Понижающий трансформатор с 220 на 12 Вольт

Трансформатор – статичное электромагнитное устройство для преобразования переменного тока напряжения U₁ в переменный ток напряжения U₂, той же частоты.

Основными элементами конструкции являются:

1. Магнитопровод, собранный из тонких листов электротехнической стали;
2. Обмотки, выполненные медными или алюминиевыми проводами;
3. Каркас для обмоток;
4. Изоляция;
5. Контактные вывода высокого и низкого напряжения (ВН и НН);
6. Каркас для монтажа.

Виды и строение трансформаторов на 12В

Современная промышленность выпускает два основных типа трансформаторов:

1. Электромагнитные, или, как их еще называют, тороидальные. Такое название возникло из-за их формы, то есть кольца (или тороида), на котором установлена обмотка из большого количества витков медной проволоки. Они обладают значительным запасом надежности, а их цена достаточно невысока. Главный недостаток – большие размеры и вес (около 3-3,5 кг), что ограничивает их использование в системах освещения подвесных потолков, мебели и компактных лампах. Для них также характерны сильная восприимчивость к скачкам напряжения и перегрев.
2. Электронные, или импульсные. Их явное преимущество – небольшие размеры, малый вес и наличие стабилизатора напряжения, что увеличивает срок службы подключенных к нему приборов. Большинство моделей импульсных трансформаторов обладает защитой от короткого замыкания, плавным пуском и отсутствием перегревания. Вследствие своих параметров такие приборы чаще всего используют для монтажа систем освещения в подвесных и натяжных потолках и мебели.

Электронный трансформатор преобразует 200 в 12 вольт

Принцип действия электронных трансформаторов заключается в преобразовании 220 вольт в 12 посредством электроники и полупроводниковых элементов.

Один из незначительных недостатков трансформаторов такого типа состоит в том, что их запрещено включать в сеть, если к ним не подключена достаточная нагрузка. Данный параметр указывается на корпусе изделия и в большинстве случаев составляет от 40 Вт.

Допустим, у нас такие параметры:

1. Окно в высоту 53 мм, в ширину – 19 мм.
2. Каркас изготавливается из текстолита.
3. Верхние и нижние щеки: 50 мм, каркас 17,5 мм, следовательно, окно имеет размер 50 х 17,5 мм.

Далее, нужно произвести расчет диаметра проводов. Допустим, нужно, чтобы мощность была равной 170 Вт. При этом на сетевой обмотке ток будет равен 0,78 А (мощность делим на напряжение). В конструкции плотность тока оказывается равной 2 А/кв. мм. Имея эти данные, можно вычислить, что нужно применять провод диаметром 0,72 мм. Допускается использовать и 0,5 мм, 0,35 мм, но ток при этом будет меньше.

Отсюда можно сделать вывод, что для питания радиоаппаратуры на лампах, например, нужно намотать 950-1000 витков для высоковольтной обмотки. Для накала – 11-15 витков (провод только нужно использовать большего диаметра, зависит от числа ламп). Но все эти параметры можно найти и опытным путем, о котором будет рассказано дальше.

Виды преобразователей и их устройство

Трансформатор представляет собой изделие, состоящее из двух основных частей:

• сердечника, собранного из электротехнической стали;
• обмоток, выполненных в виде витков из проводникового материала.

Его работа основана на появлении электродвижущей силы в замкнутом проводящем контуре. При протекании по первичной обмотке переменного тока образовываются переменные линии магнитного потока. Эти линии пронизывают сердечник и все обмотки, на которых появляется электродвижущая сила. Когда вторичная обмотка находится под нагрузкой, то под действием этой силы начинает протекать ток.

Значение разности потенциалов будет определяться отношением количества витков первичной обмотки и вторичной. Таким образом, изменяя это соотношение, можно получить любое значение.

Для снижения значения напряжения количество витков во вторичной обмотке делается меньше. Стоит отметить, что описанное выше работает только при подаче на первичную обмотку переменного тока. При использовании постоянного тока создаётся постоянный магнитный поток, который не наводит ЭДС и энергия передаваться не будет.

