Cum să faci un invertor de sudură cu propriile mâini. Sursă de alimentare (invertor) cu limitare adaptivă a curentului Surse de alimentare cu invertor de bricolaj

Este foarte posibil să realizați un invertor de sudură cu propriile mâini, chiar și fără cunoștințe profunde de electronică și inginerie electrică; principalul lucru este să respectați cu strictețe diagrama și să încercați să înțelegeți bine principiul pe care funcționează un astfel de dispozitiv. Dacă faci un invertor ale cărui caracteristici tehnice și eficiență diferă puțin de cele ale modelelor în serie, poți economisi o sumă decentă.

Nu trebuie să vă gândiți că o mașină de casă nu vă va oferi posibilitatea de a efectua în mod eficient lucrările de sudare. Un astfel de dispozitiv, chiar și asamblat după o schemă simplă, vă va permite să sudați cu electrozi cu un diametru de 3-5 mm și o lungime a arcului de 10 mm.

Caracteristicile unui invertor de casă și materiale pentru asamblarea acestuia

Prin asamblarea unui invertor de sudură cu propriile mâini folosind un circuit electric destul de simplu, veți obține un dispozitiv eficient cu următoarele caracteristici tehnice:

consumul de tensiune – 220 V;
curentul furnizat la intrarea dispozitivului este de 32 A;
Curentul generat la ieșirea dispozitivului este de 250 A.

Un circuit cu aceste caracteristici include următoarele elemente:

unitate de putere;
drivere pentru comutatoare de alimentare;
bloc de putere.

Înainte de a începe asamblarea unui invertor de casă, trebuie să pregătiți instrumente de lucru și elemente pentru crearea circuitelor electronice. Deci, veți avea nevoie de:

Set de șurubelnițe;
fier de lipit pentru elementele de conectare ale circuitelor electronice;
ferăstrău pentru prelucrarea metalului;
elemente de fixare filetate;
tablă subțire:
elemente din care se vor forma circuite electronice;
fire și benzi de cupru - pentru transformatoare de înfășurare;
hârtie termică de la o casă de marcat;
fibra de sticla;
textolit;
mica.

Pentru uz casnic, cel mai adesea sunt asamblate invertoare care funcționează dintr-o rețea electrică standard cu o tensiune de 220 V. Cu toate acestea, dacă este necesar, puteți realiza un dispozitiv care va funcționa dintr-o rețea electrică trifazată cu o tensiune de 380 V. Astfel de invertoare au avantajele lor, dintre care cel mai important este o Eficiență mai mare în comparație cu dispozitivele monofazate.

unitate de putere

Unul dintre cele mai importante elemente ale sursei de alimentare este transformatorul, care este înfășurat pe ferită Sh7x7 sau 8x8. Acest dispozitiv, care asigură o alimentare stabilă cu tensiune, este format din 4 înfășurări:

primar (100 de spire de sârmă PEV cu diametrul de 0,3 mm);
primul secundar (15 spire de sârmă PEV cu diametrul de 1 mm);
secundar secundar (15 spire de sârmă PEV cu diametrul de 0,2 mm);
al treilea secundar (20 de spire de sârmă PEV cu un diametru de 0,3 mm).

Pentru a minimiza impactul negativ al supratensiunii care apar în mod regulat în rețeaua electrică, înfășurarea înfășurărilor transformatorului trebuie efectuată pe toată lățimea cadrului.

După finalizarea înfășurării primare și izolarea suprafeței acesteia cu fibră de sticlă, se înfășoară pe ea un strat de sârmă de protecție, ale cărui spire ar trebui să o acopere complet. Roturile firului de ecranare (trebuie să aibă același diametru ca și firul de înfășurare primară) se fac în aceeași direcție. Această regulă este relevantă și pentru toate celelalte înfășurări formate pe cadrul transformatorului. Suprafețele tuturor înfășurărilor înfășurate pe cadrul transformatorului sunt, de asemenea, izolate una de cealaltă folosind fibră de sticlă sau bandă de mascare obișnuită.

Pentru a vă asigura că tensiunea furnizată de la sursa de alimentare către releu este între 20-25 V, este necesar să selectați rezistențe pentru circuitul electronic. Funcția principală a sursei de alimentare a invertorului de sudură este de a converti curentul alternativ în curent continuu. În aceste scopuri, sursa de alimentare folosește diode asamblate folosind un circuit „punte oblică”.

În timpul funcționării, diodele unui astfel de pod devin foarte fierbinți, așa că trebuie montate pe radiatoare, care pot fi folosite ca elemente de răcire de la computerele vechi. Pentru a instala o punte de diode, trebuie să utilizați două radiatoare: partea superioară a podului este atașată la un radiator printr-un distanțier de mică, iar partea inferioară este atașată la al doilea printr-un strat de pastă termică.

Bornele diodelor din care se formează puntea trebuie direcționate în aceeași direcție cu bornele tranzistoarelor, cu ajutorul cărora curentul continuu va fi transformat în curent alternativ de înaltă frecvență. Firele care conectează aceste terminale nu trebuie să fie mai lungi de 15 cm. Între sursa de alimentare și unitatea de invertor, a cărei bază sunt tranzistoarele, există o foaie de metal atașată de corpul dispozitivului prin sudare.

Bloc de alimentare

Baza unității de putere a invertorului de sudură este un transformator, datorită căruia tensiunea curentului de înaltă frecvență este redusă și puterea acestuia crește. Pentru a realiza un transformator pentru un astfel de bloc, este necesar să selectați două nuclee Ш20x208 2000 nm. Puteți folosi hârtia de ziar pentru a oferi un decalaj între ele.

Înfășurările unui astfel de transformator nu sunt realizate din sârmă, ci din bandă de cupru de 0,25 mm grosime și 40 mm lățime.

Pentru a asigura izolarea termică, fiecare strat este învelit cu bandă de casă, ceea ce demonstrează o bună rezistență la uzură. Înfășurarea secundară a transformatorului este formată din trei straturi de benzi de cupru, care sunt izolate între ele folosind bandă fluoroplastică. Caracteristicile înfășurărilor transformatorului trebuie să corespundă următorilor parametri: 12 spire x 4 spire, 10 mp. mm x 30 mp. mm.

Mulți oameni încearcă să facă înfășurările unui transformator coborât din sârmă groasă de cupru, dar aceasta este soluția greșită. Un astfel de transformator funcționează pe curenți de înaltă frecvență, care sunt forțați pe suprafața conductorului fără a încălzi interiorul acestuia. De aceea, cea mai bună opțiune pentru formarea înfășurărilor este un conductor cu o suprafață mare, adică o bandă largă de cupru.

Hârtia simplă poate fi folosită și ca material termoizolant, dar este mai puțin rezistentă la uzură decât banda de casetă de marcat. Această bandă se va închide din cauza temperaturilor ridicate, dar rezistența sa la uzură nu va fi afectată de acest lucru.

Transformatorul unității de alimentare va deveni foarte fierbinte în timpul funcționării sale, așa că pentru a-l forța să se răcească, este necesar să folosiți un răcitor, care poate fi un dispozitiv folosit anterior în unitatea de sistem computerizată.

Bloc invertor

Chiar și un simplu invertor de sudură trebuie să își îndeplinească funcția principală - să transforme curentul continuu generat de redresorul unui astfel de dispozitiv în curent alternativ de înaltă frecvență. Pentru a rezolva această problemă, se folosesc tranzistoare de putere care se deschid și se închid la frecvențe înalte.

