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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 12V 할로겐 램프용 전자 변압기 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 기사에서는 실제로 12V 할로겐 램프에 전원을 공급하기 위한 펄스 강압 변환기인 소위 전자 변압기에 대해 설명하며, 개별 요소와 특수 마이크로 회로를 사용하는 두 가지 버전의 변압기가 제안됩니다. 사실 할로겐 램프는 기존의 백열등을 보다 발전시킨 것입니다. 기본적인 차이점은 할로겐 화합물 증기를 램프 전구에 추가하여 램프 작동 중에 필라멘트 표면에서 금속의 활성 증발을 차단한다는 것입니다. 이를 통해 필라멘트를 더 높은 온도로 가열할 수 있어 더 높은 광 출력과 더 균일한 방출 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. 또한 램프 수명이 연장됩니다. 이러한 기능과 기타 기능 덕분에 할로겐 램프는 가정용 조명 등에 매우 매력적입니다. 230V 및 12V의 다양한 전력의 다양한 할로겐 램프가 상업적으로 생산되고 있으며, 12V 공급 전압의 램프는 전기적 안전성은 말할 것도 없고 230V 램프에 비해 기술적 특성이 더 우수하고 수명이 더 깁니다. 230V 네트워크에서 이러한 램프에 전원을 공급하려면 전압을 줄여야 합니다. 물론 기존의 네트워크 강압 변압기를 사용할 수 있지만 비용이 많이 들고 비실용적입니다. 가장 좋은 해결책은 230V/12V 강압 변환기를 사용하는 것입니다. 전자 변압기 또는 할로겐 변환기와 같은 경우에 종종 언급됩니다. 이 기사에서는 이러한 장치의 두 가지 변형에 대해 설명하며 둘 다 20 ... 105 와트의 부하 전력을 위해 설계되었습니다. 강압 전자 변압기를 위한 가장 간단하고 가장 일반적인 회로 솔루션 중 하나는 정전류 피드백이 있는 하프 브리지 변환기이며 그 회로는 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX. 장치가 네트워크에 연결되면 커패시터 C3 및 C4는 네트워크의 진폭 전압으로 빠르게 충전되어 연결 지점에서 전압의 절반을 형성합니다. R5C2VS1 회로는 트리거 펄스를 생성합니다. 커패시터 C2 양단의 전압이 디니 스터 VS1 (24.32V)의 개방 임계 값에 도달하자마자 개방되고 순방향 바이어스 전압이 트랜지스터 VT2의베이스에 적용됩니다. 이 트랜지스터가 열리고 전류가 회로를 통해 흐릅니다. 커패시터 C3 및 C4의 공통점, 변압기 T2의 1차 권선, 변압기 T2의 권선 III, 트랜지스터 VT1의 컬렉터-에미터 섹션, 다이오드 브리지 VD1의 음극 단자. 변압기 T2의 권선 II에는 트랜지스터 VT1를 열린 상태로 유지하는 전압이 나타나고 권선 I의 역 전압은 트랜지스터 VT1의베이스에 적용됩니다 (권선 I 및 II는 역상). 변압기 T1의 권선 III을 통해 흐르는 전류는 빠르게 포화 상태로 만듭니다. 결과적으로 권선 I 및 II T2의 전압은 XNUMX이 되는 경향이 있습니다. 트랜지스터 VTXNUMX가 닫히기 시작합니다. 거의 완전히 닫히면 변압기가 포화 상태에서 벗어나기 시작합니다.
