ОПЫТЫ С ЭЛЕКТРОННЫМ ТРАНСФОРМАТОРОМ
Недавно в магазине хоз. товаров я увидел в продаже небольшую (на ладони штуки три поместятся) коробочку под названием “электронный трансформатор”. Я заподозрил (и не ошибся), что в ней скрыт импульсный преобразователь и купил ее примерно за 70 рублей в розницу, затеяв использовать ее для питания своих радиолюбительских конструкций. В настоящее время импульсные источники питания благодаря своим достоинствам (малые размеры и вес, относительная дешевизна) широко применяются в массовой РЭА (телевизоры, мониторы и системные блоки персональных ЭВМ), но в малосерийном оборудовании и радиолюбительских конструкциях применяются редко т. к. для них нужно разрабатывать не только схему, но и специфические детали (импульсные трансформаторы). Я решил попытаться исправить это положение и приспособить электронный трансформатор или его детали для импульсного источника питания, т. к. при массовом производстве электронные трансформаторы стоят отностиельно дешево (см. выше), в несколько раз дешевле 50-герцовых трансформаторов аналогичной мощности (если, конечно, покупать силовые трансформаторы по заводской или розничной цене, а не на барахолке). Поскольку электронные трансформаторы разных фирм могут иметь подобные конструкции, мои изыскания могут оказаться Вам полезными.
Это был электронный трансформатор фирмы
Taschibra маркированный 12V 50Wmax. В Интернете я нашел сайт этой фирмы по
адресу www.taschibra.com.br. Я
открыл коробочку (была собрана из двух частей на двух заклепках) и зарисовал
принципиальную схему:
К сожалению маркировка деталей на печатной
плате была под деталями, поэтому если на схеме что-то где-то не обозначено,
значит я не смог прочитать маркировку.
Трансформатор Т1 (трансформатор обратной
связи) – на ферритовом кольце, обмотки подключенные к базам транзисторов
содержат по 3-4 витка, обмотка, подключенная к точке соединения эмиттера Q1 и коллектора Q2 – один виток одножильного монтажного
изолированного провода. Другой трансформатор (выходной) – с виду на броневом
ферритовом сердечнике.
D6 типа DB3 фирмы SGS-THOMSON в фирменной документации называется “TRIGGER DIODE”, его же в Интернете называли “диак”.
Насколько я понял, это двунаправленный динистор (полярность включения значения
не имеет) и он используется для запуска преобразователя. В Интернете можно
найти документацию на этот прибор (адрес не помню).
Сопротивление R1 – IMHO используется в качестве предохранителя.
Транзисторы Q1 и Q2
типа MJE13003 в корпусах
ТО-220 прижаты к корпусу через изоляционную прокладку (с виду из ламинированной
бумаги) металлической пластинкой на одном винте. Даже при работе на полную
нагрузку транзисторы греются слабо (рука терпит – только не щупайте
транзисторы, когда устройство подключено к сети). В Интернете можно найти
докуметацию на эти транзисторы производства разных фирм (адреса не помню).
Поскольку после выпрямителя сетевого
напряжения отсутствует конденсатор, сглаживающий пульсации (емкость С1 и С2 для
этого явно недостаточна), выходное напряжение электронного трансформатора при
работе на нагрузку (я использовал лампочку от автомобильной фары 12v 50W)
представляет собой прямоугольные колебания, модулированные пульсациями
выпрямленного сетевого напряжения.
Преобразователь выдержал кратковременное включение
в сеть без нагрузки. При коротком замыкании на выходе транзисторы Q1 b Q2
выходят из строя.
Транзисторы МJE13003, применяемые в рассматриваемом и
некоторых других импульсных источниках питания выпускаются в разных корпусах (я
видел корпусах ТО-220 и ТО-126) и имеют в них разную цоколевку. Поэтому советую
перед установкой в схему проверить цоколевку этих транзисторов омметром.
Для того, чтобы использовать данный
электронный трансформатор в импульсном источнике питания РЭА, нужно подключить
на выходе выпрямительного моста конденсатор для сглаживания пульсаций
выпрямленного напряжения. Я использовал конденсатор К50-27-450В-47мкФ и
модуляция выходного напряжения преобразователя судя по осциллограмме была не
более нескольких процентов. При включении в сеть выпрямительного моста с
конденсатором такой емкости возникает сильный бросок тока и сопротивление R1 выходит из строя. Поэтому вместо R1 нужно в разрыв одного из сетевых проводов
включить последовательно соединенные предохранитель с плавкой вставкой на 0.5A и сопротивление МЛТ-2-22 Ом. Это
сопротивление ограничит бросок тока при включении устройства в сеть.
На выходе электронного трансформатора можно
применить мост на диодах КД213. Я пробовал использовать диоды 1N4004, т. к. они меньше и дешевле, но они
очень сильно перегревались. Вообще говоря нужны диоды с малым падением
напряжения в прямом направлении, способные хорошо работать на частотах порядка
десятков килогерц. Большинство советских выпрямительных диодов (Д226 и т. п.)
предназначено для работы на частоте 50Hz
или 400Hz и не могут быть
применены во вторичной цепи импульсного источника питания. Из
советских/российских диодов подходит (сам пробовал) КД213, т. к. может работать
при больших токах на частоте преобразователя. Если хочется применить импортные
диоды, советую в качестве примера использовать схемы источников питания
системных блоков персональных ЭВМ. Насколько я в курсе, сейчас для
использования в импульсных источниках питания разработаны быстродействующие
мощные диоды Шоттки с малым падением напряжения в прямом направлении.
Выпрямленное напряжение при использовании моста (схема Греца) на КД213 с
конденсатором 2200мкФ (емкость, видимо, избыточна; по идее ее нужно рассчитать
чтобы при заданной нагрузке пульсации с частотой преобразования были не больше
допустимых), нагруженным на ту же автомобильную лампочку 12V 50W
получалось около 11V.
Если требуется большее напряжение, можно
попробовать выпрямитель с удвоением напряжения по схеме Латура. Получается
немного более 20V (я
нагружал выпрямитель на 24-вольтовую автомобильную лампочку).
IMHO выпрямленное напряжение получается меньше,
чем, казалось бы оно должно быть, из-за падения напряжения на диодах.
Преобразователь электронного трансформатора
без нагрузки нормально не работает или вообще не запускается. Поэтому IMHO без серьезных переделок электронный
трансформатор можно использовать там, где нагрузка относительно постоянна и
потребляет ток достаточный для уверенного самовозбуждения преобразователя. При
испытании электронного трансформатора с выпрямителями во вторичной цепи советую
контролировать температуру транзисторов, т. к. нормальной нагрузкой для него
является лампочка (активное сопротивление).
Насколько я понял, сейчас многие пытаются
использовать электронные трансформаторы для изготовления импульсных источников
питания. Пример тому – блок питания для небольших ламповых усилителей www.cqham.ru/bpnlu.htm (ламповые схемы
всегда потребляют некоторую мощность на накал, что IMHO создает необходимую для самовозбуждения
преобразователя нагрузку). Очень советую ознакомиться с этой статьей. В ней,
например, рассказано как переделать трансформатор преобразователя под требуемое
выходное напряжение.
Инж. А. А. Федюков 16 ноября 2004.
e-mail: fedjukov@mail.ru
