|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Elektronische Transformatoren für 12 V-Halogenlampen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Der Artikel beschreibt die sogenannten elektronischen Transformatoren, bei denen es sich im Wesentlichen um gepulste Abwärtswandler zur Stromversorgung von Halogenlampen mit einer Nennspannung von 12 V handelt. Es werden zwei Versionen der Transformatoren vorgeschlagen – auf diskreten Elementen und unter Verwendung einer speziellen Mikroschaltung. Halogenlampen sind in der Tat eine weiterentwickelte Modifikation einer herkömmlichen Glühlampe. Der grundlegende Unterschied besteht in der Zugabe von Dämpfen von Halogenverbindungen zum Lampenkolben, die während des Lampenbetriebs die aktive Verdampfung von Metall von der Oberfläche des Glühfadens blockieren. Dadurch kann das Filament auf höhere Temperaturen erhitzt werden, was zu einer höheren Lichtausbeute und einem gleichmäßigeren Emissionsspektrum führt. Darüber hinaus erhöht sich die Lampenlebensdauer. Diese und weitere Eigenschaften machen die Halogenlampe nicht nur für die Innenbeleuchtung sehr attraktiv. Im Handel wird eine breite Palette von Halogenlampen verschiedener Wattagen für Spannungen von 230 und 12 V hergestellt. Lampen mit einer Versorgungsspannung von 12 V haben im Vergleich zu 230-V-Lampen bessere technische Eigenschaften und eine längere Lebensdauer, ganz zu schweigen von der elektrischen Sicherheit. Um solche Lampen aus einem 230-V-Netz zu betreiben, ist es notwendig, die Spannung zu reduzieren. Sie können natürlich einen normalen Netzwerk-Abwärtstransformator verwenden, aber das ist teuer und unpraktisch. Die optimale Lösung ist der Einsatz eines 230 V/12 V-Abwärtswandlers, in solchen Fällen oft auch elektronischer Transformator oder Halogenkonverter genannt. In diesem Artikel werden zwei Versionen solcher Geräte besprochen, beide sind für eine Lastleistung von 20...105 W ausgelegt. Eine der einfachsten und gebräuchlichsten Schaltungslösungen für elektronische Abwärtstransformatoren ist ein Halbbrückenwandler mit positiver Stromrückkopplung, dessen Schaltung in Abb. 1. Wenn das Gerät an das Netzwerk angeschlossen wird, werden die Kondensatoren C3 und C4 schnell auf die Amplitudenspannung des Netzwerks aufgeladen und bilden am Verbindungspunkt die halbe Spannung. Die Schaltung R5C2VS1 erzeugt einen Triggerimpuls. Sobald die Spannung am Kondensator C2 die Öffnungsschwelle des Dinistors VS1 (24.32 V) erreicht, öffnet dieser und eine Vorwärtsvorspannung wird an die Basis des Transistors VT2 angelegt. Dieser Transistor öffnet sich und Strom fließt durch den Stromkreis: den gemeinsamen Punkt der Kondensatoren C3 und C4, die Primärwicklung des Transformators T2, die Wicklung III des Transformators T1, den Kollektor-Emitter-Abschnitt des Transistors VT2, den Minuspol der Diodenbrücke VD1. An der Wicklung II des Transformators T1 entsteht eine Spannung, die den Transistor VT2 im offenen Zustand hält, während die Sperrspannung von Wicklung I an die Basis des Transistors VT1 angelegt wird (Wicklungen I und II sind phasenverschoben). Der durch die Wicklung III des Transformators T1 fließende Strom führt diesen schnell in einen Sättigungszustand. Dadurch tendiert die Spannung an den Wicklungen I und II T1 gegen Null. Der Transistor VT2 beginnt zu schließen. Wenn es fast vollständig schließt, beginnt der Transformator, aus der Sättigung zu kommen.