트랜지스터 VT2를 닫고 변압기 T1의 포화 상태를 종료하면 EMF 방향이 변경되고 권선 I 및 II의 전압이 증가합니다. 이제 트랜지스터 VT1의 베이스에 순방향 전압이 인가되고 VT2의 베이스에 역방향 전압이 인가됩니다. 트랜지스터 VT1이 열리기 시작합니다. 전류는 회로를 통해 흐를 것입니다 : 다이오드 브리지 VD1의 양극 단자, 컬렉터 - 이미 터 섹션 VT1, 권선 III T1, 변압기 T2의 3 차 권선, 커패시터 C4 및 C4의 공통점. 그리고 이 과정을 반복하면 부하에 전압의 후반 반파가 형성된다. 시작 후 VD2 다이오드는 커패시터 CXNUMX를 방전 상태로 유지합니다. 변환기는 평활화 산화물 커패시터를 사용하지 않기 때문에 (백열등에서 작업 할 때는 필요하지 않으며 반대로 그 존재는 장치의 역률을 악화시킵니다) 정류 된 전원의 반주기가 끝날 때 전압, 생성이 중지됩니다. 다음 반주기가 도래하면 발전기가 다시 시작됩니다. 전자 변압기의 작동 결과 30 ... 35 kHz의 주파수를 가진 정현파 모양에 가까운 발진 (그림 2)이 출력에서 형성되고 100 Hz의 주파수를 가진 버스트가 이어집니다 (그림 3). . 삼).
이러한 변환기의 중요한 기능은 부하 없이는 시작되지 않는다는 것입니다. 이 경우 III T1 권선을 통과하는 전류가 너무 작아서 변압기가 포화되지 않고 자체 생성 프로세스가 실패하기 때문입니다. 이 기능은 유휴 보호를 불필요하게 만듭니다. 그림에 표시된 장치. 1 등급은 20W 이상의 부하 전력에서 안정적으로 시작됩니다. 무화과에. 도 4는 노이즈 억제 필터와 부하의 단락 보호 장치가 추가된 개선된 전자 변압기의 다이어그램을 보여준다. 보호 장치는 트랜지스터 VT3, 다이오드 VD6, 제너 다이오드 VD7, 커패시터 C8 및 저항 R7-R12에 조립됩니다. 부하 전류의 급격한 증가는 변압기 T1의 권선 I 및 II의 전압을 공칭 모드에서 3...5V에서 단락 회로 모드에서 9...10V로 증가시킵니다. 결과적으로 트랜지스터 VT3을 기준으로 0,6V의 바이어스 전압이 나타나고 트랜지스터는 시작 회로 커패시터 C6을 열고 분로합니다. 결과적으로 정류 전압의 다음 반주기에서 발전기가 시작되지 않습니다. 커패시터 C8은 약 0,5초의 보호 종료 지연을 제공합니다.
전자 강압 변압기의 두 번째 버전이 그림에 나와 있습니다. 5. 트랜스포머가 하나도 없기 때문에 반복하기가 더 쉬우면서도 더 기능적입니다. 이것은 또한 하프 브리지 변환기이지만 특수 IR2161S 칩에 의해 제어됩니다. 필요한 모든 보호 기능은 저전압 및 고전압, 유휴 모드 및 부하의 단락, 과열로부터 마이크로 회로에 내장되어 있습니다. IR2161S에는 0초 동안 11,8에서 1V로 켜졌을 때 출력 전압이 부드럽게 증가하는 소프트 스타트 기능도 있습니다. 이것은 램프의 차가운 필라멘트를 통한 급격한 전류 서지를 제거하여 서비스 수명을 크게, 때로는 여러 번 증가시킵니다.