Schema schematică a unității invertorului (click pentru a mări)

Este mai bine să asamblați unitatea de invertor a dispozitivului, care este responsabilă pentru conversia curentului continuu în curent alternativ de înaltă frecvență, folosind nu un tranzistor puternic, ci mai mulți tranzistori mai puțin puternici. Această soluție de proiectare va stabiliza frecvența curentă și, de asemenea, va minimiza efectele de zgomot la efectuarea lucrărilor de sudare.

Electronica conține și condensatoare conectate în serie. Ele sunt necesare pentru a rezolva două probleme principale:

minimizarea emisiilor rezonante ale transformatorului;
reducerea pierderilor în unitatea tranzistorului care apar atunci când este oprită și datorită faptului că tranzistoarele se deschid mult mai repede decât se închid (în acest moment pot apărea pierderi de curent, însoțite de încălzirea întrerupătoarelor unității tranzistoare).

Sistem de răcire

Elementele de putere ale circuitului invertor de sudare de casă devin foarte fierbinți în timpul funcționării, ceea ce poate duce la defecțiunea lor. Pentru a preveni acest lucru, pe lângă caloriferele pe care sunt montate cele mai fierbinți unități, este necesar să folosiți ventilatoare responsabile cu răcirea.

Dacă aveți un ventilator puternic, vă puteți descurca doar cu unul, direcționând fluxul de aer de la acesta către un transformator de putere coborâtor. Dacă utilizați ventilatoare de putere redusă de la computere vechi, veți avea nevoie de aproximativ șase dintre ele. În același timp, trei astfel de ventilatoare ar trebui instalate lângă transformatorul de putere, direcționând fluxul de aer de la ele către acesta.

Pentru a preveni supraîncălzirea unui invertor de sudură de casă, ar trebui să utilizați și un senzor de temperatură instalându-l pe cel mai fierbinte calorifer. Un astfel de senzor, dacă radiatorul atinge o temperatură critică, va întrerupe fluxul de curent electric către acesta.
Pentru ca sistemul de ventilație cu invertor să funcționeze eficient, carcasa acestuia trebuie să aibă prize de aer proiectate corespunzător. Grilajele unor astfel de prize, prin care curge aerul va curge în dispozitiv, nu ar trebui să fie blocate de nimic.

Ansamblu invertor DIY

Pentru un dispozitiv invertor de casă, trebuie să alegeți o carcasă fiabilă sau să o faceți singur, folosind tablă cu o grosime de cel puțin 4 mm. Ca bază pe care va fi montat transformatorul invertor de sudură, puteți utiliza o foaie getinax cu o grosime de cel puțin 0,5 cm.Transformatorul în sine este montat pe o astfel de bază folosind console pe care le puteți realiza singur din sârmă de cupru cu un diametru. de 3 mm.

Pentru a crea plăci de circuite electronice pentru dispozitiv, puteți utiliza folie PCB cu o grosime de 0,5–1 mm. La instalarea miezurilor magnetice care se vor încălzi în timpul funcționării, este necesar să se prevadă între ele goluri necesare pentru circulația liberă a aerului.

Pentru controlul automat, va trebui să achiziționați și să instalați un controler PWM, care va fi responsabil pentru stabilizarea curentului și a tensiunii de sudare. Pentru a vă ajuta să lucrați cu dispozitivul de casă, trebuie să instalați comenzi în partea frontală a corpului. Aceste elemente includ un comutator basculant pentru pornirea dispozitivului, un buton cu rezistență variabilă cu ajutorul căruia este reglat curentul de sudare, precum și cleme de cablu și LED-uri de semnal.

Diagnosticarea unui invertor de casă și pregătirea acestuia pentru funcționare

A face asta este jumătate din bătălie. O sarcină la fel de importantă este pregătirea sa pentru lucru, în timpul căreia se verifică funcționarea corectă a tuturor elementelor, precum și setările acestora.

Primul lucru pe care trebuie să-l faceți când verificați un invertor de sudură de casă este să aplicați o tensiune de 15 V controlerului PWM și unuia dintre ventilatoarele de răcire. Acest lucru vă va permite să verificați simultan funcționalitatea controlerului și să evitați supraîncălzirea în timpul unui astfel de test.

După ce condensatorii dispozitivului sunt încărcați, la sursa electrică este conectat un releu, care este responsabil pentru închiderea rezistenței. Dacă aplicați tensiune direct la rezistor, ocolind releul, poate apărea o explozie. După ce releul funcționează, ceea ce ar trebui să se întâmple în 2-10 secunde după aplicarea tensiunii controlerului PWM, trebuie să verificați dacă rezistorul a fost scurtcircuitat.

Când releele circuitului electronic funcționează, impulsurile dreptunghiulare trebuie generate pe placa PWM și furnizate optocuplelor. Acest lucru poate fi verificat folosind un osciloscop. De asemenea, trebuie verificată asamblarea corectă a punții de diode a dispozitivului; pentru aceasta, i se aplică o tensiune de 15 V (curentul nu trebuie să depășească 100 mA).

Este posibil ca fazele transformatorului să fi fost conectate incorect la asamblarea dispozitivului, ceea ce poate duce la funcționarea incorectă a invertorului și la generarea de zgomot puternic. Pentru a preveni acest lucru, conexiunea corectă de fază trebuie verificată folosind un osciloscop cu fascicul dublu. Un fascicul al dispozitivului este conectat la înfășurarea primară, al doilea la secundar. Fazele impulsurilor, dacă înfășurările sunt conectate corect, ar trebui să fie aceleași.

Fabricarea și conectarea corectă a transformatorului se verifică cu ajutorul unui osciloscop și conectând dispozitive electrice cu diferite rezistențe la puntea de diode. Pe baza zgomotului transformatorului și a citirilor osciloscopului, ei ajung la concluzia că este necesară îmbunătățirea circuitului electronic al aparatului invertor de casă.

Pentru a verifica cât timp puteți lucra continuu la un invertor de casă, trebuie să începeți să îl testați de la 10 secunde. Dacă radiatoarele dispozitivului nu se încălzesc în timpul funcționării pentru o astfel de durată, puteți crește perioada la 20 de secunde. Dacă o astfel de perioadă de timp nu afectează negativ starea invertorului, puteți crește timpul de funcționare al aparatului de sudură la 1 minut.

Întreținerea unui invertor de sudură de casă

Pentru ca dispozitivul invertor să funcționeze o perioadă lungă de timp, acesta trebuie întreținut corespunzător.

Dacă invertorul nu mai funcționează, trebuie să-i deschideți capacul și să suflați interiorul cu un aspirator. Acele locuri în care rămâne praf pot fi curățate temeinic cu o perie și o cârpă uscată.

Primul lucru pe care trebuie să-l faceți când diagnosticați un invertor de sudură este să verificați alimentarea cu tensiune la intrarea acestuia. Dacă nu există tensiune, ar trebui să verificați funcționalitatea sursei de alimentare. Problema în această situație poate fi și faptul că siguranțele aparatului de sudură s-au ars. O altă verigă slabă a invertorului este senzorul de temperatură, care, în cazul unei avarii, nu trebuie reparat, ci înlocuit.

