Виктор Егель

Страница 1 из 612345...Последняя »

Светильник на 100 светодиодах


Светильник на 100 светодиодах

                В китайском интернет магазине, для своих экспериментов, я приобрел 100 штук светодиодов индекса SMD LED 5730 5630, это маломощные светодиоды с рабочим напряжением 3,2 вольта и рабочим током 150 мА, мощность 0,5 ватта.   
    Я решил изготовить на этих светодиодах очередной светильник для подсобного помещения. Эти светодиоды понравились мне тем, что имеют маленький рабочий ток, и их можно использовать без применения теплоотводящего радиатора. 
     Поводом для использования таких светодиодов послужила неисправная светодиодная лампочка на 220 вольт 11 ватт. При вскрытии корпуса лампочки я обнаружил  сгоревший светодиод и плату ШИМ — стабилизатора тока на 100 мA (JYHLEDBP31A-U4). После проверки я установил, что эта плата вполне работоспособна.
     На ее основе я решил создать светодиодный светильник с использованием вышеупомянутых светодиодов.  Исходные данные платы ШИМ — стабилизатора таковы: ток стабилизации самой платы 100 мА, зона изменения входного напряжения от 150 до 260 вольт, мощность 11 ватт. 
      Путем несложных экспериментов выявил наиболее приемлемую схему включения светодиодов. Включение светодиодов я произвел по  параллельно — последовательной схеме. Группы по 5 шт ук последовательно включенных светодиодов в каждой, соединены параллельно по три  «ветви», составляя один участок. Всего таких, последовательно соединенных участков, 7 штук.           Последний, седьмой участок, содержит две «ветви» светодиодов и резистор   470 Ом. Вместо резистора можно включить «веточку» светодиодов. 
     Все 100 штук светодиодов уложились в схеме. Получилось нечто вроде «светового поля». Ток протекающий через все семь последовательно включенных участков равен 100 мА, а через каждый светодиод  33 мА.  

       Каркасом для светильника послужил корпус от люминесцентного светильника 2 х 20 ватт. Я вынул из него все ненужные внутренности, закрепил болтами доску для расположения на ней светодиодов. 
     На листе плотного картона (пластика, текстолита и т.д.) размером ......располагается своеобразная сетка, составленная из голого медного провода.   

На ней распаиваются последовательно, по 5 штук, соединенных  светодиода.          Эта  конструкция, конечно подлежит критике, но у меня больше не хватило «мозгов», придумать что нибудь получше.   Светодиоды не имеют теплоотвода и держатся на плате за счет пайки к проводу.

 

При попытке увеличить  ток через светодиод до 50 мА, светодиоды сильно греются. 


Ш — образный ферритовый трансформатор на 42 вольта, 50 ватт


Ш — образный ферритовый трансформатор на 42 вольта, 50 ватт.

Здравствуйте уважаемые коллеги!

      Для одного из моих проектов светильников «Светильник на 30 ватт», нужен был источник питания постоянного тока на 42 вольта. Такой импульсный источник питания я уже представлял. Из чего состоит и как работает этот ИБП изложено в статье «Двухтактный ИБП своими руками»,  вот его схема. В этой статье силовой   трансформатор Тр2 изготавливается на ферритовом кольце. 
  Трансформатор для этого ИБП можно изготовить на Ш — образном сердечнике. 
  Как это сделать, я изложил ниже.
       Из таблицы "
ферритовые сердечники" я выбрал Ш — образный феррит № 17. Сложил два таких сердечника вместе и получился магнитопровод поперечным сечением Sк = 112 мм.кв. = 1,12 см.кв. с площадью окна Sо = 150 мм.кв.

      Расчетные данные для трансформатора  на 42 вольта, 30 ватт:     
     -  коэффициент n (число витков на 1 вольт): n = 0,7/Sк = 0,7 /1,12 = 0,63 вит./вольт;
     -  количество витков в первичной обмотке:  w1 = n х 145 = 0,63 х 145 В = 91,35. Примем 92 витка;
     -  обмотка связи на 6 вольт: w3 = n x v3 = 0,63 х 6 = 3,78; Примем 4 витка;
     -  две вторичные обмотки, каждая по 42 вольта: w2.1 = w2.2 = n х 42 = 0,63 х 42 В = 26,46; Примем по 27  витков;  
      Диаметр провода для обмоток  выбираем исходя из мощности в 29,4 ватта. Накинем на разные потери еще 5 ватт, получим 35 ватт — мощность ферритового трансформатора.     
      Ток в первичной обмотке: I = P/U = 35 ватт / 145 вольт = 0,24 A.         Из 
таблицы по току определяем диаметр провода: ток в проводе 0,24 ампера соответствует диаметру 0,4 мм.

     Вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток, работающих поочередно. Общий ток через них мы приняли 0,7 ампера, через каждую полуобмотку соответственно будет по 0,35 ампера. 
      Диаметр провода для вторичных обмоток: ближайший из таблицы ток 0,4 ампера соответствует диаметру провода 0,5 мм. Обмотка связи мотается проводом диаметром 0,4 мм.
  У  меня не оказалось проводов  с такими диаметрами. Я заменил их на другие, имеющиеся у меня : 0,4 мм. заменил на 0,43 мм.; 0,5 мм. на 0,6 мм. Нежелательно менять провод на меньший диаметр.
 
        Каркас  для трансформатора придется делать самому. Можно посмотреть мою статью «
Как изготовить каркас....», где приводится один из множества

  возможных вариантов изготовления. Нужно подставить свои размеры ферритового сердечника.  Обычно я использую этот вариант каркаса из бумаги и клея ПВА.  Получается неплохой, крепкий каркас. 

     Намотка на каркас проводится вручную. Изготавливается деревянная оправка под отверстие каркаса, на которую он плотно надевается. На каркас сначала мотается первичная обмотка.          
     Внизу, у основания каркаса, через щечку протыкается отверстие под вывод провода — начало обмотки. На провод надевается кусочек 
трубочки изоляции, снятый с монтажного провода, подходящего диаметра. Малая часть этой трубочки с вставленным в нее проводом, должна быть на внутренней стороне щечки каркаса и в последующем закреплена витками. Эта изоляционная трубочка нужна для того, чтобы вывод обмотки был крепким, не ломался.

      Обмотка мотается виток к витку до заполнения ряда на каркасе.    Между рядами в первичной обмотке   желательно проложить слой конденсаторной или другой тонкой бумаги или пленки (лакоткань, фторопласт, скотч), для предотвращения пробоя  лаковой изоляции провода высоким межвитковым напряжением.   На слой бумаги, в обратном порядке, виток к витку, мотается второй ряд. И так уложить  92 витка. На конец вывода также надевается трубочка изоляции, как и в начале намотки. Желательно было бы так же сделать в щечке каркаса отверстие и просунуть в него второй вывод с трубочкой.  
      Поверх провода первичной обмотки (защитная изоляция от сети 220 вольт), наносится два ряда тонкой бумаги. Затем, около одной из  щечек, мотается обмотка связи, 4 витка. 
   Вторичная обмотка мотается сразу двумя проводами одновременно. Закрепляются нитками начала двух проводов и, виток к витку, мотаются до конца ряда. Затем наносится один слой бумаги и далее второй ряд  двумя проводами, все 27 витков.  Концы обмоток также закрепляются нитками. Желательно обмотку w2 не мотать поверх обмотки связи w3.

     Вот и получился готовый каркас с обмотками ферритового трансформатора. Каркас осторожно снимается с оправки и в него вставляются обе половинки ферритового сердечника.  
     При намотке провода, каркас может деформироваться и изменить свои размеры. Будьте осторожны, ферритовый сердечник может сломаться даже при небольших усилиях.  Обязательно проследите, чтобы в магнитопроводе не получилось зазора, и сопрягаемые поверхности плотно прилегали друг к другу.
      Такой трансформатор может применяться и в других изготавливаемых устройствах. Если там будут нужны другие напряжения и мощность, эти параматры можно легко пересчитать.


Изменения и дополнения в схеме ИБП


Изменения и дополнения в схеме ИБП.