첫 번째 순간과 정류 전압의 각 후속 반주기가 도착하면 VD3 제너 다이오드의 파라 메트릭 스태빌라이저에서 VD2 다이오드를 통해 마이크로 회로에 전원이 공급됩니다. 위상 전원 조정기(조광기)를 사용하지 않고 230V 네트워크에서 직접 전원을 공급하는 경우 R1-R3C5 회로가 필요하지 않습니다. 작동 모드로 들어간 후 마이크로 회로는 d2VD4VD5 회로를 통해 하프 브리지 출력에서 추가로 전원을 공급받습니다. 시작 직후 미세 회로의 내부 클럭 생성기 주파수는 약 125kHz로 출력 회로 C13C14T1의 주파수보다 훨씬 높기 때문에 변압기 T1의 8 차 권선 전압이 작아집니다. 미세 회로의 내부 발진기는 전압에 의해 제어되며 주파수는 커패시터 CXNUMX 양단의 전압에 반비례합니다. 전원을 켠 직후이 커패시터는 마이크로 회로의 내부 전류원에서 충전되기 시작합니다. 전압 증가에 비례하여 미세 회로 발생기의 주파수가 감소합니다. 커패시터의 전압이 5V에 도달하면(스위치를 켠 후 약 1초) 주파수는 약 35kHz의 작동 값으로 감소하고 변압기 출력의 전압은 공칭 값 11,8V에 도달합니다. 소프트 스타트가 구현되는 방식은 완료 후 DA1 마이크로 회로가 DA3의 핀 1을 사용하여 출력 전력을 제어할 수 있는 작동 모드로 전환됩니다. 커패시터 C8과 병렬로 100kOhm의 가변 저항을 연결하면 DA3의 핀 1에서 전압을 변경하여 출력 전압을 제어하고 램프의 밝기를 조정할 수 있습니다. DA3 칩의 1번 핀 전압이 0에서 5V로 변경되면 생성 주파수가 60에서 30kHz로 변경됩니다(60V에서 0kHz가 최소 출력 전압이고 30V에서 5kHz가 최대 출력 전압임). DA4 칩의 CS 입력(핀 1)은 내부 오류 신호 증폭기의 입력이며 하프 브리지 출력에서 부하 전류 및 전압을 제어하는 데 사용됩니다. 예를 들어 단락 중에 부하 전류가 급격히 증가하는 경우 전류 센서-저항 R12 및 R13, 따라서 DA4의 핀 1에서 전압 강하가 0,56V를 초과하면 내부 비교기가 전환됩니다. 클록 생성기를 중지합니다. 부하 차단 시 하프 브리지 출력 전압이 트랜지스터 VT1 및 VT2의 최대 허용 전압을 초과할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 저항 용량 분배기 C7R10는 VD9 다이오드를 통해 CS 입력에 연결됩니다. 저항 R9 양단 전압의 임계값을 초과하면 생성도 중지됩니다. IR2161S 칩의 작동 모드는 [1]에서 자세히 설명합니다. 예를 들어 간단한 계산 방법 [2]을 사용하여 두 옵션에 대한 출력 변압기 권선의 권선 수를 계산할 수 있습니다. 카탈로그 [3]를 사용하여 전체 전력에 적합한 자기 회로를 선택할 수 있습니다. [2]에 따르면 XNUMX차 권선의 권수는 다음과 같습니다. NI = (유씨맥스티0 최대) / (2 S B최대), 어디서 유씨맥스 - 최대 주전원 전압, V; 티0 최대 - 트랜지스터 개방 상태의 최대 시간, µs S - 자기 회로의 단면적, mm2; 비최대- 최대 유도, Tl. XNUMX차 권선의 권수 NII = NI /케이 여기서 k는 변환 비율이며 우리의 경우 k = 10을 취할 수 있습니다. 전자 변압기의 첫 번째 버전의 인쇄 회로 기판 도면 (그림 4 참조)이 그림 6에 나와 있습니다. 7, 요소의 위치 - 그림에서. 8. 조립된 보드의 모습은 Fig. 1,5. 커버. 전자 변압기는 1mm 두께의 한쪽면이 적층된 유리 섬유로 만든 보드에 조립됩니다. 표면 실장을 위한 모든 요소는 인쇄된 도체의 측면에 설치되고 출력 요소는 보드의 반대쪽에 있습니다. 대부분의 부품(트랜지스터 VT2, VT1, 변압기 T1, 발전기 VS1, 커패시터 C5-C9, C10, C8)은 Tridonic PC4x18 T8, Fintar 236/418, Cimex CSVT 418P, Komtex EFBL236 / 418, TDM Electric EB-T8-236 / 418 등은 유사한 회로 및 요소 기반을 가지고 있기 때문입니다. 커패시터 C9 및 C10은 높은 펄스 전류 및 최소 400V의 교류 전압을 위해 설계된 금속 필름 폴리프로필렌입니다. 다이오드 VD4 - 그림에서 허용 가능한 역 전압이 최소 11V인 모든 고속 다이오드. 150.