Când se efectuează diagnostice, este necesar să se acorde atenție calității conexiunilor componentelor electronice ale dispozitivului. Puteți identifica vizual conexiunile prost realizate sau folosind un tester. Dacă sunt identificate astfel de conexiuni, acestea trebuie corectate pentru a evita supraîncălzirea și defecțiunea viitoare a invertorului de sudură.

Numai dacă acordați atenția cuvenită întreținerii dispozitivului invertor, puteți conta pe acesta pentru a vă servi mult timp și vă va permite să efectuați lucrările de sudare cât mai eficient și eficient posibil.

2, evaluare medie: 5,00 din 5)

Am decis să dedic un articol separat fabricării unui convertor de tensiune DC AC pentru 220V. Acest lucru, desigur, este legat de la distanță de subiectul spoturilor și lămpilor cu LED-uri, dar o astfel de sursă de alimentare mobilă este utilizată pe scară largă acasă și în mașină.

1. Opțiuni de asamblare
2. Design convertor de tensiune
3. Unda sinusoidala
4. Exemplu de umplere a convertorului
5. Asamblare de la UPS
6. Asamblare din blocuri gata făcute
7. Constructori radio
8. Circuite convertoare de putere

Opțiuni de asamblare

Există 3 moduri optime de a face un invertor de la 12 la 220 cu propriile mâini:

asamblare din blocuri gata făcute sau constructori radio;
fabricarea dintr-o sursă de alimentare neîntreruptibilă;
utilizarea circuitelor de radioamatori.

De la chinezi puteți găsi constructori radio buni și blocuri gata făcute pentru asamblarea convertoarelor DC la AC 220V. În ceea ce privește prețul, această metodă va fi cea mai scumpă, dar necesită cel mai puțin timp.

A doua metodă este de a actualiza o sursă de alimentare neîntreruptibilă (UPS), care fără baterie este vândută în cantități mari pe Avito și costă de la 100 la 300 de ruble.

Cea mai dificilă opțiune este asamblarea de la zero; nu o puteți face fără experiență de radio amator. Va trebui să facem plăci de circuite imprimate, să selectăm componente, multă muncă.

Design convertor de tensiune

Să luăm în considerare proiectarea unui convertor de tensiune de creștere convențional de la 12 la 220. Principiul de funcționare pentru toate invertoarele moderne va fi același. Controlerul PWM de înaltă frecvență setează modul de funcționare, frecvența și amplitudinea. Partea de putere este realizată din tranzistoare puternice, a căror căldură este transferată către corpul dispozitivului.

La intrare este instalată o siguranță pentru a proteja bateria mașinii de scurtcircuite. Lângă tranzistoare este atașat un senzor termic, care monitorizează încălzirea acestora. Dacă invertorul 12v-220v se supraîncălzește, se pornește un sistem activ de răcire format din unul sau mai multe ventilatoare. În modelele bugetare, ventilatorul poate funcționa constant și nu doar sub sarcină mare.

Tranzistoare de putere la ieșire

Undă sinusoidală

Forma semnalului la ieșirea unui invertor auto este generată de un generator de înaltă frecvență. Unda sinusoidală poate fi de două tipuri:

undă sinusoidală modificată;
undă sinusoidală pură, undă sinusoidală pură.

Nu orice dispozitiv electric poate funcționa cu o undă sinusoidală modificată, care are o formă dreptunghiulară. Unele componente își schimbă modul de funcționare, se pot încălzi și încep să se murdărească. Puteți obține ceva asemănător dacă atenuați o lampă LED a cărei luminozitate nu este reglabilă. Începe trosnitul și clipirea.

Convertoarele scumpe de tensiune DC AC 12V-220V au o ieșire de undă sinusoidală pură. Costă mult mai mult, dar aparatele electrice funcționează excelent cu el.

Exemplu de umplere a convertorului

Asamblare de la UPS

Pentru a nu inventa nimic și a nu cumpăra module gata făcute, puteți încerca o sursă de alimentare neîntreruptibilă a computerului, prescurtată UPS. Sunt proiectate pentru 300-600W. Am un Ippon cu 6 prize, 2 monitoare, 1 unitate de sistem, 1 televizor, 3 camere de supraveghere, sunt conectate un sistem de management supraveghere video. Îl trec periodic în modul de funcționare deconectând 220 de la rețea, astfel încât bateria să se descarce, altfel durata de viață se va reduce mult.

Colegii electricieni au conectat o baterie obișnuită cu acid auto la o sursă de alimentare neîntreruptibilă, a funcționat perfect timp de 6 ore continuu și s-au uitat la fotbal în țară. UPS-ul are de obicei un sistem de diagnosticare a bateriei cu gel încorporat care detectează capacitatea sa scăzută. Cum va reacționa la automobil nu se știe, deși principala diferență este gelul în loc de acid.

Umplere UPS

Singura problemă este că UPS-ului ar putea să nu-i placă supratensiunile în rețeaua mașinii atunci când motorul este pornit. Pentru un radioamator adevărat, această problemă este rezolvată. Poate fi folosit doar cu motorul oprit.

În mare parte, UPS-urile sunt proiectate pentru funcționare pe termen scurt atunci când 220V din priză dispare. Pentru o funcționare continuă pe termen lung, este foarte recomandabil să instalați o răcire activă. Ventilația este utilă pentru o opțiune staționară și pentru un invertor auto.

La fel ca toate dispozitivele, se va comporta imprevizibil la pornirea motorului cu o sarcină conectată. Demarorul mașinii consumă mulți volți, în cel mai bun caz va intra în protecție ca și cum bateria s-ar defecta. În cel mai rău caz, vor exista creșteri la ieșirea de 220 V, unda sinusoidală va fi distorsionată.

Asamblare din blocuri gata făcute

Pentru a asambla un invertor staționar sau auto 12v 220v cu propriile mâini, puteți utiliza blocuri gata făcute care sunt vândute pe eBay sau de la chinezi. Acest lucru va economisi timp la bord la fabricarea, lipirea și configurarea finală. Este suficient să adăugați o carcasă și fire cu crocodili.

De asemenea, puteți achiziționa un kit radio, care este echipat cu toate componentele radio; tot ce rămâne este să îl lipiți.

Pret aproximativ pentru toamna 2016:

300W – 400rub;
500W – 700rub;
1000W – 1500rub;
2000W – 1700rub;
3000W - 2500 rub.

Pentru a căuta pe Aliexpress, introduceți interogarea în bara de căutare „inverter 220 diy”. Abrevierea „DIY” înseamnă „asamblare do-it-yourself”.

Placă de 500 W, ieșire 160, 220, 380 volți

Constructori radio

Un kit radio costă mai puțin decât o placă gata făcută. Cele mai complexe elemente pot fi deja pe tablă. Odată asamblat, nu necesită practic nicio configurare, ceea ce necesită un osciloscop. Gama de parametri și evaluări ale componentelor radio sunt bine alese. Uneori pun piese de schimb într-o pungă, în cazul în care rupi piciorul din lipsă de experiență.

Circuite convertoare de putere

Un invertor puternic este folosit în principal pentru a conecta unelte electrice de construcție în timpul construcției unei case de vară sau a unei haciende. Un convertor de tensiune de 500 de wați de putere redusă diferă de un convertor puternic de 5.000-10.000 de wați prin numărul de transformatoare și tranzistoare de putere la ieșire. Prin urmare, complexitatea producției și prețul sunt aproape aceleași; tranzistoarele sunt ieftine. Puterea este optim de 3000 W, puteți conecta un burghiu, polizor și alte unelte.