Здравствуйте уважаемые коллеги!!   

     К схеме построения двухтактного автогенераторного импульсного источника питания я уже возвращался неоднократно.  Такие ИБП я строил на разные мощности (10 — 100 ватт) и напряжения (10 — 42 вольт) для питания разных устройств. Мои коллеги  упрекают меня в чрезмерном увлечении таким вот автогенераторным ИБП.  Такую схему построения практически перестали использовать опытные электронщики. Может быть для этого есть веские основания.
Но мне нравится эта автогенераторная схема.
     Двухтактный импульсный источник питания — инвертор служит для преобразования переменного напряжения — мощности сети 220 вольт 50 герц в источник постоянного напряжения и тока заданной величины.

     Как работает импульсный блок питания, подробно рассматривается в статье  «Двухтактный ИБП своими руками».  ИБП по такой схеме я сделал более десятка штук на разные мощности — от 10 ватт  до 100 ватт. Сама схема от этого не меняется, меняется только мощность составляющих элементов: диодов, конденсаторов, транзисторов, резисторов и, конечно же, силового ферритового трансформатора.
    В процессе эксплуатации автогенераторных,  полумостовых ИБП такого рода, у меня появились некоторые замечания по поводу надежной работы устройства.
     В связи с этим пришлось внести некоторые изменения и дополнения в схему ИБП:
       - емкость электролитического конденсатора С1 увеличивать с ростом выходной мощности от 50 мкФ — 10 ватт, до 300 мкФ и более — 100 ватт; Уменьшится просадка напряжения.
       - вместо резистора R1 поставить термистор небольшой мощности ( более плавный запуск);
       - зашунтировать  конденсаторы С3 и С4 резисторами по 100 КОм (способствует надежному запуску ИБП);
       - в базовых  цепях выходных  ключевых  транзисторов поставить резисторы на 8 — 10 ом;
       - величину емкости  конденсаторов С3 и С4 устанавливать  в зависимости от выходной мощности ИБП (от 0,2 мкФ  — 10 ватт, до 2,2мкФ — 100 ватт), меньше проседает выходное напряжение;
       - обязательно поставить выходные ключевые транзисторы на небольшие радиаторы, начиная от 10 см.кв.,  в зависимости от выходной мощности;
       - поставить выходные выпрямительные диоды  на радиатор, начиная от 5 см.кв. и выше;

       - при мощности ИБП свыше 30 ватт, использовать транзисторы Т1 и Т2 вида 13005
.
С учетом всех замечаний привожу измененную схему ИБП.

       Рекомендую ее для мощности нагрузки до 60 ватт.
Привожу также схему печатной платы этого  ИБП  и эту же плату со стороны деталей.       Размер платы 58 мм. х 94 мм.
Схему печатной платы можно открыть с помощью программы Sprint-Layout_6.  Откроется этот файл,  на яндекс-диске.
     Нажмите с правой стороны вверху  «скачать». Файл установится на ваш комп. на диск «С» в папку  «Загрузки».       Найдите и откройте: Sprint-Layout — Плата — Печатная плата ИБП-40.
Появится платка в натуральную величину. Распечатать на лист А4. Наложить один из рисунков на фольгированный текстолит со стороны фольги и засверлить отверстия для деталей.
     Если у вас нет сканера — скачайте файл «!! — Sprint Layout — !!» на флешку и отнесите на ксерокс, вам распечатают.
     Есть еще одна причина для беспокойства о надежности работы ИБП. Это выявляется через некоторое время (15 — 20 минут), после включения устройства в сеть.   Постепенно начинает разогреваться ферритовый трансформатор за счет электрических   потерь в обмотках  и самом сердечнике.
     Особенно это сказывается в трансформаторах на Ш — образном сердечнике, т.к. обмотки расположены внутри сердечника. На кольце это не так заметно. Это тепло не успевает отводиться за счет естественной вентиляции и сердечник разогревается до 70 — 80 градусов, что очень плохо.
     Можно конечно поставить вентилятор для принудительного охлаждения, но это потребует много места.     Я пробовал поставить  ферритовый стержень на медную радиаторную пластину  средних размеров.  Для этого зачищаем пластину от «грязи» и приклеиваем к ней ферритовый стержень клеем ПВА.      Температура ферритового трансформатора снижается до приемлемой величины в 40 — 45 градусов.


Силовой трансформатор на феррите


Силовой трансформатор на феррите

Здравствуйте уважаемые коллеги!!

      Чтобы намотать импульсный выходной трансформатор на ферритовом сердечнике на любую мощность, необходимо провести предварительный, прикидочный расчет.  Сначала  нужно определиться с мощностью, которую необходимо получить на выходе трансформатора. 
     Обратимся к таблице параметров ферритовых магнитопроводов, в ней указаны размеры, площадь сечения магнитопровода, площадь окна и мощность, которую «теоретически»  можно получить от сердечника.
     Эту таблицу я «откопал» еще в «советской технической литературе» по электротехнике и не один раз убедился в ее верности.
Ферритовые кольца на разные размеры по позициям №1 — №16 имеют рабочую мощность Рвт, от 9 до 951 и более, ватт. Нетрудно заметить, что начиная с позиции №6, даже незначительное увеличение размеров ферритового кольца, приводит к резкому увеличению «пропускаемой» мощности  Р вт.
     Кольцо  К18,5×11х6,5 (Наруж. диам. х Внутр. диам. х Ширина кольца, в миллиметрах)  соответствует мощности 70 ватт.
    Кольцо К28×16х9 уже 232 ватта.   И так далее... 

     Начиная с позиции №5 уже можно использовать кольца для изготовления выходного трансформатора в импульсном блоке питания на мощность 10 — 15  ватт. С позиции №7 можно изготовить импульсный блок питания на 25 — 30 ватт.
     Количество витков в обмотках ферритового трансформатора (количество витков на один  вольт) зависит от поперечного сечения магнитопровода "Sк".  Выбор размера того или иного ферритового кольца или Ш — сердечника, для задуманного ИБП, зависит в основном от условия — уместятся ли заявленные количества витков в обмотках,  в окне.
       Чем  больше мощность трансформатора, тем диаметр провода обмоток  должен быть  выше. Чем меньше поперечное сечение феррита, тем больше число витков  в обмотках (выше количество витков, приходящееся на один вольт).
     Теоретически, все кольца, начиная с позиции №7, «дадут мощность» свыше 232 ватт, что вполне достаточно для среднемощного, до 200 ватт источника питания. Но пытаться «вымучить» из него 200 ватт бесполезно, площадь окна в 202 мм.кв. для этого очень мала.  Витки всех обмоток не влезут в его окно. Чтобы получить мощность 200 ватт, нужно брать больше размер кольца.
     Существуют также П — образные ферритовые сердечники (строчный трансформатор в телевизорах с кинескопами).
     Исходя из практики, импульсные трансформаторы, выполненные на Ш — образных и П — образных ферритовых сердечниках, имеют те же свойства, что и на ферритовом кольце.
     Ш — образный сердечник № 17: поперечное сечение среднего стержня  "  "Sк"= 56 мм.кв.;  площадь окна -"Sо" = 7,5 х 20 = 150 мм.кв...
     Ш — образный сердечник № 18 от ИБП компьютера: сечение «Sк» = 8,0 х 12,5 = 100мм.кв. = 1см.кв.;  Площадь окна «Sо» = 7,5 х 19 = 142 мм.кв...
     Сердечник № 19: «Sк» = 10 х 10 = 100 мм.кв. = 1 см.кв.;   «Sо» = 7,5 х 25 = 187 мм.кв...
Из всего перечня ферритовых магнитопроводов, я использовал для построения маломощных импульсных трансформаторов кольца: № 5,№ 6, № 7.
     Из Ш — образных сердечников: № 17, № 18, № 19.
     Из П — образных, от строчных трансформаторов с «Sк»= 1,1 — 1,3 см.кв.
      Основной параметр у кольца, П и Ш — сердечников, это площадь поперечного сечения магнитопровода «Sк».  Этот параметр определяет  количество витков провода в обмотках.  Чем больше площадь «Sк», тем меньше витков в обмотках.
     Для определения количества витков в обмотках трансформатора, необходимо определить число витков на 1 вольт, исходя из площади Sк. Для этого я постоянно  использую свою простую формулу, полученную эмпирическим путем:
     n = 0,7/Sк
     где: n — количество витков на 1 вольт для данного сердечника;
     0,7 — коэффициент;
      Sк  — площадь поперечного сечения феррита в см.кв.