Das Schließen des Transistors VT2 und das Verlassen der Sättigung des Transformators T1 führt zu einer Richtungsänderung der EMF und einem Spannungsanstieg an den Wicklungen I und II. Nun wird an die Basis des Transistors VT1 eine Durchlassspannung und an die Basis von VT2 eine Sperrspannung angelegt. Der Transistor VT1 beginnt sich zu öffnen. Der Strom fließt durch den Stromkreis: Pluspol der Diodenbrücke VD1, Kollektor-Emitter-Abschnitt VT1, Wicklung III T1, Primärwicklung des Transformators T2, gemeinsamer Punkt der Kondensatoren C3 und C4. Dann wiederholt sich der Vorgang und in der Last bildet sich eine zweite Spannungshalbwelle. Nach dem Start hält die Diode VD4 den Kondensator C2 im entladenen Zustand. Da der Konverter keinen Glättungsoxidkondensator verwendet (dies ist nicht erforderlich, wenn mit einer Glühlampe gearbeitet wird; im Gegenteil, sein Vorhandensein verschlechtert den Leistungsfaktor des Geräts), dann am Ende der Halbwelle des gleichgerichteten Netzes Unter Spannung wird die Erzeugung gestoppt. Mit dem Eintreffen der nächsten Halbwelle startet der Generator erneut. Durch den Betrieb des elektronischen Transformators entstehen an seinem Ausgang Schwingungen mit einer Frequenz von 30...35 kHz (Abb. 2), die einer Sinusform ähneln, gefolgt von Impulsen mit einer Frequenz von 100 Hz (Abb. 3).
Ein wichtiges Merkmal eines solchen Wandlers besteht darin, dass er ohne Last nicht startet, da in diesem Fall der Strom durch Wicklung III T1 zu gering ist und der Transformator nicht in die Sättigung gerät und der Selbsterzeugungsprozess fehlschlägt. Diese Funktion macht einen Leerlaufschutz überflüssig. Ein Gerät mit den in Abb. 1 nominal startet stabil bei einer Lastleistung von 20 W. In Abb. Abbildung 4 zeigt ein Diagramm eines verbesserten elektronischen Transformators, zu dem ein Rauschunterdrückungsfilter und eine Lastkurzschlussschutzeinheit hinzugefügt wurden. Die Schutzeinheit besteht aus Transistor VT3, Diode VD6, Zenerdiode VD7, Kondensator C8 und Widerständen R7-R12. Ein starker Anstieg des Laststroms führt zu einem Anstieg der Spannung an den Wicklungen I und II des Transformators T1 von 3...5 V im Nennmodus auf 9...10 V im Kurzschlussmodus. Dadurch entsteht an der Basis des Transistors VT3 eine Vorspannung von 0,6 V. Der Transistor öffnet und umgeht den Startkreiskondensator C6. Dies hat zur Folge, dass der Generator nicht mit der nächsten Halbwelle der gleichgerichteten Spannung startet. Der Kondensator C8 sorgt für eine Abschaltverzögerung des Schutzes von etwa 0,5 s.
Die zweite Version des elektronischen Abwärtstransformators ist in Abb. dargestellt. 5. Es ist einfacher zu replizieren, da es keinen einzigen Transformator hat, aber funktionaler ist. Dies ist ebenfalls ein Halbbrückenwandler, der jedoch von einer speziellen IR2161S-Mikroschaltung gesteuert wird. Die Mikroschaltung verfügt über alle notwendigen Schutzfunktionen: gegen niedrige und hohe Netzspannung, gegen Leerlauf und Kurzschluss in der Last sowie gegen Überhitzung. Der IR2161S verfügt außerdem über eine Softstart-Funktion, die aus einem sanften Anstieg der Ausgangsspannung beim Einschalten von 0 auf 11,8 V innerhalb von 1 s besteht. Dadurch wird ein plötzlicher Stromstoß durch den kalten Glühfaden der Lampe vermieden, was die Lebensdauer deutlich, teilweise um ein Vielfaches, verlängert.