변압기 T1은 자기 투자율이 2300 ± 15%이고 외경이 10,2mm, 내경이 5,6mm, 두께가 5,3mm인 환형 자기 회로에 감겨 있습니다. 권선 III(5-6)에는 1회 권선, 권선 I(2-3) 및 II(4-0,3)-직경 1mm의 와이어 2회가 포함됩니다. 권선 3-4 및 10-15의 인덕턴스는 2...25 µH여야 합니다. 출력 트랜스포머 T13는 비자성 갭이 없는 N13 재질의 EV27/76/5(Epcos) 자기 회로에 감겨 있습니다. 0,2차 권선에는 100x0,08mm 와이어가 12회 감겨 있습니다. 10차 권선에는 1x19mm 리츠 와이어가 8회 감겨 있습니다. 5차 권선의 인덕턴스는 30 ±130% mH입니다. 간섭 억제 필터 L0,25의 인덕터는 E30/40/1 자기 코어, 재료 N2에 감겨 있으며 각 권선에는 직경 XNUMXmm의 와이어가 XNUMX회 감겨 있습니다. 크기에 적합한 XNUMX ~ XNUMXmH의 인덕턴스를 가진 표준 XNUMX권선 초크를 사용할 수 있습니다. 커패시터 CXNUMX, CXNUMX는 X급을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 변압기의 두 번째 버전의 인쇄 회로 기판 도면 (그림 5 참조)이 그림 9에 나와 있습니다. 10, 요소의 위치 - 그림에서. 11. 보드는 한쪽면이 유리 섬유로 적층되어 있으며 표면 실장용 요소는 인쇄된 도체의 측면에 있고 출력 요소는 반대쪽에 있습니다. 완성된 장치의 모습은 Fig. 12 및 그림. XNUMX. 출력 변압기 T1은 링 자기 회로 R29.5(Epcos), 재질 N87에 감겨 있습니다. 81차 권선에는 직경 0,6mm의 와이어 8회, 3차 권선에는 1x18mm 와이어 10회가 포함됩니다. 200차 권선의 인덕턴스는 10 ±1% mH이고 150차 권선은 1 ±2% mH입니다. 변압기 T16은 최대 18W의 최대 전력으로 계산되었으며 이러한 부하를 연결하려면 트랜지스터 VTXNUMX 및 VTXNUMX를 방열판에 설치해야 합니다(XNUMX ~ XNUMXmm 면적의 알루미늄 판).2, 1,5 ~ 2mm 두께. 그러나이 경우 인쇄 회로 기판의 해당 변경이 필요합니다. 또한 출력 변압기는 장치의 첫 번째 버전에서 사용할 수 있습니다(다른 핀 배열을 위해 보드에 구멍을 추가해야 함). 트랜지스터 STD10NM60N(VT1, VT2)은 IRF740AS 또는 이와 유사한 것으로 대체할 수 있습니다. 제너 다이오드 VD2는 최소 1W의 전력을 가져야 하며 안정화 전압은 15,6 ... 18V입니다. 커패시터 C12는 정격 DC 전압 1000V용 디스크 세라믹이 바람직합니다. 커패시터 C13, C14는 금속 필름 폴리프로필렌입니다. 높은 펄스 전류 및 400V 이상의 AC 전압을 위해 설계되었습니다. 각 저항 회로 R4-R7, R14-R17, R18-R21은 적절한 저항 및 전력의 출력 저항 하나로 교체할 수 있지만 인쇄 회로 기판을 변경해야 합니다.
문학
저자: V. 라자레프
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