     Второй основной параметр ферритового сердечника, это площадь окна Sо.       

     В таблице о ферритах видно — увеличивается площадь окна  "Sо", увеличивается объем феррита в сердечнике. Следовательно, запасается больше индуктивной энергии в феррите, увеличивается «пропускаемая» электрическая мощность Рвт.
Увеличить мощность ферритового трансформатора любой конфигурации, можно двумя путями:
     1. Взять феррит заведомо больших размеров;
     2. Применить складывание однотипных сердечников вместе.
При этом суммарная площадь поперечного сечения сердечника «Sк», будет кратна количеству штук, а общая площадь окна «Sо» остается прежней.
     Какой же конфигурации (П, Ш или кольцо) ферритовый сердечник наиболее подходит для построения трансформатора.  У каждой формы магнитопровода есть свои особенности.
     Например, кольцо:
     - обмотки трансформатора покрывают всю поверхность кольца, максимальное потокосцепление магнитного поля катушки и сердечника;
     - минимально поле рассеивания электромагнитной энергии;
     - максимальна площадь теплового излучения обмоток при нагревании, хороший теплоотвод — естественная вентиляция;
     - площадь окна у кольца больше, чем у Ш — образного сердечника, значит при одинаковой площади «Sк» (у кольца и Ш — сердечника), с кольца можно «снять» большую мощность.
     Трансформатор на Ш — сердечнике (при одинаковой мощности) более компактен, чем на кольце и П — образном сердечнике. Обмотки на Ш — обр. сердечнике сильно нагреваются, т. к. находятся внутри корпуса трансформатора, требуется обдув вентилятором.
     Силовые ферритовые трансформаторы в компьюторных блоках питания выполнены в основном на Ш — образных сердечниках.
 Разбирая старый ферритовый трансформатор, обратите внимание, есть ли немагнитный зазор в прилегающих плоскостях. Для ферритовых сердечников, применяемых в двухтактных импульсных источниках питания, такой зазор не нужен.  Если зазор существует,  нужно аккуратно сточить на бруске, наждачной шкурке или мелком напильнике боковые стержни сердечника таким образом, чтобы сохранялась плоскость соприкосновения.


Светильник на 30 ватт



Светильник на 30 ватт.

Здравствуйте уважаемые коллеги!

     Хочу поделиться с вами еще одним вариантом использования светодиодов в светильнике.
     Из китайского магазина «Али экспресс» я купил 10 штук светодиодных матриц на 10 ватт и хочу их применить.  

 На просторах Ютуба много примеров самого неожиданного применения таких матриц на 10 ватт. Я тоже решил попробовать, применить их, сделать источник света для подсобного помещения. Для этого использовал 4 светодиодные матрицы.
        В качестве корпуса использовал половинку корпуса от люминесцентной лампы 2 х 20 ватт, для чего  распилил корпус пополам. Получился неплохой, удобный корпус, где может поместиться источник питания и светодиоды на радиаторе.
   
     Во время предварительных прикидок и расчетов схемы, выяснились некоторые особенности светодиодов. Я предполагал изготовить светильник на 40 ватт на четырех светодиодах, но все оказалось не совсем так.
 
    Я понимаю, что светодиоды из Китая по электрическим параметрам не выдерживают никакой критики. Весьма приблизительное напряжение питания 10 — 12 вольт и ток 0,5 — 0,6 А  и  несоответствие выходной мощности относительно заявленной.  Пришлось подбирать  схему включения светодиодов.

    На мой взгляд схема последовательного соединения светодиодных матриц в данном случае наиболее приемлема, т.к. при этом включении светодиоды питаются одинаковым током. Общее напряжение на четырех последовательно соединенных светодиодах должно быть около: 12 В х 4 = 48 вольт.  

 Протестировал последовательно включенные светодиоды от постороннего регулируемого источника постоянного напряжения, при разных напряжениях и токах. При включении эти светодиоды очень сильно нагреваются, их обязательно нужно устанавливать на радиаторе. На алюминиевой пластине размерами 250 х 60 х 3,5 миллиметров, на некотором расстоянии друг от друга,  я закрепил светодиоды с помощью винтов. 
     Этой радиаторной пластины оказалось недостаточно для отвода тепла. Я добавил еще два радиатора для отвода тепла, общей площадью в 1000 см.кв., но и с ними температура светодиодов поднимается свыше 45 градусов.
   
     В результате тестирования я выбрал приемлемый режим питания с напряжением 42 вольта и током 0,7 ампера, при котором светодиоды  с радиаторами нагреваются не более 45 градусов. Общая мощность потребления светодиодов оказалась: Р = U x I = 42 В х 0,7 А = 29,4 Ватта.      

     Если довести до рабочего номинального напряжения в 46 — 48 вольт (12 в. Х  4), вся эта конструкция (светодиоды и радиатор) раскаляется сверх предела и светодиоды могут сгореть.  

     Эти 29,4 ватта далеко не заявленные 40 ватт, но все же, светильник горит достаточно ярко.
 
Далее необходимо изготовить источник питания на 42 вольта постоянного напряжения.  Рекомендую сделать его по классическому варианту, изложенному в статье «Двухтактный ИБП своими руками». Там силовой трансформатор Тр2 выполнен на ферритовом кольце. Нужно пересчитать его под напряжение 42 вольта.
     Я предлагаю выполнить трансформатор на Ш — образном сердечнике. 
    Использовать для этого второй пример  расчета из рекомендованного в статье «Расчет трансформатора на Ш — образном сердечнике», он более надежен, и имеет запас по мощности.
   Общий вид внутри корпуса этого светильника будет таков.

 


  Расчет трансформатора на Ш — образном ферритовом сердечнике



    Расчет трансформатора на Ш — образном ферритовом сердечнике.

Здравствуйте уважаемые коллеги!!

      Как построить импульсный трансформатор на ферритовом кольце я уже рассказывал в своих уроках здесь. Теперь  расскажу как я изготавливаю трансформатор на Ш — образном ферритовом сердечнике. Использую я для этого подходящие по размеру ферриты от старого «советского»оборудования, старых компьютеров, от телевизоров и другой электротехнической аппаратуры, которое у меня в углу валяется «до востребования».

     Для ИБП по схеме двухтактного полумостового генератора,  напряжение на первичной обмотке трансформатора, согласно схемы составляет 150 вольт, под нагрузкой примем 145 вольт. Вторичная обмотка выполнена по схеме двухполупериодного выпрямления со средней точкой.
Смотреть схему ИБП здесь.

     Приведу примеры расчета и изготовления трансформаторов для ИБП небольшой мощности 20 — 50 ватт для этой схемы. Трансформаторы такой мощности я применяю в импульсных блоках питания  для своих светильников на светодиодах. Схема трансформатора ниже. Необходимо обратить внимание, чтобы сложенный из двух половинок, Ш — сердечник не имел зазора.    Магнитопровод с зазором используется только в однотактных  ИБП.

     Вот два примера расчета типичного трансформатора для различных нужд. В принципе, все трансформаторы на разные мощности имеют одинаковый способ расчета, почти одинаковые диаметры провода и одинаковые способы намотки.  Если вам нужен трансформатор для ИБП мощностью до 30 ватт, то это первый пример расчета. Если нужен ИБП мощностью до 60 ватт, то второй пример. 