Im ersten Moment sowie beim Eintreffen jeder weiteren Halbwelle der gleichgerichteten Spannung wird die Mikroschaltung über die Diode VD3 vom parametrischen Stabilisator an der Zenerdiode VD2 mit Strom versorgt. Wenn die Stromversorgung direkt aus einem 230-V-Netz ohne Verwendung eines Phasenstromreglers (Dimmers) erfolgt, ist die Schaltung R1-R3C5 nicht erforderlich. Nach dem Eintritt in den Betriebsmodus wird die Mikroschaltung zusätzlich vom Ausgang der Halbbrücke über die d2VD4VD5-Schaltung mit Strom versorgt. Unmittelbar nach dem Start beträgt die Frequenz des internen Taktgenerators der Mikroschaltung etwa 125 kHz, was deutlich höher ist als die Frequenz der Ausgangsschaltung S13S14T1, wodurch die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators T1 niedrig ist. Der interne Oszillator der Mikroschaltung wird durch Spannung gesteuert, seine Frequenz ist umgekehrt proportional zur Spannung am Kondensator C8. Unmittelbar nach dem Einschalten beginnt sich dieser Kondensator über die interne Stromquelle der Mikroschaltung aufzuladen. Im Verhältnis zum Spannungsanstieg an ihm nimmt die Frequenz des Mikroschaltungsgenerators ab. Wenn die Spannung am Kondensator 5 V erreicht (ca. 1 s nach dem Einschalten), sinkt die Frequenz auf einen Betriebswert von ca. 35 kHz und die Spannung am Ausgang des Transformators erreicht den Nennwert von 11,8 V. Dies So wird ein Sanftanlauf implementiert, nach dessen Abschluss der DA1-Chip in den Betriebsmodus wechselt, in dem Pin 3 von DA1 zur Steuerung der Ausgangsleistung verwendet werden kann. Wenn Sie einen variablen Widerstand mit einem Widerstand von 8 kOhm parallel zum Kondensator C100 schalten, können Sie durch Ändern der Spannung an Pin 3 von DA1 die Ausgangsspannung steuern und die Helligkeit der Lampe anpassen. Wenn sich die Spannung an Pin 3 des DA1-Chips von 0 auf 5 V ändert, ändert sich die Erzeugungsfrequenz von 60 auf 30 kHz (60 kHz bei 0 V ist die minimale Ausgangsspannung und 30 kHz bei 5 V das Maximum). Der CS-Eingang (Pin 4) des DA1-Chips ist der Eingang des internen Fehlersignalverstärkers und dient zur Steuerung des Laststroms und der Lastspannung am Halbbrückenausgang. Bei einem starken Anstieg des Laststroms, beispielsweise bei einem Kurzschluss, überschreitet der Spannungsabfall am Stromsensor – Widerstände R12 und R13 und damit an Pin 4 von DA1 0,56 V, der interne Komparator schaltet und Stoppen Sie den Taktgenerator. Bei einer Lastunterbrechung kann die Spannung am Ausgang der Halbbrücke die maximal zulässige Spannung der Transistoren VT1 und VT2 überschreiten. Um dies zu vermeiden, ist ein ohmsch-kapazitiver Teiler C7R10 über die Diode VD9 mit dem CS-Eingang verbunden. Wenn die Spannungsschwelle am Widerstand R9 überschritten wird, stoppt auch die Erzeugung. Die Betriebsarten der Mikroschaltung IR2161S werden in [1] ausführlicher besprochen. Die Windungszahlen der Ausgangstransformatorwicklungen für beide Optionen lassen sich beispielsweise mit einer einfachen Berechnungsmethode [2] berechnen und anhand des Katalogs [3] können Sie anhand der Gesamtleistung einen geeigneten Magnetkern auswählen. Nach [2] ist die Windungszahl der Primärwicklung NI = (uc maxt0 max) / (2 S Bmax), wo bist duc max - maximale Netzspannung, V; t0 max - maximale Zeit des offenen Zustands von Transistoren, μs; S - Querschnittsfläche des Magnetkreises, mm2; Bmax- maximale Induktion, T. Windungszahl der Sekundärwicklung NII = NI /k wobei k das Übersetzungsverhältnis ist, in unserem Fall können wir k = 10 nehmen. Die Leiterplattenzeichnung der ersten Version des elektronischen Transformators (siehe Abb. 4) ist in Abb. dargestellt. 6, Anordnung der Elemente - in Abb. 7. Das Aussehen der zusammengebauten Platine ist in Abb. dargestellt. 8. Abdeckungen. Der elektronische Transformator ist auf einer Platine aus einseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm montiert. Alle oberflächenmontierbaren Elemente werden auf der Seite der Leiterbahnen installiert, und die herausgeführten Elemente werden auf der gegenüberliegenden Seite der Platine installiert. Die meisten Teile (Transistoren VT1, VT2, Transformator T1, Dinistor VS1, Kondensatoren C1-C5, C9, C10) stammen aus billigen elektronischen Vorschaltgeräten für T8-Leuchtstofflampen, zum Beispiel Tridonic PC4x18 T8, Fintar 236/ 418, Cimex CSVT 418P, Komtex EFBL236/418, TDM Electric EB-T8-236/418 usw., da sie über ähnliche Schaltkreise und Elementbasis verfügen. Die Kondensatoren C9 und C10 bestehen aus Polypropylen-Metallfolie und sind für einen hohen Impulsstrom und eine Wechselspannung von mindestens 400 V ausgelegt. Diode VD4 – jede schnell wirkende Diode mit einer akzeptablen Sperrspannung in Abb. 11 von mindestens 150 V.