Бестрансформаторный преобразователь с 220 на 12 вольт

Такие устройства питания называют импульсными. Главной частью такого устройства обычно является специализированная микросхема (широтно-импульсный модулятор).

Инвертирование 220 в 12 вольт происходит следующим образом. Сетевое напряжение поступает на выпрямительную цепь, а далее сглаживается ёмкостью номиналом 300-400 вольт. Затем выпрямленный сигнал с помощью транзисторов преобразуется в высокочастотные прямоугольные импульсы с требуемой скважностью. Преобразователь импульсного типа за счёт применения инвертирующей схемы, выдаёт на выходе стабильное напряжение. При этом преобразование происходит как с гальванической развязкой от выходных цепей, так и без неё.

В первом случае используется импульсный трансформатор, на который поступает высокочастотный сигнал до 110 кГц.

При изготовлении сердечника используют ферромагнетики, что ведёт к снижению веса и размеров. Во втором вместо трансформатора используется фильтр нижних частот.

Преимущества импульсных источников заключаются в следующем:

1. малый вес;
2. улучшенный КПД;
3. дешевизна;
4. наличие встроенной защиты.

К недостаткам относят то, что используя в работе высокочастотные импульсы, устройство само создаёт помехи. Это требует устранения и приносит усложнения электрических схем.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Чтобы понизить напряжение постоянного тока из 24 Вольт в 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор. Такая необходимость может возникнуть, если нужно запитать 12 В нагрузку от бортовой сети автобуса или грузовика напряжением в 24 В. Кроме того вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто изменяется. Даже в авто и мотоциклах с бортовой сетью в 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К ней можно подключить нагрузку током до 1-1,5А. Чтобы усилить ток, можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного снизится – на 0,5В.

Подобным образом можно использовать LDO-стабилизаторы, это такие же линейные стабилизаторы напряжения, но с низким падением напряжения, типа AMS-1117-12v.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения аналогичны L7812 и КРЕНкам. Также эти варианты подойдут и для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например на базе ИМС LM2596. На плате подписаны контактные площадки In (вход +) и (- Out выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото сверху в правой части вы видите многооборотный потенциометр синего цвета.

Импульсный преобразователь 12-220В на 300 Вт

Эта схема проста, детали доступны, большинство из них можно извлечь из блока питания для компьютера или купить в любом радиотехническом магазине. Достоинство схемы — простота реализации, недостаток — неидеальная синусоида на выходе и частота выше стандартных 50 Гц. То есть, к данному преобразователю нельзя подключать устройства, требовательные к электропитанию. К выходу напрямую можно подключать не особ чувствительные приборы — лампы накаливания, утюг, паяльник, зарядку от телефона и т.п.

Представленная схема в нормальном режиме выдает 1,5 А или тянет нагрузку 300 Вт, по максимуму — 2,5 А, но в таком режиме будут ощутимо греться транзисторы.

Преобразователь напряжения 12 220 В: схема преобразователя на основе ШИМ-контролллера

Построена схема на популярном ШИМ-контроллере TLT494. Полевые транзисторы Q1 Q2 надо размещать на радиаторах, желательно — раздельных. При установке на одном радиаторе, под транзисторы уложить изолирующую прокладку. Вместо указанных на схеме IRFZ244 можно использовать близкие по характеристикам IRFZ46 или RFZ48.

Частота в данном преобразователе 12 В в 220 В задается резистором R1 и конденсатором C2. Номиналы могут немного отличаться от указанных на схеме. Если у вас есть старый нерабочий беспербойник для компьютера, а в нем — рабочий выходной трансформатор, в схему можно поставить его. Если трансформатор нерабочий, из него извлечь ферритовое кольцо и намотать обмотки медным проводом диаметром 0,6 мм. Сначала мотается первичная обмотка — 10 витков с выводом от середины, затем, поверх — 80 витков вторичной.

Как уже говорили, такой преобразователь напряжения 12-220 В может работать только с нагрузкой, нечувствительной к качеству питания. Чтобы была возможность подключать более требовательные устройства, на выходе устанавливают выпрямитель, на выходе которого напряжение близко к нормальному (схема ниже).

Для улучшения выходных характеристик добавляют выпрямитель

В схеме указаны высокочастотные диоды типа HER307, но их можно заменить на серии FR207 или FR107. Емкости желательно подобрать указанной величины.

Подключение при помощи обычного трансформатора

Использование обычного трансформатора в комплекте с диодным мостом и сглаживающим пульсации конденсатором является неплохим альтернативным вариантом питания светодиодных приборов. Схема работает в обычном режиме — трансформатор понижает напряжение до нужного значения, диодный мост выпрямляет его, а конденсатор устраняет пульсации, окончательно стабилизируя график.

Однако, у такой схемы есть серьезный недостаток — она не способна ограничивать силу тока. То есть, при последовательном подключении лампочек будет теряться яркость свечения — одно значение напряжения будет делиться на число светодиодных ламп. Если включить их параллельно, напряжение на каждой будет одинаковым, но ток потребления возрастет вдвое.

Важно! Если потребителей будет достаточно много, есть серьезная опасность сжечь источник питания (и хорошо, если дело ограничится только им). Это обстоятельство делает расчет и подключение блока питания на базе трансформатора довольно ответственным делом.

При подключении важно не перепутать контакты на обмотках трансформатора. Их предварительно прозванивают и отмечают маркером, чтобы не перепутать. Диодный мост либо собирают из отдельных элементов, либо используют готовые полупроводниковые сборки. При этом, важно сразу уточнить, какой тип имеется в наличии, так как существуют полумосты и полноценные сборки. Первые дают низкое напряжение и очень сильные пульсации, поскольку оставляют только колебания одной стороны графика. Вторые более предпочтительны, их график ровнее, а напряжение может быть выше.

Почему нельзя использовать ЭТ со светодиодными лампами

Есть пять причин, по которым нельзя обеспечивать питание светодиодных ламп, используя стандартные электронные трансформаторы:

• Светодиодные лампы предусматривают необходимость постоянного напряжения, что обусловлено их нелинейной вольтамперной характеристикой и чувствительностью к любым отклонениям от номинального показателя напряжения. При малейшем превышении такие лампы в итоге могут быстро выйти из строя.
• Электронные трансформаторы являются источниками переменного напряжения с высокой частотой, а показатели всплесков и пиков в некоторых ситуациях достигают 40В, что в итоге часто приводит к полной поломке светодиодов или же драйверов, использующихся в конструкции современных LED-ламп. Помимо этого, подобный подход чреват их нестабильной работой.
• Электронные трансформаторы отличаются наличием в них минимальной нагрузки. Таким образом, если нагрузка подключенной лампы не будет достигать уровня, указанного на блоке питания, трансформатор может вообще не начать работать или же будет работать с повышенными пульсациями, отключаться. Это является критичным моментом, так как потребляемая мощность галогенных ламп значительно превышает аналогичные показатели у светодиодных.
• Блоки питания, предназначенные для энергоснабжения светодиодных ламп, обеспечивают стабилизированное и постоянное напряжение.
• Галогенные лампы отличаются непривередливостью к тому, идет через сеть постоянный или переменный ток. Роль играет только его напряжение. В связи с этим их можно подключать к любым источникам питания.

Классические электронные трансформаторы не могут использоваться в качестве источника питания любых светодиодных светильников. При замене ламп нужно будет обязательно подбирать специальный блок, обеспечивающий стабилизированное напряжение. Если проигнорировать это, можно столкнуться с преждевременным выходом из строя всех ламп.

Принцип работы

В переводе с латинского языка слово transformare означает «преобразовать». Трансформатор предназначен для изменения подаваемого напряжения. Если входное напряжение больше, чем величина выходного, трансформатор называют понижающим. Если значение электрического питания на входе устройства меньше, чем на выходе, значит, это повышающий трансформатор.

Принцип работы прибора основан на эффекте электромагнитной индукции. Смысл физического явления состоит в том, что электрический ток возникает в проводнике, который помещён в изменяемое с течением времени магнитное поле. Природный феномен был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году.

К первичному индуктору трансформаторного устройства подводится переменный ток. В металлическом сердечнике возбуждается магнитное поле, которое меняется с частотой подаваемого напряжения. Во вторичной обмотке появляется индукционный ток, сила которого зависит от соотношения количества витков входящей и выходящей катушек.

Основными параметрами, характеризующими функциональность трансформатора, принято считать входное и выходное напряжение, а также мощность аппарата. Последний показатель, который является главным критерием при выборе устройства, определяет величину подключаемой нагрузки. Подсоединяемый прибор должен иметь мощность на 20% меньше нормы, указанной в техническом паспорте трансформатора.

Сердечник аппарата изготовляется из феррита, электротехнической стали или пермаллоя. Для обмотки используется медный проводник в лаковой или бумажной изоляции. Приборы большой мощности снабжаются системой масляного охлаждения.

В электротехнике различают три вида трансформаторов:

1. Стержневой. Сердечник расположен внутри обмоток.
2. Броневой. Бо́льшая часть обмотки накрывается магнитопроводом.
3. Тороидальный. Магнитная система выполнена в форме кольца.

Все варианты трансформаторов 220 на 12 работают по одному принципу. Однако тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт имеет больший КПД, компактней по объёму и требует меньше материалов для производства.

При эксплуатации трансформатор подключают к заземляющей шине во избежание поражения человека током в аварийной ситуации. Обслуживание агрегата заключается в периодическом осмотре и очищении от грязи и пыли. При обрыве обмотки и коротком замыкании прибор демонтируется и производится перемотка повреждённой цепи.

Что значит трансформаторная гальваническая развязка

В электронике и электротехнике используется большое количество схем, в которых требуется изолировать или отделить высокое силовое напряжение от низкого напряжения управляющих цепей. За счет этого создается своеобразная защита низковольтных устройств от влияния высокого напряжения. То есть, в таких цепях уже нет течения обычного электрического тока. В таких случаях, при отсутствии тока, между устройствами возникает большое омическое сопротивление, вызывающее разрыв цепи.

Данную проблему успешно решает гальваническая развязка, с помощью которой убирается гальваническая связь между устройствами. Таким образом, энергия или сигналы будут передаваться от одной цепи к другой при отсутствии между ними какого-либо электрического контакта. Применение гальванических развязок дает возможность бесконтактного управления, обеспечивает надежную защиту людей и оборудования от поражения электротоком.

Трансформаторная (индуктивная) развязка

Для того чтобы построить индуктивную развязку, следует использовать магнитоиндукционные устройства – трансформаторы. Его конструкция может быть с сердечником или без сердечника. Оборудование цепей гальваноразвязкой индуктивного типа осуществляется с помощью трансформаторов, у которых коэффициент трансформации составляет единицу. К источнику сигнала подключается первичная катушка, а вторичная соединяется с приемником. На этом принципе гальванические развязки трансформаторного типа служат основой для создания магнитомодуляционных устройств.

Выходное напряжение, возникающее во вторичной обмотке, напрямую связано с напряжением на входе трансформаторного устройства. В связи с этим, индуктивная развязка имеет серьезные недостатки, почему и ограничивается ее применение:

• Невозможно изготовить компактное устройство из-за существенных габаритных размеров трансформатора.
• Частота пропускания ограничивается частотной модуляцией самой развязки.
• Помехи, возникающие во входном сигнале, снижают качество сигнала на выходе.
• Подобная трансформаторная гальваническая развязка может нормально работать только при наличии переменного напряжения.

Существуют также др:

• оптоэлектронная развязка;
• диодная оптопара;
• развязка транзисторная оптопара,

Читать также:

• Как самому сделать разделительный трансформатор из сетевого трансформатора ТС-250
• Разделительные трансформаторы для медицинских учреждений
• Трансформатор разделительный условия подключения и эксплуатации

Видео: Уходим от потенциала фазы. Польза разделительного трансформатора 220/220 вольт.