        Первый пример.
Выберем из таблицы ферритовых сердечников №17,  Ш — образный сердечник Ш7,5×7,5. Площадь сечения среднего стержня Sк = 56 мм.кв. = 0,56 см.кв.
Окно Sо = 150 мм.кв. Расчетная  мощность 200 ватт.
Количество витков на 1 вольт у этого сердечника будет: n = 0,7/Sк = 0,7 / 0,56 = 1,25 витка.
     Количество витков в первичной обмотке трансформатора будет: w1 = n х 145 = 1,25 х 145 = 181,25.  Примем 182 витка.
     При выборе толщины провода для обмоток, я исходил из таблицы «Диаметр провода — ток».
В своем трансформаторе я применил, в первичной обмотке, провод  диаметром 0,43 мм. (провод   большим диаметром  не  умещается в окне). Он имеет площадь сечения S = 0.145 мм.кв.  Допустимый ток  (смотреть в таблице) I = 0,29 A.
Мощность первичной обмотки будет: Р = V x I = 145 х 0,29 = 42 ватта.
     Поверх первичной обмотки необходимо расположить обмотку связи. Она должна выдавать напряжение v3 = 6 вольт.    Количество витков ее будет: w3 = n x v3 = 1,25 x 6 = 7,5 витка. Примем 7 витков.  Диаметр провода 0,3 — 0,4 мм.
Затем мотается вторичная обмотка w2. Количество витков вторичной обмотки зависит от необходимого нам напряжения.       Вторичная обмотка, например на 30 вольт, состоит из двух равных полуобмоток, w3-1 и w3-2 (смотреть по схеме).
     Ток во вторичной обмотке, с учетом КПД (k=0,95) трансформатора:  I = k xР/V = 0,95 x 42 ватта / 30 вольт = 1,33 А ;
     Подберем провод под этот ток. Я применил провод, нашедшийся у меня в запасе, диаметром 0,6 мм.  Его площадь сечения  S = 0,28 мм.кв.
Допустимый ток каждой из двух полуобмоток  I = 0,56 А. Так, как эти две вторичные полуобмотки работают вместе, то общий ток равен 1,12 А, что немного отличается от расчетного тока 1,33 А.
Количество витков в каждой полуобмотке для напряжения 30 вольт: w2.1 = w2.2 = n х 30 = 1,25 х 30 = 37,5 вит.
     Возьмем по 38 витков в каждой полуобмотке.
Мощность на выходе трансформатора:  Рвых = V x I = 30 В х 1,12 А = 33,6 Ватт, что с учетом потерь в проводе и сердечнике, вполне нормально.

      Все обмотки: первичная, вторичная и обмотка связи вполне уместились в окне Sо = 150 мм.кв.  

     Вторичную обмотку можно таким образом рассчитать на любое напряжение и ток, в пределах заданной мощности.

                Второй пример.
    Теперь поэкспериментируем. Сложим два одинаковых сердечника №17,  Ш 7,5 х 7,5 . 

      При этом площадь поперечного сечения магнитопровода «Sк», увеличится вдвое. Sк = 56 х 2 = 112 мм.кв. или 1,12 см.кв.
Площадь окна останется та же «Sо» = 150 мм.кв.      Уменьшится показатель n (число витков на 1 вольт). n = 0,7 / Sк = 0,7 /1,12 = 0,63 вит./вольт.
Отсюда, количество витков в первичной обмотке трансформатора будет:
w1 = n х 145 = 0,63 х 145 = 91,35.    Примем 92 витка.

     В обмотке обратной связи w3, для  6-ти вольт, будет: w3 = n x v3 = 0,63 х 6 = 3,78 витка. Примем 4 витка.
     Напряжение вторичной обмотки примем также как и в первом примере равным 30 вольт.
Количество витков вторичных полуобмоток, каждая по 30 вольт:     w2.1 = w2.2 = n х 30 = 0,63 х 30 = 18,9. Примем по 19  витков.
Провод для первичной обмотки я использовал диаметром 0,6 мм. : сечение провода 0,28 мм.кв.,  ток 0,56 А.
     С этим проводом мощность первичной обмотки будет:    Р1 = V1 x I = 145 В х 0,56 А = 81 Ватт.
Вторичную обмотку я мотал проводом диаметром 0,9 мм. Сечением  0,636 мм.кв. на ток 1,36 ампера.  Для двух полуобмоток  ток во вторичной  обмотке равен 2,72 ампера.
Мощность вторичной обмотки Р2 = V2 x I = 30 x 2,72 = 81,6 ватт.
Провод диаметром 0,9 мм. немного великоват, подходит с большим запасом, это не плохо.

     Провод  для обмоток я применяю из расчета 2 А на миллиметр квадратный (так он меньше греется, и падение напряжения на нем будет меньше), хотя все «заводские» трансформаторы мотают из расчета 3 — 3,5 А на мм.кв. и ставят вентилятор для охлаждения обмоток.
     Общий вывод из этих расчетов таков:
- при сложении двух одинаковых Ш — образных сердечников увеличивается площадь «Sк»  в два раза при той же площади окна «Sо».
     - число витков в обмотках (в сравнении с первым вариантом) изменяется.
     - первичная обмотка w1   с 182 витков уменьшается до 92 витка;
     - вторичная обмотка w2  с 38 витков уменьшается до 19 витков.

     Это значит, что в том же окне «Sо», с уменьшением количества витков в обмотках, можно разместить более толстый провод обмоток, то есть увеличить реальную мощность трансформатора в два раза.

     Я наматывал такой трансформатор, со сложенными сердечниками № 17, изготавливал под них каркас.

     Нужно иметь в виду, что трансформаторы,  по первому и второму примеру, можно использовать под меньшую нагрузку, вплоть от 0 ватт.  ИБП вполне хорошо и стабильно держат напряжение.

     Сравните внешний вид трансформаторов: пример-1, c одним сердечником  и пример-2, с двумя сложенными сердечниками. Реальные размеры трансформаторов разнятся незначительно.

Анализ ферритовых сердечников №18 и №19 подобен предыдущим примерам.
     Все наши выполненные расчеты — это теоретические прикидки. На самом деле, получить такие мощности от ИБП на трансформаторах этих размеров довольно сложно. Вступают в силу особенности построения схем самих импульсных блоков питания. Схему ИБП смотрите здесь.
Выходное напряжение (а следовательно и выходная мощность) зависят от многих причин:
     - емкости сетевого электролитического конденсатора С1,
     - емкостей С4 и С5,
     - падения мощности в проводах обмоток и в самом ферритовом сердечнике;
     - падения мощности на ключевых транзисторах в генераторе и на выходных выпрямительных диодах.
Общий коэффициент полезного действия «k» таких импульсных блоков питания около 85%.
Этот показатель все же лучше, чем у выпрямителя с трансформатором на стальном сердечнике, где  k = 60%. При том, что размеры и вес ИБП на феррите существенно меньше.

Порядок сборки ферритового  Ш — трансформатора.

            Используется готовый или собирается — изготавливается новый каркас под размеры сердечника.
Как изготовить «Каркас для Ш — образного трансформатора» смотрите здесь. Хотя в этой статье и говорится про каркас для трансформатора со стальным сердечником, описание вполне подходит и к нашему случаю.
     Каркас нужно поставить на деревянную оправку. Намотка трансформатора производится вручную.
      На каркас сначала  мотается первичная обмотка. Виток к витку заполняется первый ряд, затем слой тонкой бумаги, лакоткани, далее второй ряд провода и т.д.  На начало и конец провода надевается  тонкая ПВХ трубочка (можно изоляцию с монтажного провода) для жесткости провода, чтоб не обломился.
      Поверх первичной обмотки наносится два слоя бумаги (межобмоточная изоляция), затем нужно намотать витки обмотки связи  w3. Обмотка  w3 имеет  мало витков, а потому ее располагают скраю на каркасе. Затем наносятся витки вторичной обмотки.  Здесь желательно поступить таким образом, чтобы витки вторичной обмотки w2 не располагались поверх витков w3. Иначе могут возникнуть сбои в работе импульсного блока питания.
     Намотка ведется сразу двумя проводами (две полуобмотки), виток к витку в ряд, затем слой бумаги или скотч и второй ряд двух проводов. ПВХ трубку на концы провода можно не надевать, т.к. провод толстый и ломаться не будет.  Готовый каркас снимается с оправки и надевается на ферритовый сердечник. Предварительно проверьте сердечник на отсутствие зазора.
     Если каркас туго одевается на сердечник, будьте очень осторожны, феррит очень легко ломается.  Сломанный сердечник можно склеить. Я клею клеем ПВА, с последующей просушкой.
     Собранный ферритовый трансформатор, для крепости,  стягивается по торцу скотчем. Нужно проследить, чтобы  торцы половинок сердечника совпали без зазора и сдвига.


