Вернуться в раздел электроники

Преобразователь из 48 в 12 вольт

      Преобразователь напряжения из 48 вольт в 12 вольт достаточно не стандартен. Обычно напряжения 48 вольт редко применяются, но вот оказалось, что в электротранспорте такие напряжения возможны. Источниками питания 48 вольт обычно являются тяговые аккумуляторы. На самом деле диапазон напряжения может изменяться от 44 вольт до 56 вольт. Применить какие-то микросхемы довольно сложно, они требуют сложного питания. Оказалось, что наиболее простое устройство получается из электронного трансформатора для галогеновых ламп, что используются в домашнем дизайне.

      Первое подключение купленного электронного трансформатора к четырем аккумуляторам с напряжением питания 49 вольт показало его работоспособность. Осталось только оптимизировать схему устройства под требуемое напряжение. Т.е. сделать схему с устойчивым запуском при пониженном питании и поднять выходное напряжение устройства, дополнить его выпрямителем. На приведенных выше снимках представлены возможные электрические схемы электронных трансформаторов.

      В качестве донора для дальнейшей доработки можно использовать блок питания от компьютера и материнскую плату, они содержать достаточное количество радиодеталей для любых манипуляций. Там, может быть не найдется только динистор DB3, но он и не потребуется если не делать собственный преобразователь:

      Для модернизации используем наиболее простой трансформатор с электромагнитным автогенератором. Электронный трансформатор (см. ниже) работает следующим образом. Напряжение сети выпрямляется с помощью выпрямительного моста до полусинусоидального с удвоенной частотой. Элемент D6 типа DB3 в документации называется "TRIGGER DIODE”, - это двунаправленный динистор (или диак) в котором полярность включения значения не имеет и он используется здесь для запуска преобразователя трансформатора. Динистор срабатывает во время каждого цикла, запуская генерацию полумоста. Открытие динистора можно регулировать. Это можно использовать например для функции регулировки яркости подключенной лампы. Частота генерации зависит от размера и магнитной проводимости сердечника трансформатора обратной связи и параметров транзисторов, обычно составляет в пределах 30-50 кГц.

      В настоящее время начался выпуск более продвинутых трансформаторов с микросхемой IR2161, которая обеспечивает как простоту конструкции электронного трансформатора и уменьшение числа используемых компонентов, так и высокими характеристиками. Использование этой микросхемы значительно увеличивает технологичность и надежность электронного трансформатора для питания галогенных ламп. Принципиальная схема приведена на первом рисунке (см.выше).

      Входной резистор R1 (0,25ватт) – своеобразный предохранитель. Транзисторы типа MJE13003 прижаты к корпусу через изоляционную прокладку металлической пластинкой. Даже при работе на полную нагрузку транзисторы греются слабо. После выпрямителя сетевого напряжения отсутствует конденсатор, сглаживающий пульсации, поэтому выходное напряжение электронного трансформатора при работе на нагрузку представляет собой прямоугольные колебания 40кГц, модулированные пульсациями сетевого напряжения 50Гц. Трансформатор Т1 (трансформатор обратной связи) – на ферритовом кольце, обмотки подключенные к базам транзисторов содержат по пару витков, обмотка, подключенная к точке соединения эмиттера и коллектора силовых транзисторов – один виток одножильного изолированного провода. В ЭТ обычно используются транзисторы MJE13003, MJE13005, MJE13007. Выходной трансформатор на ферритовом Ш-образном сердечнике.

Чтоб задействовать электронный трансформатор в импульсном источнике питания, нужно подключить на выход выпрямительный мост на ВЧ мощных диодах (обычные КД202, Д245 не пойдут) и конденсатор для сглаживания пульсаций. На выходе электронного трансформатора ставят диодный мост на диодах КД213, КД212 или КД2999. Нужны диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, способные хорошо работать на частотах порядка десятков килогерц.
Преобразователь электронного трансформатора без нагрузки нормально не работает, поэтому его нужно использовать там, где нагрузка постоянна по току и потребляет достаточный ток для уверенного запуска преобразователя ЭТ. При эксплуатации схемы надо учитывать, что электронные трансформаторы являются источниками электромагнитных помех, поэтому должен ставиться LC фильтр, предотвращающий проникновение помехи в сеть и в нагрузку.

