Понижающий трансформатор на 12 В: как выбрать и правильно подключить

Понижающий трансформатор на 12 В: как выбрать и правильно подключить

Особенностью светодиодных лампочек является низкое напряжение питания. В этом кроется секрет долговечности и экономичности приборов. Использование ламп на 220 В возможно не всегда, поэтому часто приходится выбирать низковольтные аналоги. Например, для установки во влажные помещения.

Для питания каждого из них требуется собственный источник, или драйвер. Его функции может выполнять трансформатор для светодиодных ламп 12 вольт, способный одновременно подавать энергию на несколько устройств. Рассмотрим вопрос внимательнее.

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.

Электронные трансформаторы. Устройство и работа. Особенности

Рассмотрим основные преимущества, достоинства и недостатки электронных трансформаторов. Рассмотрим схему их работы. Электронные трансформаторы появились на рынке совсем недавно, но успели завоевать широкую популярность не только в радиолюбительских кругах.

В последнее время в интернете часто наблюдаются статьи на основе электронных трансформаторов: самодельные блоки питания, зарядные устройства и многое другое. На самом деле электронные трансформаторы являются простым сетевым импульсным блоком питания. Это самый дешевый блок питания. Зарядное устройство для телефона стоит дороже. Электронный трансформатор работает от сети 220 вольт.

Устройство и принцип действия
Схема работы

Генератором в этой схеме является диодный тиристор или динистор. Сетевое напряжение 220 В выпрямляется диодным выпрямителем. На входе питания присутствует ограничительный резистор. Он одновременно служит и предохранителем, и защитой от бросков сетевого напряжения при включении. Рабочую частоту динистора можно определить от номиналов R-С цепочки.

Таким образом можно увеличить рабочую частоту генератора всей схемы или уменьшить. Рабочая частота в электронных трансформаторах от 15 до 35 кГц, ее можно регулировать.

Трансформатор обратной связи намотан на маленьком колечке сердечника. В нем присутствуют три обмотки. Обмотка обратной связи состоит из одного витка. Две независимые обмотки задающих цепей. Это базовые обмотки транзисторов по три витка.

Это равноценные обмотки. Ограничительные резисторы предназначены для предотвращения ложных срабатываний транзисторов и одновременно ограничения тока. Транзисторы применяются высоковольтного типа, биполярные. Часто используют транзисторы MGE 13001-13009. Это зависит от мощности электронного трансформатора.

От конденсаторов полумоста тоже многое зависит, в частности мощность трансформатора. Они применяются с напряжением 400 В. От габаритных размеров сердечника основного импульсного трансформатора также зависит мощность. У него две независимые обмотки: сетевая и вторичная. Вторичная обмотка с расчетным напряжением 12 вольт. Наматывается она, исходя из требуемой мощности на выходе.

Первичная или сетевая обмотка состоит из 85 витков провода диаметром 0,5-0,6 мм. Используются маломощные выпрямительные диоды с обратным напряжением в 1 кВ и током в 1 ампер. Это самый дешевый выпрямительный диод, который можно найти серии 1N4007.

На схеме детально виден конденсатор, частотно задающий цепи динистора. Резистор на входе предохраняет от бросков напряжения. Динистор серии DB3, его отечественный аналог КН102. Также имеется ограничивающий резистор на входе. Когда напряжение на частотно задающем конденсаторе достигает максимального уровня, происходит пробой динистора. Динистор – это полупроводниковый искровой разрядник, который срабатывает при определенном напряжении пробоя. Тогда он подает импульс на базу одного из транзисторов. Начинается генерация схемы.

Транзисторы работают по противофазе. Образуется переменное напряжение на первичной обмотке трансформатора заданной частоты срабатывания динистора. На вторичной обмотке мы получаем нужное напряжение. В данном случае все трансформаторы рассчитаны на 12 вольт.

Электронные трансформаторы китайского производителя Taschibra

Он предназначен для питания галогенных ламп на 12 вольт.

Со стабильной нагрузкой, как галогенные лампы, такие электронные трансформаторы могут работать бесконечно долго. Во время работы схема перегревается, но не выходит из строя.

Принцип действия

Подается напряжение 220 вольт, выпрямляется диодным мостом VDS1. Через резисторы R2 и R3 начинает заряжаться конденсатор С3. Заряд продолжается то тех пор, пока не пробьется динистор DB3.

Напряжение открытия этого динистора составляет 32 вольта. После его открытия на базу нижнего транзистора поступает напряжение. Транзистор открывается, вызывая автоколебания этих двух транзисторов VT1 и VT2. Как работают эти автоколебания?