Светодиодный светильник на 16 ватт



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="2457477584">

Здравствуйте уважаемые коллеги!! 

     В предыдущем уроке я рассказывал вам, как изготовить своими руками простой светодиодный светильник.

 

 

     Но в процессе эксплуатации  этого      светильника      выявились некоторые    недостатки:

     1. малая мощность освещения;
2. неудобное крепление светодиода на радиаторе;

3. сильная зависимость яркости свечения светильника от изменения напряжения в сети;

             Хочу представить вам второй вариант моего электрического светодиодного светильника на 16-ти одноваттных светодиодах. В качестве корпуса для этого варианта, я взял половинку корпуса от люминесцентной ламы на 2 х 20 ватт (распили ножовкой по металлу корпус и пластмасовый колпак, пополам). Получилось подобие переносного электрического фонаря.

  

   Посмотрим, из чего состоит светильник изнутри...

     Места внутри корпуса достаточно много. Есть место для радиатора со светодиодами,  место для источника питания и для блока стабилизаторов тока.    

     Блок радиатора со светодиодами представляет законченную конструкцию, немного отличающуюся от предыдущего светильника. Изменился способ крепления и расположение светодиодов на радиаторе. Но, предлагаемое  крепление светодиодов, это тоже не лучший вариант.

     Источником питания служит тот же ИБП, что и в первом варианте светильника, но на напряжение 29 вольт.  Для этого надо просто увеличить количество витков во вторичных полуобмотках w2-1 =  w2-2 =  51 витков в каждой, до напряжения 29 вольт. При этом диоды Д9 и Д10 должны быть на напряжение не ниже 100 вольт и частотой до 100 КГц.
Например диоды КД213А,Б,В.

     Блок стабилизаторов тока представляет отдельную конструкцию — два стабилизатора тока установлены на одну изолированную от корпуса площадку. На изолированной плате с контактами расположены детали.

     Как я уже отмечал в предыдущем видеоролике,  у меня очень неустойчивое напряжение в сети 220 В... В течение 5 минут может измениться от 215 В. до 195 В. и обратно, что очень сказывается на яркости свечения светильника.
     Для того, чтобы устранить такое неудобство, я применил в каждой группе последовательно  соединенных светодиодов, стабилизаторы тока. Они будут работать вместо уравнивающих резисторов R1 и R2 в первом светильнике.

            Электрическая схема самого светильника немного изменилась.  Необходимый ток для двух групп светодиодов также составляет 0,56 — 0,62 ампера. Выходное напряжение источника питания должно быть 29 — 30 вольт мощностью 25 ватт, при напряжении сети 220 вольт.
    Я использовал тот же, сделанный мной импульсный источник питания, что и в первом светильнике, но увеличил выходное напряжение источника до 30 вольт. Для этого нужно  увеличить число витков во вторичных полуобмотках  w2-1 и w2-2.
       Количество  витков  на 1 вольт для  этого  ферритового   кольца  n = 1,75,  нужное напряжение   во   вторичных  полуобмотках       w2-1 = w2-2 = 30 В.       Количество витков в полуобмотках:
w2-1 = w2-2 = n x 30 = 1,75 x 30 = 52.5 витка.
     Примем в каждой полуобмотке по 53 витка провода диаметром 0,5 — 0,6 мм. Все остальные параметры трансформатора остаются прежними.
     Схема электропитания светодиодов осталась та же — последовательно — параллельная: светодиоды по 8 штук в группе соединены последовательно, в свою очередь  эти две группы соединены параллельно. Чтобы получше рассмотреть схему, нажмите на рисунок левой кнопкой.
В каждую группу из 8 светодиодов, последовательно включен стабилизатор тока, собранный на мощном полевом транзисторе IRF540N.
     При изменении сетевого напряжения от 190 до 240 вольт, рабочий ток светодиодов изменяется незначительно, в пределах 280 — 310 миллиампер. Изменение яркости света в светильнике почти незаметно.

     Рассмотрим работу стабилизатора тока в группе № 1.
Например, напряжение в сети 200 вольт, напряжение на выходе источника питания равно 26 вольт. Падение напряжения на R1 равно 0,59 вольта, что соответствует току через группу светодиодов в 295 мА. При включении блока питания откроется полевой транзистор Т2 через резистор 25 КОм. Рабочий ток светодиодов пойдет через резистор R1, исток — сток полевого транзистора, группу светодиодов № 1.
Напряжение на затворе транзистора Т2, относительно общего провода, будет равно напряжению  источника  питания 26 вольт,
 что превосходит  предельно  допустимое напряжение И — З (+/- 20 вольт для IRF540N) для этого транзистора. Что бы не повышалось это напряжение сверх допустимого, ставим стабилизатор КС215 на 15,0 вольт.
Транзистор Т1 в это время закрыт  (мало напряжение Э — Б) и не шунтирует переход затвор — исток полевого транзистора.
С увеличением напряжения сети, увеличивается и напряжение на выходе блока питания, ток через R1 увеличивается, напряжение на нем также увеличивается. Начинает приоткрываться транзистор Т1 и шунтирует переход И — З полевого транзистора. Увеличивается сопротивление перехода И — С полевого транзистора, уменьшается ток в цепи светодиодов, т.е. идет процесс ограничения тока.
     Так  работает система стабилизации тока в цепи светодиодов.
При других значениях напряжения сети: 210, 220, 230, 240 вольт напряжения в разных точках схемы меняются, кроме значения тока, протекающего через светодиоды. Он  будет неизменен и равен 320 мА.  Соответственно и яркость свечения светильника почти не меняется.
     В таблице приводятся показания напряжения и тока в разных точках схемы при изменении напряжения питающей  сети.

     Стабилизатор тока можно сделать и на биполярном транзисторе (Т2 и Т4), но тогда нужно поднимать напряжение блока питания до 32 — 35 вольт, что не очень хорошо.

      

Мощные полевые транзисторы нужно ставить на радиаторы площадью 35 — 45 см.кв. на каждый транзистор. Радиаторы изолированы от корпуса и друг от друга. Транзистор установлен на радиатор без изолирующей прокладки.

    Детали, установленные в светильнике:

     — Резисторы: R1 и R2 — по 2 Ома, 1 ватт;  R3 и R4 — по 25 КОм, 0,5 ватт;
     — Транзисторы: Т1 и Т3 — КТ605, или  другие  маломощные,  на напряжение     40 — 50 вольт, с одинаковым коэффициентом усиления свыше 30;
     — Полевые транзисторы с изолированным затвором: Т2 и Т4 -  IRF540N или другие подобные транзисторы с изолированным затвором и малым сопротивлением открытого канала  И — С (исток — сток).
     — Светодиоды одноваттные — 16 штук.

             Спектр излучения светодиодов бывает от 2700 К (теплый белый), до 6500 К (холодный белый). Я пробовал и те и другие цвета.

«Теплый белый» — получается слишком желтоватый оттенок света, «холодный белый» — имеет немного «мертвецкий» свет, но зато намного ярче светит. Попросите в магазине светодиод со средней температурой, где то 4200 К.
Я применил одноваттные светодиоды «холодный белый», очень ярко светят. Если применить защитный колпак, «холодность» свечения сглаживается.

     Этот светодиодный светильник по яркости «ощущается» примерно так, как светит 100 ваттная лампочка с нитью накала.


style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="2457477584">

Светодиодный светильник на 8 ватт

Здравствуйте уважаемые коллеги. 

Одно из основных направлений в развитии новых отраслей хозяйства, это экономия электрической энергии — использование энергосберегающих технологий и приборов. Наиболее перспективный из них — светодиодное освещение. В продаже появилось много разнообразных светодиодных ламп и светильников. Одним из таких примеров — это электрический светильник на светодиодах. Такой светильник я изготовил около года назад для туалетной комнаты, он исправно работает до сих пор.

         Он изготовлен на основе корпуса от пришедшего в негодность старого светильника. В этом светильнике были установлены две лампочки по 60 ватт. Сам корпус маленький, лампочки сильно накалялись, а потому корпус внутри сильно деформировался и кое — где даже обуглился. Я решил  использовать этот корпус для постройки светодиодного светильника.
     
Для изготовления такого светильника я использовал соответствующий источник питания и одноваттные светодиоды.
Кто-то из вас уже в курсе, как применять светодиоды вместо электрических лампочек, а иные не знают об этом. Почитайте литературу и поищите в интернете. Материала на эту тему там много.

Основной плюс светодиода, это его, по сравнению с электрической лампочкой, повышенная светоотдача на единицу затраченной электрической мощности. Она примерно в 5 раз выше, чем у электрической нити накаливания лампочки.
То есть, к примеру, 12 одноваттных светодиодов (при затраченной электрической мощности  в 12 ватт) выдадут такой же световой поток, как электрическая лампочка на 60 ватт. Экономия электрической энергии при этом составит 80%.
Существенный минус светодиода — во время работы сильно нагревается его корпус. Рабочая температура корпуса светодиода должна быть не выше 50 градусов, иначе очень сильно сокращается рабочий ресурс светодиода. Поэтому светодиод  должен стоять на радиаторе достаточных размеров.
     И еще одно непременное условие — ток через светодиод не должен превышать его номинальное значение (для одноваттного светодиода 300 — 320 мА).
     Рекомендуется даже снизить рабочий ток светодиода на10%.
       При условии приемлемой температуры и сниженного тока  питания, светодиод может работать  много лет.
      Для своего первого светодиодного источника я выбрал  одноваттные светодиоды мощностью по одному ватту в  количестве 8 штук. Этого количества конечно маловато, но уж  так  получилось.

          Все устройство делится на два блока.
Первый блок — это источник питания. Я использовал самодельный ИБП  мощностью 25 ватт.
Вот ссылка:
"Двухтактный автогенератор — ИБП своими руками".


 

 

 

 

 

   Второй блок — это светодиоды на радиаторе. Светодиоды помещены и закреплены на радиаторе скобой с винтами.

      Привожу электрическую схему всего светильника.      У меня составлены две группы по четыре светодиода и электрически соединены по последовательно — параллельной схеме. Рабочее напряжение каждого светодиода 3,3 вольта.
Каждая группа рассчитана на напряжение: 3,3 В х 4 шт = 13,2 вольта.
Ток каждого последовательно соединенного светодиода необходимо установить не более 0,3 ампера.
    Рабочий ток светодиода устанавливается в каждой группе подбором сопротивления R1 или R2.    R1 и R2 состоят из трех резисторов по 1 Ому.
     Выходное напряжение источника питания должно быть побольше, около 15 вольт. Излишек напряжения выделится на резисторах сопротивлений R1 и R2.
     Электрическая мощность одной группы из четырех светодиодов:
    Р = 13.2 В х 0,3 А = 3,96 ватта.
     Мощность  двух групп: 3,96 х 2 = 7,92 ватт или около 8 ватт.

 Есть разные способы крепления светодиода на радиатор. Я пробовал крепить через звездочку. Получается не очень удобно и дорого по цене.
Попробовал свой вариант крепления светодиода  — тоже не очень удобно. Попробуйте свой вариант крепления.    

 

     Площадь радиатора для светодиода  нужна примерно 20 см. кв. на один  светодиод,  то  есть на  все  светодиоды:  8 шт. х 20 см. кв. = 160 см.кв...
     Я применил радиатор с запасом, благо — есть место для расположения радиатора и алюминиевый лист. Это к лучшему, меньше будут греться светодиоды.
Оба вывода светодиода не имеют гальванической связи с корпусом, а потому светодиоды могут располагаться на радиаторе  без изолирующих прокладок.
  Конструкция получилась грубоватой, но зато надежной.

     Проверим потребление мощности светильником от электрической сети 220 В. Ток потребления от сети около 0,1 ампера, напряжение сети 220 вольт.
      Мощность потребляемая светильником от сети: 220 В х 0,1 А = 22 Ватта.
У меня нет прибора для измерения силы света, отдаваемого светильником.  Я включал для сравнения разные электрические лампочки.

 Мой светильник из 8 светодиодов равнозначен по силе света электрической лампочке с нитью накала, около  50 ватт, при условии, что потребляет от сети всего 22 ватта.

          Ток через светодиоды я ограничивал сопротивлениями R1 и R2 на уровне 300 миллиампер (0,3 ампера) в каждой группе из четырех светодиодов. Настройка тока ведется при одновременно включенных группах. Для контроля тока, проходящего через группу светодиодов, достаточно измерить вольтметром падение напряжения на резисторе в 1 Ом в обеих группах.  При  токе  через  резистор  в  0,3 ампера, падение напряжения на нем будет:   0,3 А. х 1 Ом = 0,3 В.
      Добавляя или убавляя из цепи (замыкая перемычкой) дополнительный резистор можно подобрать ток в цепи, в каждой группе, в пределах 280 — 300 миллиампер.

     Если проводить регулировку тока по отдельности в каждой группе, то могут возникнуть ошибки в измерениях. Сопротивления R1 и R2 составляются из резисторов номиналом по 1 Ому и мощностью 0,5 — 1 ватт, включенных последовательно по 2 — 3 штуки в группе.

      Вы можете применить большее количество светодиодов, например 12 штук. Соответственно напряжение источника питания нужно будет увеличить (две группы включены параллельно по 6 светодиодов) до 23 вольт:
      3,3 В. х 6 шт. = 19,8 В.
     Плюс падение напряжения на резисторах около 3 вольт, итого — 23 вольта.

     Этот светодиодный светильник на 8 светодиодов работает у меня уже больше года, без поломок и замечаний.
     Это был мой первый светодиодный светильник, а потому недостаточно продуманы некоторые узлы и детали.
     Постараюсь исправиться.

Трансформатор для двухтактного ИБП

Трансформатор для двухтактного ИБП.

Для статьи: "Двухтактный ИБП своими руками"

     Трансформатор Тр2 можно намотать на ферритовом кольце, на Ш – образном сердечнике или на сердечнике  другой формы.

Сердечник трансформатора подбирается по требуемой мощности на выходе инвертора.

    Есть много различных формул и разных программ по расчету ферритовых трансформаторов для импульсных источников питания.   Я перепробовал различные способы расчета ферритовых трансформаторов. Не буду вдаваться в их достоинства и недостатки. Каждый выбирает свой вариант расчета ферритового сердечника для импульсного блока питания.

     Вот некоторые мои рассуждения по этому поводу.
     Во первых: рекомендуемые к использованию, в результате расчетов, ферритовые сердечники (кольца, Ш-образные, броневые) не всегда имеются в наличии в торговых точках.
     Во вторых: тот ферритовый магнитопровод, что мы можем достать, как правило, не имеет никаких обозначений на корпусе о его магнитной проницаемости.
     Вот и получается, что все с таким трудом проведенные выкладки и расчеты количества витков в обмотках ферритового трансформатора, из за неопределенности в магнитной проницаемости феррита, теряют ценность.

      Я подошел к подбору выходного ферритового трансформатора с чисто практической стороны.
     Из технической литературы приведу таблицу  ферритовых колец для использования в качестве высокочастотный трансформаторов.
В этой таблице дан размер магнитопровода, его поперечное сечение по сердечнику, размер окна.
     Произведение площадей, сечения магнитопровода и окна, дает возможность определить его габаритную мощность на частоте в 20 килогерц.
На другой частоте соответственно и мощности будут другие.
Ферритовые сердечники будут работать и на более высокой частоте, но увеличатся потери в магнитопроводе и КПД трансформатора уменьшится. Но ничего, для нашего случая частота автогенератора не превысит 45 — 50 КГц, это нормально.
     В нашем случае нужно подобрать ферритовый сердечник на мощность свыше 20 ватт. У меня есть ферритовое кольцо снятое со старой аппаратуры вполне подходящее под наш случай. Его размер: К28×18х8 (наружний диаметр 28, внутренний 18, толщина 8 мм.).
По таблице его габаритная мощность свыше 200 ватт, что более чем достаточно  для данного устройства. Не нужно стремиться брать ферритовое кольцо меньших размеров, это якобы уменьшает габариты устройства. Ничего подобного.
     Чем больше окно кольца, тем удобнее расположить в нем витки и не нужно стеснять себя в диаметре провода. Чем больше диаметр провода в первичной и вторичной обмоток, тем меньше потерь в проводах и стабильнее выходное напряжение. К тому же, с увеличением сечения магнитопровода,  уменьшается количество витков на вольт, то есть будет меньше витков во всех обмотках.
     Количество витков на 1 вольт у ферритового трансформатора зависит от сечения сердечника магнитопровода.
  Известная формула для определения количества витков на вольт при расчете обмоток трансформатора изготовленного из стальных листов и работающего на частоте 50 герц:
n = 50  /S
Где: n – количество витков на вольт;
S – площадь поперечного сечения сердечника в см. кв.

     Для расчета количества витков на вольт ферритового трансформатора на частоты свыше 20 килогерц, я применяю  немного видоизмененную формулу:

       n = 0,7 / S;
где: S – площадь поперечного сечения ферритового сердечника в см. кв...
Площадь поперечного сечения выбранного нами кольца К28×18х8 будет:
S = (D — d) / 2 x l = (28 — 18) / 2 x 8 = 10 / 2 x 8 = 40 мм. кв. или 0,4 см. кв..
Количество витков на 1 вольт выбранного мной ферритового магнитопровода:
n = 0,7 / S = 0,7 / 0,4 = 1,75 витка на 1 вольт.

     Тогда количество витков первичной обмотки трансформатора Тр2 будет:
w1 = n x U1 = 1,75 х 145 = 253,75 витка. Примем 254 витка.
Диаметр провода 0,25 0,35 мм. Чем больше диаметр провода, тем мощнее будет ИБП, но все должно быть в разумных пределах.
     Вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток w2-1 и w2-2, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение.
 Количество витков в каждой вторичной полуобмотке:
w2-1 = w2-2 = n x U2 = 1,75 х 15 = 26,25 витка.
С учетом падения напряжения на диодах Д9, Д10 количество витков во вторичной обмотке примем: w2-1 = w2-2 = 28 витков. Диаметр провода 0,6 — 0,7 мм.
     Напряжение обратной связи в обмотке w3 должно быть достаточным для работы генератора.  Для трансформатора Тр1 оно должно быть 6,5 вольт.
Количество витков в обмотке связи  w3 = n x 6,5 = 1,75 x 6,5 = 11,3 витка. Примем: w3 = 12 витков. Диаметр провода 0,3 мм.
     Трансформатор Тр2 будем мотать на ферритовом кольце по схеме приведенной на рисунке.

На рисунке показана последовательность намотки ферритового трансформатора.

     Ферритовое кольцо (рис. а) необходимо обмотать лакотканью или лучше  фторопластовой лентой (рис. б).
Поверх мотается первичная обмотка w1. На начало и конец провода, для жесткости, надевается хлорвиниловая трубочка и провод вместе с трубочкой закрепляется нитками.
     Витки обмотки необходимо равномерно распределить по всей длине кольца (рис.в).
 Для этого нужно заранее поверхность кольца разделить на секторы. Например на четыре сектора. Тогда в каждом секторе будет по 254 витка / 4 = 63,5 витков. Равномерно и последовательно намотав один сектор, переходим ко второму, еще 63,5 витка и т.д.

Идеальный случай, это  намотать обмотку виток к витку, что вряд ли получится.
     Начало и конец проводов обмотки не должны касаться друг друга, между ними надо сохранить промежуток в 2-3 мм... Это делается для избежания пробоя между витками начала и конца первичной обмотки.
     Намотка на кольцо производится с помощью самодельного челнока, который можно изготовить из медной проволоки, по форме как на рисунке.

     Предварительно рассчитав необходимую длину провода (количество витков в обмотке умноженное на длину одного витка, плюс длину выводов) с небольшим запасом, наматываем  на челнок.  Закрепляем начало провода обмотки , провод вместе с трубочкой, нитками на кольце и мотаем при помощи челнока.  При намотке провода на кольцо необходимо следить, чтобы провод не скручивался и не образовывались «барашки». Нужно запастись большим терпением и тогда все получится.
     Сначала процедура намотки кольца будет проходить с трудом, но по мере накопления опыта, работа ускорится.
     Поверхность намотанной первичной обмотки w1 необходимо обмотать лентой шириной 8 — 10 мм. из лакоткани или лучше фторопласта (рис. г).
     Далее мотается вторичная обмотка w2. Две полуобмотки w2-1 и w2-2 мотаются одновременно двумя проводами.
     Нужно определить длину каждого провода для w2-1 и w2-2. Предварительно измеряется длина одного витка, а затем умножается на количество витков, плюс 10 сантиметров на длину выводов, плюс запас 20 см.
       Провод для вторичной обмотки толстый и мотается без челнока, одновременно двумя проводами. Начала двух проводов закрепляются нитками, а затем виток за витком, двумя проводами продеваются в кольцо. Между началами и концами вторичных полуобмоток нужно оставить на кольце свободным расстояние 5-6 мм. В этот зазор  разместить витки обмотки w3
 Нужно стараться меньше гнуть провода и чтобы они оба не переплетались между собой.
     Необходимо так же равномерно распределить количество витков вторичной обмотки по всему кольцу, т.е. разбить количество витков на четыре сектора, как и в случае первичной обмотки. Необходимо мотать так, чтобы намотка уложилась в один ряд по всей длине, как на рисунке д).
Конец одной полуобмотки (w2-1) спаять с началом другой полуобмотки (w2-2). Получится полная обмотка w2 с выводом посередине (рис. д).
     Обмотка обратной связи w3 мотается на первичную обмотку в одном слое с вторичной w2. Мотать ее поверх обмотки w2 нельзя, так как это может повлиять на режим автогенерации.

УДАЧИ ВАМ!!!!

Двухтактный ИБП своими руками

Двухтактный ИБП своими руками





     Изготовим простой, но достаточно надежный преобразователь – инвертор своими руками. Рабочая схема такого инвертора или, говоря по другому, импульсного блока питания ИБП, изображена на рисунке. Эта схема является классической и с небольшими изменениями и дополнениями повсеместно используется.
      Своей целью в рекомендации к изготовлению этого преобразователя я считаю изготовление простого и доступного для каждого начинающего электрика – любителя, электронного прибора. При некотором практическом  навыке это несложно, хотя и придется приложить немного усилий и «потратить нервов».


     Зададимся целью создать источник питания постоянного напряжения на 15 вольт и мощностью 20 ватт в нагрузке. Можно задаться любым выходным напряжением и мощностью.
     Схема состоит из нескольких узлов: выпрямителя, устройства запуска, генератора импульсов, выходного устройства.

     Выпрямитель. Представляет из себя преобразователь переменного напряжения 220 вольт 50 герц в постоянное напряжение 310 вольт. Резистор R1 служит для ограничения первоначального броска тока заряда конденсатора С1. Переменное напряжение выпрямляется диодами D1 – D4 и сглаживается электролитическим конденсатором С1.

     Устройство запуска представляет из себя генератор пилообразного напряжения и состоит из резистора R2 конденсатора С2 и стабилитрона D7.

Импульсы  от этого генератора подаются на базу ключевого транзистора Т2.
Генератор запускающих импульсов работает только в момент пуска, а потом выключается.
     Генератор прямоугольных импульсов преобразует постоянное напряжение 310 вольт в переменное напряжение высокой частоты 30 — 45 килогерц.

Трансформатор Тр1 служит для подачи импульсов управления на базы ключевых транзисторов Т1 и Т2.
Выходной трансформатор Тр2 преобразует высокое переменное напряжение в низкое выходное переменное напряжение (согласно коэффициента трансформации).

     Выходное устройство, это два выпрямительных диода (Д9 и Д10) и сглаживающие конденсаторы (С5 и С6).

     Сразу после включения питания 220 вольт, начинает работать устройство запускающих импульсов, представляющий из себя генератор пилообразного напряжения (R2, С2, Д7) (точка 1). От него запускающие импульсы поступают на базу транзистора  Т2 (точка 2). Происходит запуск автогенератора.

      Ключевые транзисторы открываются поочередно и в первичной обмотке выходного трансформатора  Тр2, включенной в диагональ моста (Т1,Т2 – С3,С4), образуется переменное напряжение прямоугольной формы (точка 3).

     С вторичной обмотки трансформатора Тр2 снимается выходное напряжение, выпрямляется диодами Д9, Д10 (двухполупериодное выпрямление) и сглаживается конденсаторами С5 и С6. На выходе получается постоянное напряжение заданной величины.

     Предпочтение такой схемы двухполупериодного выпрямления ( с двумя диодами), перед схемой с помощью мостика, состоит в большем КПД выпрямительного устройства.

     Рабочее напряжение между коллектором и эмиттером на транзисторах Т1 и Т2, не  превышает напряжения питания 310 вольт.
     Откуда берутся эти 310 вольт?

     Действующее значение переменного напряжения в сети Uд = 220 вольт, а амплитудное значение напряжения равно: Uа = Uд  х √2 = 220 х 1,41 = 310 вольт.
     Электролитический конденсатор С1 заряжается до амплитудного значения этого напряжения Uа = 310 В.
     В рабочем состоянии, под нагрузкой, это напряжение падает до величины, примерно 290 – 295 вольт. Это напряжение также зависит от емкости конденсатора С1. Чем больше емкость С1, тем  напряжение на конденсаторе ближе к 310 вольтам.
     Напряжение на первичной обмотке ферритового трансформатора Тр2 составляет половину напряжения питания. Примем, для расчета, напряжение на С1 — 290 вольт. Один конец первичной обмотки соединен со средней точкой делителя из конденсаторов С3 и С4, которая имеет потенциал равный U = 290/2 = 145 вольт, то есть половину Uпит. Второй конец обмотки w1 (точка 3) — переключаемый узел эмиттер — коллектор силовых транзисторов Т1 и Т2.
На напряжение питания U = 145 вольт мы и будем рассчитывать выходной ферритовый трансформатор Тр2, об этом необходимо помнить.
     Генератор импульсов работает в режиме автогенерации. В этой схеме задействована цепь обратной связи ОС по напряжению (Тр2, w3 – R5 – Тр1, w3). Напряжение обратной связи с обмотки w3 выходного трансформатора Тр2 поступает на обмотку w3 трансформатора Тр1 через гасящий резистор R5. С обмоток w1 и w2 трансформатора Тр1 поступают разнополярные импульсы управления на базы транзисторов Т1 и Т2.
     Генератор импульсов самостоятельно, без устройства запускающего импульса, заработать не может.
      Трансформатор Тр1 наматывается на ферритовом кольце К10×6х4 (наружный диаметр 10 мм, внутренний диаметр 6 мм, ширина кольца 4 мм) марки НМ2000.
     Количество витков в обмотках: w1 = w2 = 7 витков, w3 = 21 витков.     Диаметр провода 0,3 – 0,4 мм в хорошей изоляции. Обмотки w1 и w2 мотать одновременно двумя проводами. Обмотки w1, w2 и w3 равномерно мотать по всему сердечнику. Сначала намотать обмотку w3, а затем поверх обмотки w1 и w2.
     Желательно как то пометить начала и концы этих обмоток, чтобы не перепутать. Я обычно мотаю обмотки w1 и w2 проводом с разным цветом изоляции. Начала обмоток пометить маркером или надеть колечки из хлорвиниловой трубочки подходящего диаметра.
Подключать эти обмотки к базам транзисторов необходимо в разной полярности: начало w1 к базе Т1, начало w2 к эмиттеру Т2; конец w1 к эмиттеру Т1, конец w2 к базе Т2.
     Отнеситесь к этому очень внимательно.

     Трансформатор Тр2 можно намотать на ферритовом кольце, на Ш – образном сердечнике или П — образной формы. Пример построения Тр2 на ферритовом сердечнике Ш — образной формы  смотрите здесь.
     Пример построения трансформатора Тр2 на ферритовом кольце смотрите в статье: «Трансформатор для двухтактного ИБП, на ферритовом кольце.». 

Перечень деталей схемы:
     Резисторы: R1 – 27 Ом, 1 ватт; R2 – 470 Ком; R3 = R4 = 8 Ом; R5 – 50 — 100 Ом. любой мощности.
     Конденсаторы: С1 – 50 МкФ  350 В; С2 – 47 нФ 250 В; С3, С4 – 200 нФ 250 В; С5 – 1,0 МкФ  50 В керамический; С6 – 100 МкФ.
     Диоды: Д1 – Д4, Д5, Д6, Д8 — N4007; Д7 – динистор DB3; Д9, Д10 — КД213 или другие с частой до 100 КГц и током не ниже 3 ампер.
     Транзисторы: Т1, Т2 – 13003, 700 В, 1,6 А или 13005, этот транзистор помощнее.
Транзисторы лучше поставить на два небольшие радиатора по 5 — 8 см.кв., чтобы не грелись.
     Трансформаторы:
     Тр1 — ферритовое кольцо К10×6х4, НМ2000, w1 = w2 = 7 витков, w3 = 21 витков, провод 0,3 – 0,4 мм.
     Тр2 — ферритовое кольцо К28×18х8, НМ2000;
     w1 – 254 витков провода 0,25 — 0,35 мм.;
     w2-1 и w2-2 по 28 витков провода 0,6- 0,7 мм.;
     w3 – 12 витков провода 0,3 мм.
Размеры кольца рассчитаны на мощность побольше 20 ватт. но это неплохо, будет запас по диаметру провода и его  размещению  в окне ферритового кольца.
     Если нет такого ферритового  кольца, можно взять кольцо с  размерами побольше. Количество витков в обмотках можно оставить то же, а диаметры проводов в обмотках немного увеличить. Тогда  мощность инвертора увеличится.

Наладка схемы двухтактного преобразователя – инвертора.

     Перед включением устройства в сеть необходимо проверить все соединения проводов и деталей, согласно электрической схемы. Во избежание пробоя силовых транзисторов Т1 и Т2 в случае неправильного соединения проводов, в разрыв сети 220 вольт временно включают электрическую лампочку на 220 вольт, мощностью 40 -60 ватт. После наладки схемы, ее отключают.
     Еще раз проверить подключение обмоток w1 и w2 трансформатора Тр1 к базам транзисторов Т1, Т2 на полярность включения.
     На выход преобразователя нужно подключить маломощную лампочку на 15 — 24 вольта, 0,1 ампера, для контроля работы устройства питания. В последующем ее можно будет снять.
      Включаем питание 220 вольт на вход схемы. Если все соединения проведены правильно, лампочка  "Л" должна загореться, инвертор работает!
     Если же лампочка не загорелась, генератор не работает. Необходимо поменять полярность подключения обратной связи на трансформаторе Тр2 (w3, точки 4, 5). Значение резистора  R5 примите 75 Ом.

     После этого все должно работать.
Постоянное напряжение на выходе инвертора  около 15 вольт, ток нагрузки до 1,5 ампера.
       Внимание! Изготовленный вами инвертор собран по простой схеме и не имеет никаких защит ни по напряжению, ни по току. Поэтому его нельзя перегружать свыше 20 -30 ватт! Имейте это в виду!




Страница 1 из 612345...Последняя »