     Вот исходные данные электронного трансформатора приобретенного для конвертации:

     Для устойчивого запуска устройства необходимо сделать доработку, дополнив силовой трансформатор еще одной обмоткой, но и здесь необходимо давать устройству хотя бы 10% нагрузки:

     Устройство можно доработать с целью защиты от перегрузок и коротких замыканий.
Схема работает следующим образом. Короткое замыкание в лампе приведёт к значительному повышению тока через транзисторы, что приведёт к их перегреву и выходу из строя. Однако, этот ток приведёт к росту напряжения на Re. Это приведёт к открытию транзистора TRs, что будет предотвращать срабатывание диака в начале каждого цикла. Rs и Cs нужны для задержки включения транзистора, предотвращая срабатывание защиты при зажигания лампы (когда нить лампы холодная, она имеет маленькое сопротивление, что приводит к протеканию большого тока через транзисторы. Её сопротивление увеличивается с прогревом лампы и ток через транзисторы нормализуется). Диод Ds обеспечивает нормальную работу данного фильтра. Через некоторое время (несколько циклов работы) конденсатор Cs разряжается и будет не в состоянии удерживать TRs в открытом состоянии и будет предпринята попытка рестарта. Если неисправность не устранена, защита вновь сработает. Таким образом ограничивается рассеиваемая транзисторами энергия. Следует отметить, что транзисторы должны быть достаточно надёжными, чтобы выдержать работу защиты от короткого замыкания.

     Предлагаемый способ работы защиты не выдерживает критики. Я имею ввиду сьем напряжения с резистора включенного в эмиттер нижнего транзистора. При величине резистора уже 3 ома, устройство не запускается. Более работоспособен вариант с трансформаторов в эмиттерной цепи. Первичная обмотка составляет два витка, вторичная 7-8 витков на ферритовом колечке размерами 10х6х6 (снимаем с материнской платы), такое же как в трансформаторе обратной связи.

     К сожалению этот вид защиты от перегрузки можно использовать только при питании от источника переменного напряжения. При работе от источников постоянного тока (напряжения), какими являются к примеру аккумуляторы, запуск генерации происходит один раз - при включении, поэтому такой способ защиты не годится.

      2. Поставим задачу изготовить собственный преобразователь напряжения

     Для начала отрабатываем схему в макетном варианте, для удобства отладки делаем макетную плату из подручного материала.

     Цель макетирования: подобрать типы транзисторов, желательно отечественного производства, подобрать намоточные параметры трансформаторов с кольцами снятыми с блоков питания и материнских плат от персональных компьютеров.

     Сразу сообщаю,что экспериментальным путем определилась непригодность к использованию мощных транзисторов типа КТ829, С2335. Отлично работают КТ817Г, MJE13003, MJE13007. Последние применяются в источниках питания блоков питания компьютеров. Были опробованы транзисторы КТ815Г, они работают, но нагрев несколько выше указанных.

     Ферритовые сердечники добываем в блоках питания - силовой трансформатор Тр2 (размер 27х14х10) и из материнской платы Тр1 (размер 10х6х6). Трансформаторы в современных платах закуклены компаундом, что удобно для наматывания обмоток. После каждого слоя обмоток накладываем изолирующий материал, например лакоткань, фторопластовую пленку или хотя бы изоленту. В одном из вариантов силовой трансформатор сделан из двух сложенных колец размерами 23х14х10, ниже на снимке он изображен.

     Обмотку для силового трансформатора делаем из витого провода ПЭВ-2 0.5 сложенным из нескольких жилок. Первичную обмотку делаем из тройного провода, вторичную не менее 5 жилок. Длина провода около 2 метров для первичной обмотки, вторичной пропорционально меньше. Свивание удобно делать дрелью, закрепив один конец жгута проводов в тисках или привязав к дверной ручке. Не перестарайтесь с завивкой, шаг намотки не следует делать менее 7-8 мм.

     Пришлось купить единственный элемент - динистор DB3. Остальные элементы нашлись в донорах. Диод КД522 обозначенный в схеме указан условно, на платах есть в изобилии импульсные диоды. Предостерегаю от применения силовых диодов. Устройство не войдет в режим генерации. Они легко отличаются по габаритным размерам.

     При наладке устройства пришлось поменять местами выводы обмотки w4. При применении заведомо исправных элементов преобразователь начинает работать сразу.

     Входящий предохранитель можно заменить резистором 3 ома мощностью 2 вт. Я считаю такой вариант более оптимальным в связи с тем, что при отключении нагрузки частота генерации резко возрастает на столько что транзисторы не будут успевать закрываться. При таком раскладе резистор будет служить ограничителем сквозного тока через транзисторы.

      Печатная плата имеет размеры 80 х 100 мм. Транзисторы следует разместить на отдельных радиаторах или на общем радиаторе, но через изолирующие прокладки. В наших донорных устройствах имеются кремний-органические прокладочки. При их отсутствии можно воспользоваться слюдяными прокладками из магазинов "Радиокомпоненты".

      ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ.

Вернуться в раздел электроники