Ток начинает поступать через С6, трансформатор Т3, трансформатор управления базами JDT, транзистор VT1. При прохождении через JDT он вызывает закрытие VT1 и происходит открытие VT2. После этого ток течет через VT2, через трансформатор баз, Т3, С7. Транзисторы постоянно открывают и закрывают друг друга, работают в противофазе. В средней точке появляются прямоугольные импульсы.

Частота преобразования зависит от индуктивности обмотки обратной связи, емкости баз транзисторов, индуктивности трансформатора Т3 и емкостей С6, С7. Поэтому частотой преобразования управлять очень сложно. Еще частота зависит от нагрузки. Для форсирования открытия транзисторов используются ускоряющие конденсаторы на 100 вольт.

Для надежного закрытия динистора VD3 после возникновения генерации прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD1, и он надежно запирает динистор.

Кроме этого, есть устройства, которые используют для осветительных приборов, питают мощные галогенные лампы в течение двух лет, работают верой и правдой.

Блок питания на основе электронного трансформатора

Сетевое напряжение через ограничительный резистор поступает на диодный выпрямитель. Сам диодный выпрямитель состоит из 4-х маломощных выпрямителей с обратным напряжением в 1 кВ и током 1 ампер. Такой же выпрямитель стоит на блоке трансформатора. После выпрямителя постоянное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором. От резистора R2 зависит время заряда конденсатора С2. При максимальном заряде срабатывает динистор, возникает пробой. На первичной обмотке трансформатора образуется переменное напряжение частоты срабатывания динистора.

Читайте также  Схема насосной станции

Основное достоинство этой схемы – это наличие гальванической развязки с сетью 220 вольт. Основным недостатком является малый выходной ток. Схема предназначена для питания малых нагрузок.

Электронные трансформаторы DM-150T06A

Потребление тока 0,63 ампера, частота 50-60 герц, рабочая частота 30 килогерц. Такие электронные трансформаторы предназначены для питания более мощных галогенных ламп.

Достоинства и преимущества

Если использовать приборы по прямому назначению, то имеется хорошая функция. Трансформатор не включается без входной нагрузки. Если вы просто включили в сеть трансформатор, то он не активен. Нужно подключить на выход мощную нагрузку, чтобы началась работа. Эта функция экономит электроэнергию. Для радиолюбителей, которые переделывают трансформаторы в регулируемый блок питания, это является недостатком.

Можно реализовать систему автовключения и систему защиты от короткого замыкания. Несмотря на имеющиеся недостатки, электронный трансформатор всегда будет самой дешевой разновидностью блоков питания полумостового типа.

В продаже можно найти более качественные недорогие блоки питания с отдельным генератором, но все они реализуются на основе полумостовых схем с применением самотактируемых полумостовых драйверов, таких как IR2153 и ему подобные. Такие электронные трансформаторы гораздо лучше работают, более стабильны, реализована защита от короткого замыкания, на входе сетевой фильтр. Но старая Taschibra остается незаменимой.

Недостатки электронных трансформаторов

Они имеют ряд недостатков, несмотря на то, что они сделаны по хорошим схемам. Это отсутствие каких-либо защит в дешевых моделях. У нас простейшая схема электронного трансформатора, но она работает. Именно эта схема реализована в нашем примере.

На входе питания отсутствует сетевой фильтр. На выходе после дросселя должен стоять хотя бы сглаживающий электролитический конденсатор на несколько микрофарад. Но он тоже отсутствует. Поэтому на выходе диодного моста мы можем наблюдать нечистое напряжение, то есть, все сетевые и другие помехи передаются на схему. На выходе мы получаем минимальное количество помех, так как реализована гальваническая развязка.

Рабочая частота динистора крайне неустойчива, зависит от выходной нагрузки. Если без выходной нагрузки частота составляет 30 кГц, то с нагрузкой может наблюдаться довольно большой спад до 20 кГц, зависит от конкретной нагруженности трансформатора.

Еще одним недостатком можно назвать то, что на выходе этих устройств переменная частота и ток. Чтобы использовать электронные трансформаторы в качестве блока питания, нужно выпрямить ток. Выпрямлять нужно импульсными диодами. Обычные диоды тут не подходят из-за повышенной рабочей частоты. Поскольку в таких блоках питания не реализованы никакие защиты, то стоит лишь замкнуть выходные провода, блок не просто выйдет из строя, а взорвется.