Der Transformator T1 ist auf einen Ringmagnetkern mit einer magnetischen Permeabilität von 2300 ± 15 % gewickelt, sein Außendurchmesser beträgt 10,2 mm, sein Innendurchmesser beträgt 5,6 mm und seine Dicke beträgt 5,3 mm. Wicklung III (5-6) enthält eine Windung, Wicklung I (1-2) und II (3-4) enthalten drei Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Die Induktivität der Wicklungen 1-2 und 3-4 sollte 10...15 μH betragen. Der Ausgangstransformator T2 ist auf einen Magnetkern EV25/13/13 (Epcos) ohne nichtmagnetischen Spalt, Material N27, gewickelt. Seine Primärwicklung enthält 76 Windungen aus 5x0,2 mm Draht. Die Sekundärwicklung enthält acht Windungen Litzendraht 100x0,08 mm. Die Induktivität der Primärwicklung beträgt 12 ±10 % mH. Die Entstörfilterdrossel L1 ist auf einen Magnetkern E19/8/5, Material N30, gewickelt, jede Wicklung enthält 130 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,25 mm. Sie können einen Standard-Zweiwicklungsinduktor mit einer Induktivität von 30...40 mH und geeigneter Größe verwenden. Es empfiehlt sich, Kondensatoren der X-Klasse C1, C2 zu verwenden. Die Leiterplattenzeichnung der zweiten Version des elektronischen Transformators (siehe Abb. 5) ist in Abb. dargestellt. 9, Anordnung der Elemente - in Abb. 10. Die Platine besteht ebenfalls auf einer Seite aus Glasfaserfolie, auf der Seite der Leiterbahnen befinden sich oberflächenmontierte Elemente und auf der gegenüberliegenden Seite Ableitungselemente. Das Aussehen des fertigen Geräts ist in Abb. dargestellt. 11 und Abb. 12. Der Ausgangstransformator T1 ist auf einen Ringmagnetkern R29.5 (Epcos), Material N87, gewickelt. Die Primärwicklung enthält 81 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,6 mm, die Sekundärwicklung enthält 8 Drahtwindungen 3x1 mm. Die Induktivität der Primärwicklung beträgt 18 ± 10 % mH, die der Sekundärwicklung 200 ± 10 % μH. Der Transformator T1 wurde für eine maximale Leistung von bis zu 150 W ausgelegt; zum Anschluss einer solchen Last müssen die Transistoren VT1 und VT2 auf einem Kühlkörper installiert werden – einer Aluminiumplatte mit einer Fläche von 16...18 mm2, Dicke 1,5...2 mm. In diesem Fall ist jedoch eine entsprechende Modifikation der Leiterplatte erforderlich. Außerdem kann der Ausgangstransformator aus der ersten Version des Geräts verwendet werden (für eine andere Pin-Anordnung müssen Sie Löcher auf der Platine hinzufügen). Die Transistoren STD10NM60N (VT1, VT2) können durch IRF740AS oder ähnliches ersetzt werden. Die Zenerdiode VD2 muss eine Leistung von mindestens 1 W haben, die Stabilisierungsspannung beträgt 15,6...18 V. Kondensator C12 – vorzugsweise eine Keramikscheibe mit einer Nenngleichspannung von 1000 V. Kondensatoren C13, C14 – Metallfilm-Polypropylen, ausgelegt für hoher Impulsstrom und Wechselstromspannung nicht weniger als 400 V. Jeder der Widerstandskreise R4-R7, R14-R17, R18-R21 kann durch einen Ausgangswiderstand mit dem entsprechenden Widerstandswert und der entsprechenden Leistung ersetzt werden, dies erfordert jedoch einen Austausch der Leiterplatte.
Literatur
Autor: V. Lazarev
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
▪ Mondstaub tötet menschliche Zellen und verändert die DNA ▪ Sicherer Kernbrennstoff auf Basis von Thorium ▪ Jeans mit Taschen für Smartphone und Ladegerät ▪ Der Ursprung der Mulde im Baum ▪ ClearForce-Technologie für Druckempfindlichkeit von Displays
▪ Site-Bereich Frequenzsynthesizer. Artikelauswahl ▪ Paracelsus-Artikel. Berühmte Aphorismen ▪ Artikel Wie groß ist der größte Rosenstrauch der Welt? Ausführliche Antwort ▪ Artikel Video-Leistungsverteiler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Kommentare zum Artikel: Nikolaus Gut.
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite