана на работу без электролитического конденсатора на выходе диодного моста. Сглаживание выпрямленного напряжения здесь не нужно, так как разогретая нить лампы накаливания слишком инерционна, чтобы реагировать на 100-герцовую пульсацию выпрямленного напряжения. К тому же конденсатор большой емкости значительно ухудшит коэффициент потребляемой мощности схемы. В результате этого преобразователь перезапускается с каждым новым полупериодом сетевого напряжения. И напряжение на выходе схемы представляет собой колебания 38кГц ÷ 36кГц, осциллограмма на рис.2, следующие пачками 100Гц – осциллограмма на рис.3. 


Рис.2


Рис.3

В первый момент времени, а также с приходом каждого последующего полупериода сетевого напряжения, питание микросхемы осуществляется через диод VD4 от стабилизатора R1…R7C3VD6. Если питание осуществляется напрямую от сети 220В, без использования фазового диммера, то цепочка R1…R3C3 не нужна. После входа в рабочий режим микросхема дополнительно питается с выхода полумоста через цепочку С10VD2VD3.  Вывод CS (выв.4) D1 является входом внутреннего усилителя ошибки и используется для контроля тока нагрузки и напряжения на выходе полумоста. В случае резкого увеличения тока нагрузки, например, при коротком замыкании, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R12R13 превысит 0,56В, а следовательно и на выв.4 D1, внутренний компаратор переключится и остановит тактовый генератор. В случае же обрыва нагрузки, напряжение на выходе полумоста может превысить предельное рабочее напряжение МОП-ключей VT1 и VT2. Чтобы избежать этого к выводу CS (выв.) через диод VD7 подключен резистивно-емкостной делитель C9R11. При превышении порогового значения напряжения на R11 генерация также прекращается. Более подробно режимы работы микросхемы IR2161S рассмотрены в [1].

Рассчитать число витков обмоток выходного трансформатора можно рассчитать следующим образом.

Число витков первичной обмотки равно:
  

Число витков вторичной обмотки:

где, К – коэффициент трансформации, в данном случае можно принять К=10. 

Чертежи печатной платы приведены на рис.4 и рис.5. На рис.6 и 7 – 3D-модель. Внешний вид готового устройства на рис.8, рис.9. Плата односторонняя. Все выводные элементы установлены на верхней стороне платы, smd – на нижней. Выходной трансформатор Т1  намотан на кольце R29.5 (Epcos), материал N87. Первичная обмотка содержит 81 виток провода 0,6мм, вторичная – 8 витков провода 3х1,0мм. Индуктивность первичной обмотки составляет 18±10%  миллиГенри, вторичной – 200±10%   микроГенри. Трансформатор Т1 рассчитывался на максимальную мощность до 150Вт, для подключения такой нагрузки силовые ключи VT1 и VT2 необходимо установить на радиатор – алюминиевую пластину 16÷18 мм2, толщиной 1,5÷2 мм. (потребуется соответствующая переделка печатной платы). VT1 и VT2 можно заменить на IRF740AS или аналогичные. Стабилитрон VD6 должен быть мощностью не менее 1Вт, напряжение стабилизации 15,6÷18В. Конденсатор С10 желательно дисковый керамический на 1000В (DC). Конденсаторы С11, С12 – металлопленочные полипропиленовые, рассчитанные на большой импульсный ток и напряжение не менее 400В (AC). Каждую из резистивных цепочек: R4…R7, R14…R17, R18…R21 можно заменить одним выводным резистором соответствующего номинала и мощности (потребуется изменить печатную плату). Синфазный дроссель L1 - любой из стандартных с индуктивностью 15 - 20 мГн и рассчитанный на ток 0,6-0,8 А.


Рис.4. Печатная плата, верх


Рис.5. Печатная плата, низ (отзеркалено)


Рис.6. Электронный трансформатор. 3D-модель


Рис.7. Электронный трансформатор. 3D-модель


Рис.8


Рис.9

Литература:

1.   http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2161.pdf

Лазарев В. E-mail: lazarevladimir.australian@yandex.ru

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
D1 МикросхемаIR2161s1 Soic8Поиск в LCSCВ блокнот
VT1, VT2 MOSFET-транзистор
STD10NM60N
2 D-PAKПоиск в LCSCВ блокнот
VD1 Диодный мост
DB157
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VD2-VD4, VD7 Выпрямительный диод
LL4148
4 miniMelfПоиск в LCSCВ блокнот
VD5 Выпрямительный диод
HS1K
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VD6 Стабилитрон
1N4745A
1 DO-41Поиск в LCSCВ блокнот
R1-R3 Резистор
100 Ом
3 smd 2512Поиск в LCSCВ блокнот
R4-R7 Резистор
56 кОм
4 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
R8 Резистор
1 кОм
1 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
R9, R10 Резистор
33 Ом
2 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
R11 Резистор
10 Ом
1 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
R12, R13 Резистор
0.62 Ом
2 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
R14-R21 Резистор
110 кОм
8 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
C1, C2 Конденсатор0.22 мкФ 275В2 x2-MKPПоиск в LCSCВ блокнот
C3 Конденсатор220 нФ1 smd 2220Поиск в LCSCВ блокнот
С4 Конденсатор электролитический33мкФх25В1 Поиск в LCSCВ блокнот
С5, С6 Конденсатор100 нФ2 smd 0805Поиск в LCSCВ блокнот
С7 Конденсатор1 нФ1 smd 0805Поиск в LCSCВ блокнот
С8 Конденсатор100 нФ1 smd 1206Поиск в LCSCВ блокнот
С9 Конденсатор100 пФ1 smd 0805Поиск в LCSCВ блокнот
С10 Конденсатор150 пФ 1000В1 DiskПоиск в LCSCВ блокнот
С11, С12 Конденсатор100 нФ 630В2 МКPПоиск в LCSCВ блокнот
Т1 Кольцо ферр. N87R29.5/19/14.91 EpcosПоиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (0) | Я собрал (0) | Подписаться

Статью еще никто не комментировал. Вы можете стать первым.
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Регулятор мощности 2 кВт
Регулятор мощности 2 кВт
Макетная плата для пайки (10 шт) USB-реле (2 канала)
вверх