Одновременно при коротком замыкании ток в трансформаторе увеличивается до максимума, поэтому выходные ключи (силовые транзисторы) просто лопнут. Выходит из строя и диодный мост, поскольку они рассчитаны на рабочий ток в 1 ампер, а при коротком замыкании рабочий ток резко увеличивается. Выходят также из строя ограничительные резисторы транзисторов, сами транзисторы, диодный выпрямитель, предохранитель, который должен предохранять схему, но не делает этого.

Еще несколько компонентов могут выйти из строя. Если у вас имеется такой блок электронного трансформатора, и он случайно выходит по каким-то причинам из строя, то ремонтировать его нецелесообразно, так как это не выгодно. Только один транзистор стоит 1 доллар. А готовый блок питания также можно купить за 1 доллар, совсем новый.

Мощности электронных трансформаторов

Сегодня в продаже можно найти разные модели трансформаторов, начиная от 25 ватт и заканчивая несколькими сотнями ватт. Трансформатор на 60 ватт выглядит следующим образом.

Производитель китайский, выпускает электронные трансформаторы мощностью от 50 до 80 ватт. Входное напряжение от 180 до 240 вольт, частота сети 50-60 герц, рабочая температура 40-50 градусов, выход 12 вольт.

Можно ли использовать трансформатор вместо драйвера?

Например, наши светодиодные матрицы для прожекторов в штатном режиме работают примерно на 33 вольтах. Можно ли их подключить к трансформатору постоянного тока напряжением 33 вольта?

Можно, они будут работать. Но их процесс выгорания (потери яркости) будет сильно ускорен. Поэтому мы категорически не рекомендуем этого делать.

В последнее время на рынке появилось очень много дешевых светодиодных прожекторов, у которых в качестве одного из достоинств указано, что они «бездрайверные». Якобы это повышает надежность, т.к. электроники существенно меньше. Но об обратной стороне, указанной выше, продавцы подобных изделий всегда умалчивают.

Или кликните на кнопку слева и задайте свой вопрос — подробный ответ Вы получите очень быстро.

Заключение по теме

Использование трансформатора 220 12 вольт дает возможность создать надежную, безопасную и экономную систему освещения галогенными лампами в ванной комнате, туалете, кухне или коридоре.

Такое освещение имеет высокую защиту от короткого замыкания и позволяет произвести установку даже в условиях повышенной влажности (в ванной или на кухне).

Простота создания галогенного освещения посредством подключения к импульсному трансформатору позволяет осуществить ее даже новичкам, главное – придерживаться техники безопасности при работе с электрическим оборудованием и использовать влагозащищенные элементы системы.

Устройство электронного трансформатора

Привычные нам массивные трансформаторы не так давно стали заменяться на электронные, которые отличаются дешевизной и компактностью. Размеры электронного трансформатора настолько малы, что его встраивают в корпуса компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).

Все такие трансформаторы сделаны по одной схеме, различия между ними минимальны. В основе схемы лежит симметричный автогенератор, иначе называемый мультивибратором.

Состоят они из диодного моста, транзисторов и двух трансформаторов: согласующего и силового. Это основные части схемы, но далеко не все. Кроме них, в схему входят различные резисторы, конденсаторы и диоды.

Принципиальная схема электронного трансформатора.

В этой схеме постоянный ток из диодного моста поступает на транзисторы автогенератора, которые накачивают энергию в силовой трансформатор. Номиналы и тип всех радиодеталей подобраны так, чтобы на выходе получалось строго определённое напряжение.

Если включить такой трансформатор без нагрузки, то автогенератор не запустится и напряжения на выходе не будет.

Как подключить трансформаторы для галогенных ламп

Очень часто основой освещения в квартирах и домах, то есть в любых жилых помещениях, служат галогенные лампы. Они имеют ряд преимуществ. Во-первых, это довольно высокая светоотдача, наряду с небольшим потреблением электрической энергии. Во-вторых, галогенные источники света имеют очень компактные размеры, что может сыграть решающую роль в каком-то конкретном дизайнерском решении. Ещё один из значительных плюсов этого вида освещения является их надёжность при небольшой стоимости данной продукции, что играет для обычного человека, считающего свои финансовые расходы, определённый перевес в их сторону.

Многие галогенные лампы имеют необычное для освещения квартиры питающее напряжение 12 вольт, и тут возникает ряд вопросов как получить такое напряжение, и выбрать правильно питание для галогенного устройства освещения. Конечно, современный рынок очень разнообразен и есть возможность выбрать галогенные лампы и с напряжением питания 220 вольт, но с ними в принципе проблем при подключении не возникает, так как оно элементарно и напоминает подключение обычной лампы накаливания. Напряжение же питания 12 вольт имеет, в свою очередь, несколько положительных моментов, ведь именно такое напряжение считается абсолютно безопасным для человеческого организма даже в особо опасных помещениях, хотя обычные жилые здания к таким и не относятся. Зато появляется запас по безопасному использованию такого низковольтного освещения.

Читайте также  Замена мембраны в газовой колонке

Подключение галогенных ламп осуществляется через устройство понижения напряжения которое называется трансформатор и оно не только понижает напряжение питания, но и служит гальванической развязкой. Ведь получить 12 вольт можно и без трансформатора, собрав электронную схему из нескольких запчастей, но она считается более опасной как для человека, так и для самих галогенных лампочек. Так как при пробое одного из элементов, всё полное напряжение 220 вольт окажется на клеммах ламп и спасения им уже не бедует, все источники света просто моментально перегорят. Такой итог очень огорчит любого владельца освещения на основе галогенных устройств. Неисправность трансформатора тоже может иметь место как в теории, так и в практике, но вероятность такого исхода очень низкая. Поэтому применение трансформатора 12 вольт для галогенных ламп более надёжно и безопасно.

Виды трансформаторов для подключения галогенных ламп

С ростом технологий растёт и количество видов понижающих трансформаторов для питания галогенных источников света:

  1. Импульсные или электронные. Они выполняются в небольших корпусах, и вес их тоже незначителен. Такой вид трансформаторов зачастую имеет защиту от короткого замыкания во вторичной цепи и защиту перегревания устройства. Также последнее время очень распространена комплектация данной продукции с системой стабилизации, что положительно сказывается на сроке службы источника, подключенного к нему. А также импульсный трансформатор современного поколения имеет систему плавного пуска что тоже приносит свои «плоды» в продолжительности жизни галогенных систем освещения. Однако стоимость такого понижающего и питающего устройства для ламп, можно считать, высокой. Нужно отметить, такие преобразователи напряжения категорически нельзя включать без нагрузки во вторичной цепи.
  2. Электромагнитные — тороидальные. Этот вид понижающего трансформатора используется уже давно. И надёжность его, несомненно, зависит от производителя, но если он выполнен с соблюдением технологического процесса то прослужит не один год безо всяких проблем. Он имеет большие по сравнению с предыдущим и габариты и вес, но и цена его значительно ниже, наряду с хорошей надёжностью и производительностью. Состоит такой трансформатор из кольца специального железа, на котором намотаны две обмотки первичная и вторична. Именно ко вторичной и подключаются источники галогенного света.

Выбор нужного трансформатора

Начать выбор трансформатора для галогенных ламп 220 12 нужно с определения нужно типа данного устройства, электронный или электромагнитный. Сколько места, пространства в потолке или же в другой нише человек сможет выделить под преобразователь данного типа.

После этого рекомендуется выбрать мощность трансформаторного устройства понижения напряжения в цепи галогенных источников освещения. Для этого нужно рассчитать нагрузку, которая будет подключена к нему. Она будет составлять сумму мощностей всех ламп, например, если планируется освещение из 10 ламп по 15 ватт, то мощность всего освещения будет 150 ватт. Трансформатор стоит выбирать с запасом минимум на 15, а то и 20 процентов больше чем мощность подключаемого освещения, в данном случае это не меньше чем 172,5 ватта. Но таких трансформаторов в продаже очень мало. Так как производятся они обычно мощностью кратной 50, то есть 150,200, 250 ватт. В данном случае оптимально подойдёт трансформатор мощностью 200 ватт, такой запас обеспечит устройству меньше нагрева, а значит продлит и службу всей системе освещения.

По производителям лучше отдать предпочтение отечественным компаниям, которые за последнее время вышли на неплохие показатели качества и надёжности. Нужно внимательно осмотреть упаковку и корпус устройства на повреждения. Обязательно нужно проверить маркировку на самом корпусе, где указано:

  • входное и выходное напряжение;
  • мощность прибора;
  • изготовитель.

Схемы подключения галогенных ламп через трансформатор

Подключение системы освещения на основе галогенного источника, питающегося от пониженного напряжения, должно быть выполнено в соответствии с такими пунктами:

  1. Включение и отключение ламп освещения должно осуществляется через выключатель. Уровень защиты которого, должен соответствовать классификации помещений, то есть для установки во влажных помещениях, или там, где может быть повышенная запылённость, нужен класс защиты соответствующий этим факторам. Иначе такое освещение не прослужит долго.
  2. Распределительная коробка, в которой будет происходить монтаж проводов должна находится в доступном месте. То есть если установить коробку под уровнем натяжного потолка или же потолка из гипсокартона, то добраться до неё можно будет только после его частичного демонтажа, а это очень неудобно.
  3. Трансформатор понижения напряжения для питания ламп 12 вольт должен находиться в доступном месте и желательно чтобы к нему был хоть слабый поток воздуха. Замуровывать в стену их не рекомендуется.
  4. Лампы подключаются к клеммам трансформатора параллельно. Обычно на выходной клемме 12 вольт указана надпись или 12 вольт, или выход (Output).
  5. Сечение проводов рассчитывается по мощности и по току лампочек освещения. Рекомендуется медные провода, сечение которых должно составлять не меньше чем 1,5 мм 2 .
  6. Желательно при соединении проводов в распределительной коробке и, вообще, при монтаже соблюдать цветовую маркировку, это в будущем облегчит переоборудование системы освещения.
  7. Галогенные источники света можно подключить на несколько трансформаторов параллельно друг другу, но от разных выключателей. Мощность каждого трансформатора выбирается, так же как и относительно одного описанного выше.

В итоге хотелось бы напомнить об обязательном соблюдении правил техники безопасности, ведь даже при низком напряжении существует вероятность поражения электрическим током.

Подключение понижающего блока

По способу монтажа галогенные лампочки сходны с некоторыми исполнениями светодиодных аналогов, также рассчитанных на напряжение 12 вольт: к источнику питания 220 вольт подключается трансформатор с соответствующими контактами, один из выводов соединяется с выключателем; с другой стороны устройства производится подключение к лампе (12 вольт).

Схема будет выглядеть следующим образом:

Подключение должно выполняться с учетом ряда правил:

  • нельзя касаться колбы источника света, что приведет к перегоранию, поэтому всей действия нужно выполнять в перчатках, не оставляющих волокон, или посредством салфетки;
  • если схема включает в себя трансформатор, не следует использовать диммирующие устройства;
  • в случае, когда подключение выполняется при помощи неоправданно длинного кабеля, интенсивность светового потока может быть заметно ниже, так как при этом теряется электрический импульс.

Эти правила дают возможность продлить срок службы лампы. Для сравнения, при установке светодиодных аналогов (220 или 12 вольт) требования не столь жесткие ввиду отличий в конструкции.

Трансформаторы для галогенных ламп и трансформаторы для светодиодов: взаимозаменямы ли они?

Трансформатор для галогенных ламп имеет своего «родственника» – трансформатор для светодиодного освещения. Но даже при одинаковой номинальной мощности и напряжении на выходе эти трансформаторы приборы не взаимозаменяемы.

Трансформаторы для светодиодного освещения — Фото 11

Дело в том, что в галогенной лампе источником света является нить накаливания. В свечении светодиода заложена совсем другая физика. Электрический ток проходит по P/N переходу диода и отдает часть энергии в виде фотона света. Это отличие физического явления свечения галогенной лампы и светодиода ставит различные требования к трансформаторам. Не вдаваясь в глубокий анализ осциллограмм трансформаторов в рамках этой статьи, сделаем вводы:

  1. 12В на выходе электронного трансформатора – это усредненное напряжение. В реальности присутствуют кратковременные скачки до 40В. Галогенная лампа «проглатывает» этот скачек без ущерба, а для светодиода он может быть губительным.
  2. Помимо кратковременных скачков напряжения электронные трансформаторы для галогеннок отличаются нестабильностью выходного напряжения. Оно может быть в диапазоне 11-16В и зависит от напряжения сети на входе, подключенной мощности, температуры среды.
  3. Трансформатор галогенных ламп выдает невыпрямленное напряжение. В нем присутствуют как положительные, так и отрицательные импульсы. Для долговечной работы светодиода требуется выпрямленное напряжение, график амплитуды импульсов которого близок к прямой линии.
Читайте также  Принцип работы расширительного бака

Схема обычного электронного трансформатора для питания галогенных ламп — Фото 12

Схема стабилизированного блока питания, используемого совместно со светодиодным оборудованием — Фото 13

Светодиодные лампы имеют мощность в 10 раз меньшую от мощности галогенных ламп. Но электронный трансформатор для галогенных ламп не может работать при малых нагрузках. При нагрузке меньше 30 ватт он может поочередно включаться и выключаться, или не будет включаться вообще.

Дальнейшее применение галогенных ламп в общественных местах и быту весьма перспективно в первую очередь из-за электробезопасности. Кроме этого, применение такого способа освещения позволяет существенно снизить потребление электроэнергии.