Voi arăta mai multe circuite invertoare de la 12, 24, 36 la 220V. Nu este recomandat să instalați acestea într-o mașină de pasageri; puteți deteriora accidental sistemul electric. Proiectarea circuitului convertoarelor DC AC de la 12 la 220 este simplă, un oscilator principal și o secțiune de putere. Generatorul este realizat pe popularul TL494 sau analogi.

Un număr mare de circuite de amplificare de la 12v la 220v pentru producția de bricolaj poate fi găsit la link
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
În total, există aproximativ 140 de circuite, jumătate dintre ele sunt convertoare boost de la 12, 24 la 220V. Puteri de la 50 la 5000 wați.

După asamblare, va trebui să reglați întregul circuit folosind un osciloscop; este recomandabil să aveți experiență de lucru cu circuite de înaltă tensiune.

Pentru a asambla un invertor puternic de 2500 W, veți avea nevoie de 16 tranzistoare și 4 transformatoare adecvate. Costul produsului va fi considerabil, comparabil cu costul unui designer radio similar. Avantajul unor astfel de costuri va fi o ieșire sinusoidală pură.

Prefaţă

Aș dori să avertizez în prealabil dragii cititori ai acestui articol că acest articol va avea o formă și un conținut care nu sunt în întregime familiare cititorilor. Lasă-mă să explic de ce.

Materialul prezentat atenției dumneavoastră este absolut exclusivist. Toate dispozitivele despre care vor fi discutate în articolele mele sunt dezvoltate, modelate, configurate și aduse în minte de mine personal. Cel mai adesea, totul începe cu o încercare de a pune în practică o idee interesantă. Calea poate fi foarte spinoasă și, uneori, durează destul de mult, iar care va fi rezultatul final și dacă va exista unul, nu se știe dinainte. Dar practica confirmă că cel care merge va stăpâni drumul... iar rezultatele uneori depășesc toate așteptările... Și cât de fascinant este procesul în sine - cuvintele nu îl pot exprima. Trebuie să recunosc că eu (ca toți ceilalți, ar trebui de remarcat) nu au întotdeauna suficiente cunoștințe și abilități, iar sfaturile înțelepte și oportune sunt binevenite și ajută la aducerea ideii la concluzia ei logică. Aceasta este specificul...

Acest articol se adresează nu atât începătorilor, cât mai degrabă persoanelor care au deja cunoștințele și experiența necesare, care sunt interesați și de mersul pe căi necălcate și pentru care abordările standard ale rezolvării problemelor nu sunt atât de interesante... Este important. să înțeleg că acesta nu este material pentru repetarea necugetat, ci mai degrabă - direcția în care trebuie să te miști... Nu promit cititorilor detalii grozave despre lucruri evidente, cunoscute și de înțeles din electronică..., dar eu promiteți că esența principală va fi întotdeauna bine acoperită.

Despre invertor

Invertorul despre care se va discuta s-a născut exact în modul descris mai sus... Din păcate, nu pot, fără a încălca regulile de publicare a acestor articole, să aflu în detaliu cum a luat ființă, dar vă asigur că circuitele celor două versiunile extreme ale invertorului nu sunt încă disponibile nicăieri au fost publicate... Mai mult decât atât, penultima versiune a schemei este deja practic în uz, iar cea extremă (sper că cea mai perfectă dintre ele) nu a fost încă machiată doar pe hârtie, dar nu am nicio îndoială cu privire la funcționalitatea sa, iar producția și testarea sa va dura doar câteva zile...

Familiarizarea cu microcircuitul pentru invertorul cu jumătate de punte IR2153 a făcut o impresie bună - un curent destul de mic consumat de sursa de alimentare, prezența unui timp mort, controlul de putere încorporat... Dar are două dezavantaje semnificative - acolo nu există capacitatea de a regla durata impulsurilor de ieșire și un curent de driver destul de mic... (în realitate, nu este menționat în fișa de date, dar este puțin probabil ca acesta să fie mai mare de 250-500 mA...). A fost necesar să se rezolve două probleme - să ne dați seama cum să implementați reglarea tensiunii a invertorului și cum să creșteți curentul driverelor comutatorului de alimentare...

Aceste probleme au fost rezolvate prin introducerea tranzistoarelor cu efect de câmp în circuitul de driver optic și diferențierea circuitelor la ieșirile microcircuitului IR2153 (vezi Fig. 1)

Fig.1

Câteva cuvinte despre cum funcționează reglarea duratei pulsului. Impulsurile de la ieșirile lui IR2153 sunt furnizate circuitelor diferențiatoare formate din elementele C2, R2, LED driver optic, VD3-R4 - tranzistor optocupler... și elemente C3, R3, LED driver optic, VD4-R5 - tranzistor optocupler.. Elementele circuitelor de diferențiere sunt proiectate astfel încât, cu tranzistorul optocupler de feedback închis, durata impulsurilor la ieșirile driverelor optice este aproape egală cu durata impulsurilor la ieșirile IR2153. În același timp, tensiunea la ieșirea invertorului este maximă.

În momentul în care tensiunea la ieșirea invertorului atinge tensiunea de stabilizare, tranzistorul optocupler începe să se deschidă ușor... acest lucru duce la o scădere a constantei de timp a circuitului de diferențiere și, în consecință, la o scădere a durata impulsurilor la ieșirea driverelor optice. Acest lucru asigură stabilizarea tensiunii la ieșirea invertorului. Diodele VD1, VD2 elimină supratensiunea negativă care apare în timpul diferențierii.

Nu menționez în mod deliberat tipul de drivere optice. De aceea, driverul optic al unui tranzistor cu efect de câmp este un mare subiect separat de discuție. Gama lor este foarte mare - zeci... dacă nu sute de tipuri... pentru fiecare gust și culoare. Pentru a înțelege scopul și caracteristicile lor, trebuie să le studiați singur.

Invertorul prezentat are o altă caracteristică importantă. Lasă-mă să explic. Deoarece scopul principal al invertorului este încărcarea bateriilor cu litiu (deși orice baterie poate fi folosită, desigur), a trebuit să se ia măsuri pentru limitarea curentului la ieșirea invertorului. Cert este că, dacă conectați o baterie descărcată la sursa de alimentare, curentul de încărcare poate depăși toate limitele rezonabile... Pentru a limita curentul de încărcare la nivelul de care avem nevoie, în circuitul electrodului de control TL431 se introduce un șunt Rsh. . Cum functioneazã? Minusul bateriei care se încarcă este conectat nu la minusul invertorului, ci la borna superioară a circuitului Rsh... Când curentul trece prin Rsh, potențialul de pe electrodul de control TL431... crește, ceea ce duce la o scădere a tensiunii la ieșirea invertorului și, în consecință, la limitarea curentului de încărcare. Pe măsură ce acumulatorul se încarcă, tensiunea de pe ea crește, dar după aceasta crește și tensiunea la ieșirea invertorului, tinzând spre tensiunea de stabilizare.Pe scurt, un instrument simplu și revoltător de eficient. Prin schimbarea ratingului Rsh, este ușor să limităm curentul de încărcare la orice nivel de care avem nevoie. De aceea, ratingul Rsh în sine nu este anunțat... (valoarea de referință este de 0,1 Ohm și mai jos...), este mai ușor să îl selectați experimental.

Anticipând multe comentarii instructive despre „corectitudinea” și „incorectitudinea” principiilor încărcării bateriilor cu litiu, vă rog să vă abțineți de la astfel de comentarii și să mă credeți pe cuvânt că sunt mai mult decât conștient de modul în care se face acest lucru... Acesta este un subiect amplu, separat... și în cadrul acestuia nu va fi discutat în acest articol.

Câteva cuvinte despre caracteristicile IMPORTANTE ale instalării părții de semnal a invertorului...

Pentru a verifica funcționalitatea și a configura partea de semnal a invertorului, trebuie să aplicați +15 volți la circuitul de alimentare al părții de semnal de la orice sursă de alimentare externă și să verificați cu un osciloscop prezența impulsurilor pe porțile întrerupătoarelor de alimentare. . Apoi, este necesar să se simuleze funcționarea optocuplerului cu feedback (prin aplicarea tensiunii la LED-ul optocuplerului) și să se asigure că în acest caz are loc o îngustare APROAPE completă a impulsurilor pe porțile întrerupătoarelor de alimentare. În același timp, este mai convenabil să conectați sondele osciloscopului nu în mod standard, altfel - firul de semnal al sondei la una dintre porțile comutatorului de alimentare și firul comun al sondei osciloscopului la poarta un alt comutator de alimentare... Acest lucru va face posibilă vizualizarea simultană a impulsurilor diferitelor semicicluri... (ceea ce este în vecinătate în semicicluri vom vedea impulsuri de polaritate opusă, nu contează aici). Cel mai important lucru este să vă asigurați (sau să realizați) că atunci când optocuplerul de feedback este PORNIT, impulsurile de control NU se îngustează la zero (rămân de o durată minimă, dar nu își pierd forma dreptunghiulară...). În plus, este important, prin selectarea rezistenței R5 (sau R4), să se asigure că impulsurile din semiciclurile adiacente au aceeași durată... (diferența este destul de probabilă din cauza diferenței de caracteristici ale driverelor optice ). Vezi Fig.2

Fig.2

După această problemă, conectarea invertorului la o rețea de 220 de volți va merge cel mai probabil fără probleme. La configurare, este foarte indicat să conectați o sarcină mică (bec auto de 5 W) la ieșirea invertorului... Datorită duratei minime nenule a impulsurilor de control, fără sarcină, tensiunea la ieșirea invertorului poate fi mai mare decât tensiunea de stabilizare. Acest lucru nu interferează cu funcționarea invertorului, dar sper să scap de acest moment neplăcut în următoarea versiune a invertorului.

Un lucru important despre designul plăcii de circuit imprimat este că are o serie de caracteristici...

În ultimii ani folosesc plăci concepute pentru montarea ala-plană a elementelor... Adică toate elementele sunt amplasate pe lateralul conductorilor imprimați. În acest fel, TOATE elementele circuitului sunt lipite... chiar și cele care nu au fost inițial destinate montării plane. Acest lucru reduce semnificativ intensitatea forței de muncă din producție. În plus, placa are o parte de jos complet plată și devine posibilă plasarea plăcii direct pe radiator. Acest design simplifică semnificativ procesul de înlocuire a elementelor în timpul instalării și reparației. Unele conexiuni (cele mai incomode pentru cablajul imprimat) sunt realizate cu fir de montaj izolat. Acest lucru este destul de justificat, deoarece vă permite să reduceți semnificativ dimensiunea plăcii.

Designul plăcii de circuit imprimat în sine (vezi Fig. 3) este mai degrabă baza pentru designul dvs. final Designul său final va trebui ajustat pentru a se potrivi driverelor optice pe care le utilizați. Trebuie avut în vedere faptul că diferitele drivere optice au carcase DIFERITE, iar numerotarea și alocarea pinilor pot diferi de cele prezentate în diagrama din acest articol. Placa prezentata a trecut deja prin vreo zece modificari in ceea ce priveste partea de semnal. Corectarea părții de semnal, uneori foarte semnificativă, nu necesită deloc mult timp.

Fig.3

Nu intenționez să ofer o listă exactă de elemente în cadrul acestui articol. Motivul este simplu - scopul principal al acestei tam-tam este de a face un lucru util cu muncă minimă din elementele maxime disponibile. Adică adună din ceea ce ai. Apropo, dacă tensiunea de ieșire a invertorului nu este planificată să fie mai mare de douăzeci de volți, atunci orice transformator de la o sursă de alimentare a computerului (asamblat folosind un circuit în jumătate de punte) poate fi utilizat ca transformator de ieșire. Fotografia de mai jos este o vedere generală a invertorului asamblat, astfel încât să aveți o idee despre cum arată (este mai bine să vedeți o dată decât să auzi de o sută de ori). Vă implor să fiți indulgenți cu calitatea construcției, dar pur și simplu nu am de ales - am doar două mâini... Lipiți versiunea actuală, dar în capul vostru următoarea opțiune este aproape coaptă... Și în rest - există nicicum... - nu poți sări peste treaptă.. .

Da, asta am uitat să menționez – probabil că vor apărea întrebări despre puterea invertorului. Voi răspunde astfel - puterea maximă a unui astfel de invertor este greu de estimat în lipsă..., este determinată în principal de puterea elementelor de putere utilizate, transformatorul de ieșire și curentul maxim de vârf al ieșirii opticei. șoferii. La puteri mari, designul în sine, circuitele amortizoare ale comutatoarelor de alimentare vor începe să aibă o mare influență..., va trebui să folosiți redresoare sincrone în loc de diode la ieșire... Pe scurt, acesta este un complet diferit. poveste, mult mai greu de implementat... Cat despre invertorul descris, il folosesc pentru a incarca bateria LiFePO4 cu o tensiune de 21,9 Volti (capacitate - 15A/h) cu un curent de 7-8 Amperi... Acesta este linie unde temperatura radiatorului și transformatorului este în limite rezonabile și nu este necesară răcirea forțată... Pentru gustul meu - ieftin și vesel..

Nu intenționez să vorbesc despre acest invertor mai detaliat în cadrul acestui articol. Nu se poate acoperi totul (și durează atât de mult timp, trebuie menționat...), așa că ar fi mai rezonabil să discutăm problemele apărute într-un subiect separat de pe forumul fierului de lipit. Acolo voi asculta toate dorințele și criticile și voi răspunde la întrebări.

Nu am nicio îndoială că multor oameni ar putea să nu le placă această abordare. Și mulți sunt siguri că totul a fost deja inventat înaintea noastră... Vă asigur că nu este așa...

Dar acesta nu este sfârșitul poveștii. Dacă există interes, atunci putem continua conversația... pentru că există o altă versiune, extremă, a părții de semnal. ...sper ca va fi continuat.

Completări din 25.06.2014

Așa se dovedește și de această dată - cerneala de pe articol nu s-a uscat încă, dar au apărut deja idei foarte interesante despre cum să faceți partea de semnal a invertorului mai perfectă...

Aș dori să vă avertizez că toate desenele marcate cu semnătura „proiect” într-un invertor complet asamblat NU au fost verificate! Dar dacă performanța fragmentelor individuale ale circuitului a fost testată pe o placă de breadboard și performanța lor a fost confirmată, voi face o rezervare specială.

Principiul de funcționare al părții de semnal modificate se bazează încă pe diferențierea impulsurilor de microcircuitul IR2153. Dar din punctul de vedere al construcției corecte a circuitelor electronice, abordarea de aici este mai competentă.

Câteva precizări - circuitele de diferențiere actuale includ acum C2, R2, R4 și C3, R3, R5 plus diode VD1, VD2 și un optocupler cu feedback. Diodele care elimină emisiile negative apărute în timpul diferențierii sunt excluse..., deoarece nu sunt necesare - tranzistoarele cu efect de câmp permit furnizarea unei tensiuni porți-surse de +/-20 volți. Impulsurile diferențiate, schimbându-și durata sub influența optocuplerului cu feedback, intră pe porțile tranzistoarelor T1, T2, care aprind LED-urile driverelor optice...

Această schemă a fost testată pe o placă. A arătat performanțe bune și o mare flexibilitate în configurație. Îl recomand cu căldură pentru utilizare.

Fotografia de mai jos prezintă un fragment al unei scheme de circuit cu o parte de semnal modificată și un desen al unei plăci de circuit imprimat cu corecții pentru partea de semnal modificată...

Va urma...

Actualizare din 29.06.14

Așa arată versiunea extremă a părții de semnal a invertorului, pe care am menționat-o la începutul articolului. În cele din urmă, am găsit timpul să-i fac aspectul și să-i privesc activitatea în realitate... M-am uitat... și totuși - da, el este cel care va fi desemnat cel mai perfect dintre cei propuși... schema poate fi numită de succes deoarece toate elementele din ea îndeplinesc funcțiile pentru care și sunt destinate încă de la naștere.

Această versiune a controlerului folosește o metodă diferită, mai familiară, de modificare a duratei controalelor. Impulsurile de la ieșirile lui IR2153 sunt convertite din formă dreptunghiulară în formă triunghiulară prin integrarea circuitelor R2,C2 și R3,C3. Impulsurile triunghiulare generate sunt furnizate intrărilor inversoare ale comparatorului dual LM393. Intrările neinversoare ale comparatoarelor primesc tensiune de la divizorul R4, R5. Comparatoarele compară valoarea curentă a tensiunii triunghiulare cu tensiunea de la divizorul R4, R5, iar în momentele în care valoarea tensiunii triunghiulare depășește tensiunea de la divizorul R4, R5, apare un potențial scăzut la ieșirile comparatoarelor. Acest lucru duce la aprinderea LED-ului driverului optic... CREȘTEREA tensiunii de la divizorul R4, R5 duce la o SCADERE a duratei impulsului la ieșirile comparatoarelor. Acesta este ceea ce va face posibilă organizarea feedback-ului ieșirii invertorului cu modelul de durată a impulsului și, prin urmare, asigurarea stabilizării și controlului tensiunii de ieșire a invertorului. La declanșarea optocuplatorului de feedback, tranzistorul optocuplerului se deschide ușor, crește tensiunea de la divizorul R4,R5 ceea ce duce la o scădere a duratei impulsurilor de control..., în timp ce tensiunea de ieșire scade... Valoarea de rezistorul R6* determină gradul de influență a circuitului de reacție asupra duratei impulsurilor generate... - cu cât valoarea rezistorului R6* este mai mică, cu atât durata impulsurilor este mai scurtă la declanșarea optocuplatorului de reacție... La configurare, schimbarea valorii rezistorului R6* vă permite să vă asigurați că durata impulsurilor generate în momentul declanșării optocuplerului de feedback va tinde să (sau să fie egală - aici nu este înfricoșător) la zero. Imaginile de mai jos vă vor ajuta să înțelegeți esența modului în care funcționează comparatorii.

Câteva cuvinte despre ceea ce este important la configurare. Procedura de configurare în sine este destul de simplă, dar nici măcar nu încercați să o faceți fără un osciloscop... Este echivalent cu încercarea de a conduce cu ochii legati... Particularitatea (și acesta este mai degrabă avantajul său decât un dezavantaj) este că permite să generați impulsuri cu orice raport de durate în canalele adiacente... Trebuie să înțelegeți că modelul poate fie să modifice (introduce, fie să elimine complet) durata timpului mort dintre impulsurile canalelor adiacente, dar chiar să le formeze într-un astfel de un mod în care impulsurile canalelor adiacente se vor „suprapune” unele pe altele ..., ceea ce, desigur, este inacceptabil... Sarcina dvs. este să monitorizați impulsurile la ieșirea driverelor cu un osciloscop, schimbând valoarea rezistența R4*, setați intrările neinversoare ale comparatoarelor la o astfel de tensiune încât impulsuri separate prin timpul mort 1 să fie generate la ieșirile driverelor -2 μS (cu cât timpul mort este mai mare, cu atât este mai mic riscul de curent traversant). ).

Apoi, este necesar să porniți optocuplerul de feedback și, prin modificarea valorii rezistorului R6*, să îl selectați astfel încât durata celor generate să scadă la zero. În timpul acestei proceduri nu va fi dăunătoare controlul MOMENTULUI DISPARIȚII impulsurilor generate. Este foarte de dorit ca dispariția completă a impulsurilor generate să se producă SIMULTAN... Dispariția nesimultană este posibilă dacă parametrii integratorilor R2,C2 și R3,C3 sunt foarte diferiți. Acest lucru poate fi vindecat printr-o mică modificare a valorilor elementelor unuia dintre integratori. Am facut-o practic. Pentru comoditate, temporar, în locul circuitului optocupler tranzistor-R6*, am conectat un potențiometru de 20 Kohm și am setat durata pulsului până la punctul de a dispare. Diferența de durată a impulsurilor generate s-a dovedit a fi neglijabilă... Dar am eliminat-o și instalând un condensator suplimentar (doar 30 pF) în paralel cu condensatorul C3.

Câteva cuvinte despre caracteristicile de operare ale driverelor optice... În timpul instalării, s-a dovedit că driverele optice funcționează mai bine cu un curent LED mai mare Mai mult, există o altă nuanță importantă - LED-ul driverului optic consumă mai mult curent nu pe tot parcursul pulsului durată, dar numai în perioade destul de scurte (1-2 µS), coincizând în timp cu pozițiile fronturilor pulsului. Acest lucru este important, deoarece ne permite să înțelegem că curentul mediu consumat de LED-ul optodriverului nu este deloc mare.Aceste considerente determină alegerea valorii rezistorului R7. Curentul PEAK măsurat efectiv al LED-ului optodriverului, cu valoarea nominală indicată pe diagramă, este de 8-10 mA.

O diodă (VD5) a fost adăugată la circuitul din circuitul din circuitul de alimentare al driverului inferior. Lasă-mă să explic de ce. Optodriverele pe care le folosesc au un sistem de control al puterii încorporat. Datorită faptului că o diodă este întotdeauna utilizată în circuitul de alimentare al driverului superior, tensiunea de alimentare a driverului superior este întotdeauna puțin mai mică decât tensiunea de alimentare a driverului inferior. Prin urmare, atunci când tensiunea de alimentare scade, impulsurile de la ieșirea driverului superior dispar puțin mai devreme decât cel inferior. Pentru a aduce mai aproape momentele în care driverele sunt oprite a fost introdusă dioda VD5. Ar trebui să fii mereu atent la aceste momente...

Aici, este timpul să rețineți că acest driver poate fi utilizat (după o ușoară modificare a logicii comparatorului) împreună cu drivere convenționale (non-optice) semi-bridge. Pentru cei care nu înțeleg despre ce vorbim, uitați-vă, de exemplu, la ce este IR2113. Sunt o mulțime de altele asemănătoare..., iar utilizarea lor se poate dovedi a fi chiar mai preferabilă decât cele optice... Dar acesta este un subiect pentru următoarea adăugare la articol... Nu promit că am își vor testa munca în practică, dar cel puțin la nivelul schemelor de circuite a mai multor opțiuni - nicio problemă....

Asta e - există o mulțime de fagi - dar, în realitate, configurația se reduce la selectarea a două rezistențe. Aș dori să remarc în special că acest driver NU este critic pentru alimentarea sa - în domeniul de putere al microcircuitului IR2153 (9-15 Volți), funcționează absolut adecvat. Dispariția impulsurilor de la ieșirile IR2153 atunci când sursa de alimentare scade (în momentul în care unitatea este oprită), duce la închiderea întrerupătoarelor de alimentare.

Încă câteva sfaturi - nu ar trebui să încercați să înlocuiți IR2153 cu ceva analog pe elemente discrete - nu este productiv... În realitate, este posibil, dar pur și simplu nu este rezonabil - numărul de piese va crește semnificativ (în original - sunt doar trei..., cu atât mai puțin). În plus, va trebui să rezolvați problemele legate de comportamentul analogului atunci când este pornit și oprit (și cu siguranță vor fi). Combaterea acestui lucru va complica și mai mult schema, iar sensul acestei idei va fi anulat...

Pentru cei care sunt interesați de acest subiect, atașez, pentru comoditate, desene ale plăcilor cu circuite imprimate ajustate pentru acest driver. Printre acestea se numără modelul în sine sub formă de submodul... - este mai convenabil să începeți prima cunoștință cu ei. Aș sublinia în special faptul că, dacă decideți să încercați să configurați driverul în mod autonom (fără a conecta întrerupătoarele de alimentare), amintiți-vă că, la configurare, trebuie să conectați comunul „virtual” al driverului superior cu un fir comun real (în caz contrar, șoferul superior nu va avea putere).

Deși nu am planificat alte modificări ale invertorului, trebuie remarcat faptul că prezența unui singur circuit de reglare a duratei va face ușoară introducerea oricărei protecție de curent în acesta. Acesta este un subiect interesant separat și putem reveni la el mai târziu...

În concluzie cu această completare, permiteți-mi să vă reamintesc că, încă de la naștere, scopul principal al invertorului este încărcarea bateriilor cu litiu. Este înzestrat cu proprietăți deosebite, foarte importante prin utilizarea sa în circuitul Rsh... Pentru cei care nu-i înțeleg rostul, recomand încă o dată să se adâncească în secțiunea articolului în care este discutată.

Daca nu folosim Rsh (jumper), vom avea un invertor obisnuit cu stabilizare de tensiune (dar fara nicio protectie de curent, bineinteles...).

Lista radioelementelor

Desemnare	Tip	Denumire	Cantitate	Notă	Blocnotesul meu
	Driver de putere și MOSFET	IR2153	1		La blocnotes
	IC de referință de tensiune	TL431	1		La blocnotes
T1, T2	Tranzistor cu efect de câmp		2		La blocnotes
VD1-VD6	Dioda		6		La blocnotes
VD7, VD8	Dioda redresoare	FR607	2		La blocnotes
VD9	Pod de diode	RS405L	1		La blocnotes
	Optocupler		1		La blocnotes
	Driver optic		2		La blocnotes
C1	Condensator	3900 pF	1		La blocnotes
C2, C3, C10	Condensator	0,01 µF	3		La blocnotes
C4		100 µF 25 V	1		La blocnotes
C5, C6	Condensator	1 µF	2		La blocnotes
S7, S12	Condensator	1000 pF	2		La blocnotes
S8, S9	Condensator electrolitic	150 µF 250 V	2		La blocnotes
C11	Condensator electrolitic	1000 µF	1		La blocnotes
R1	Rezistor	5,1 kOhmi	1		La blocnotes
R2, R3	Rezistor	1,3 kOhm	2		La blocnotes
R4, R5	Rezistor	110 ohmi	2		La blocnotes
R6, R7	Rezistor	10 ohmi	2		La blocnotes
R8, R9	Rezistor	10 kOhm	2		La blocnotes
R10, R15	Rezistor	3,9 kOhm	2	R10 0,5 W.	La blocnotes
R11	Rezistor	3 kOhm	1	0,5 W	La blocnotes
R12	Rezistor	51 ohmi	1	1 W	La blocnotes
R13, R14	Rezistor	100 kOhm	2		La blocnotes
R16, R18	Rezistor	1 kOhm	2		La blocnotes
R17	Rezistor	7,76 kOhmi	1		La blocnotes
Rsh	Rezistor	0,1 Ohm sau mai puțin	1		La blocnotes
	Transformator		1	De la o sursă de alimentare a computerului	La blocnotes
	Inductor		1		La blocnotes
F1	Siguranță	2 A	1		La blocnotes
	Oscilator principal. Opțiunea #2.
	Driver de putere și MOSFET	IR2153	1		La blocnotes
T1, T2	tranzistor MOSFET	2N7002	2		La blocnotes
	Optocupler		1		La blocnotes
	Driver optic		2		La blocnotes
VD1-VD3	Dioda		3		La blocnotes
C1	Condensator	2200 pF	1

Majoritatea dispozitivelor electronice moderne practic nu folosesc surse de alimentare analogice (transformatoare), acestea sunt înlocuite cu convertoare de tensiune în impulsuri. Pentru a înțelege de ce s-a întâmplat acest lucru, este necesar să se ia în considerare caracteristicile de design, precum și punctele forte și punctele slabe ale acestor dispozitive. De asemenea, vom vorbi despre scopul principalelor componente ale surselor pulsate și vom oferi un exemplu simplu de implementare care poate fi asamblată cu propriile mâini.

Caracteristici de proiectare și principiu de funcționare

Dintre cele mai multe metode de conversie a tensiunii în componente electronice de alimentare, două care sunt cele mai răspândite pot fi identificate:

Analogic, al cărui element principal este un transformator coborâtor, pe lângă funcția sa principală, oferă și izolație galvanică.
Principiul impulsului.

Să vedem cum diferă aceste două opțiuni.

PSU bazat pe un transformator de putere

Să luăm în considerare o diagramă bloc simplificată a acestui dispozitiv. După cum se poate observa din figură, la intrare este instalat un transformator coborâtor, cu ajutorul acestuia, amplitudinea tensiunii de alimentare este convertită, de exemplu, de la 220 V obținem 15 V. Următorul bloc este un redresor, acesta sarcina este de a converti curentul sinusoidal într-unul pulsat (armonica este afișată deasupra imaginii simbolice). În acest scop, se folosesc elemente semiconductoare de redresare (diode) conectate printr-un circuit în punte. Principiul lor de funcționare poate fi găsit pe site-ul nostru.

Următorul bloc îndeplinește două funcții: netezește tensiunea (se folosește un condensator de capacitate adecvată în acest scop) și o stabilizează. Acesta din urmă este necesar pentru ca tensiunea să nu „scădeze” atunci când sarcina crește.

Diagrama bloc dată este mult simplificată; de regulă, o sursă de acest tip are un filtru de intrare și circuite de protecție, dar acest lucru nu este important pentru explicarea funcționării dispozitivului.

Toate dezavantajele opțiunii de mai sus sunt legate direct sau indirect de elementul principal de proiectare - transformatorul. În primul rând, greutatea și dimensiunile sale limitează miniaturizarea. Pentru a nu fi nefondat, vom folosi ca exemplu un transformator coborâtor 220/12 V cu o putere nominală de 250 W. Greutatea unei astfel de unități este de aproximativ 4 kilograme, dimensiunile 125x124x89 mm. Vă puteți imagina cât ar cântări un încărcător de laptop bazat pe acesta.

În al doilea rând, prețul unor astfel de dispozitive este uneori de multe ori mai mare decât costul total al celorlalte componente.

Dispozitive cu impulsuri

După cum se poate observa din diagrama bloc prezentată în figura 3, principiul de funcționare al acestor dispozitive diferă semnificativ de convertoarele analogice, în primul rând în absența unui transformator de intrare descendente.

Figura 3. Schema bloc a unei surse de alimentare comutatoare

Să luăm în considerare algoritmul de operare al unei astfel de surse:

Filtrul de rețea este furnizat cu energie; sarcina acestuia este de a minimiza zgomotul din rețea, atât la intrare, cât și la ieșire, care apare ca urmare a funcționării.
Apoi, intră în funcțiune unitatea de conversie a tensiunii sinusoidale în tensiune constantă pulsată și un filtru de netezire.
În etapa următoare, un invertor este conectat la proces; sarcina sa este legată de formarea de semnale dreptunghiulare de înaltă frecvență. Feedback-ul către invertor se realizează prin unitatea de control.
Următorul bloc este IT, este necesar pentru modul generator automat, alimentarea cu tensiune a circuitului, protecție, controlul controlerului, precum și sarcina. În plus, sarcina IT include asigurarea izolației galvanice între circuitele de înaltă și joasă tensiune.

Spre deosebire de un transformator coborâtor, miezul acestui dispozitiv este realizat din materiale ferimagnetice, acest lucru contribuind la transmiterea fiabilă a semnalelor RF, care pot fi în intervalul 20-100 kHz. O trăsătură caracteristică a IT este că atunci când îl conectați, includerea începutului și a sfârșitului înfășurărilor este critică. Dimensiunile mici ale acestui dispozitiv fac posibilă producerea de dispozitive miniaturale; un exemplu este cablarea electronică (balastul) unui LED sau lampă de economisire a energiei.

Apoi, redresorul de ieșire intră în funcțiune, deoarece funcționează cu tensiune de înaltă frecvență; procesul necesită elemente semiconductoare de mare viteză, astfel încât diode Schottky sunt utilizate în acest scop.
În faza finală, netezirea se realizează pe un filtru avantajos, după care se aplică tensiune la sarcină.

Acum, așa cum am promis, să ne uităm la principiul de funcționare al elementului principal al acestui dispozitiv - invertorul.

Cum funcționează un invertor?

Modularea RF poate fi realizată în trei moduri:

frecvența pulsului;
fază-impuls;
lățimea impulsului.

În practică, se folosește ultima opțiune. Acest lucru se datorează atât simplității implementării, cât și faptului că PWM are o frecvență de comunicare constantă, spre deosebire de celelalte două metode de modulare. O diagramă bloc care descrie funcționarea controlerului este prezentată mai jos.

Algoritmul de funcționare al dispozitivului este următorul:

Generatorul de frecvență de referință generează o serie de semnale dreptunghiulare, a căror frecvență corespunde celei de referință. Pe baza acestui semnal, se formează un dinte de ferăstrău U P, care este furnizat la intrarea comparatorului K PWM. Semnalul UUS care vine de la amplificatorul de control este furnizat la a doua intrare a acestui dispozitiv. Semnalul generat de acest amplificator corespunde diferenței proporționale dintre U P (tensiune de referință) și U RS (semnal de control din circuitul de feedback). Adică, semnalul de control UUS este, de fapt, o tensiune nepotrivită cu un nivel care depinde atât de curentul de pe sarcină, cât și de tensiunea de pe aceasta (U OUT).

Această metodă de implementare vă permite să organizați un circuit închis care vă permite să controlați tensiunea de ieșire, adică, de fapt, vorbim despre o unitate funcțională liniar-discretă. La ieșire sunt generate impulsuri, cu o durată în funcție de diferența dintre semnalele de referință și cele de control. Pe baza acesteia, se creează o tensiune pentru a controla tranzistorul cheie al invertorului.

Procesul de stabilizare a tensiunii de ieșire se realizează prin monitorizarea nivelului acesteia; atunci când se modifică, tensiunea semnalului de control U PC se modifică proporțional, ceea ce duce la creșterea sau scăderea duratei dintre impulsuri.

Ca urmare, puterea circuitelor secundare se modifică, ceea ce asigură stabilizarea tensiunii de ieșire.

Pentru a asigura siguranța, este necesară izolarea galvanică între sursa de alimentare și feedback. De regulă, optocuplele sunt utilizate în acest scop.

Punctele forte și punctele slabe ale surselor pulsate

Dacă comparăm dispozitive analogice și cu impulsuri de aceeași putere, acestea din urmă vor avea următoarele avantaje:

Dimensiune și greutate reduse datorită absenței unui transformator coborâtor de joasă frecvență și a elementelor de control care necesită îndepărtarea căldurii folosind radiatoare mari. Datorită utilizării tehnologiei de conversie a semnalului de înaltă frecvență, este posibilă reducerea capacității condensatoarelor utilizate în filtre, ceea ce permite instalarea unor elemente mai mici.
Eficiență mai mare, deoarece pierderile principale sunt cauzate doar de procese tranzitorii, în timp ce în circuitele analogice se pierde constant multă energie în timpul conversiei electromagnetice. Rezultatul vorbește de la sine, crescând eficiența la 95-98%.
Cost mai mic datorită utilizării elementelor semiconductoare mai puțin puternice.
Gamă mai largă de tensiune de intrare. Acest tip de echipament nu este pretențios în ceea ce privește frecvența și amplitudinea; prin urmare, este permisă conectarea la rețele de diferite standarde.
Disponibilitatea unei protecții fiabile împotriva scurtcircuitelor, suprasarcinii și a altor situații de urgență.

Dezavantajele tehnologiei cu impulsuri includ:

Prezența interferenței RF este o consecință a funcționării convertorului de înaltă frecvență. Acest factor necesită instalarea unui filtru care suprimă interferențele. Din păcate, funcționarea sa nu este întotdeauna eficientă, ceea ce impune unele restricții privind utilizarea dispozitivelor de acest tip în echipamente de înaltă precizie.

Cerințe speciale pentru sarcină, aceasta nu trebuie redusă sau mărită. De îndată ce nivelul curentului depășește pragul superior sau inferior, caracteristicile tensiunii de ieșire vor începe să difere semnificativ de cele standard. De regulă, producătorii (chiar și cei recent chinezi) asigură astfel de situații și instalează o protecție adecvată în produsele lor.

Scopul aplicatiei

Aproape toate electronicele moderne sunt alimentate din blocuri de acest tip, de exemplu:

Asamblarea unei surse de alimentare comutatoare cu propriile mâini

Să luăm în considerare circuitul unei surse de alimentare simple, în care se aplică principiul de funcționare descris mai sus.

Denumiri:

Rezistoare: R1 – 100 Ohm, R2 – de la 150 kOhm la 300 kOhm (selectabile), R3 – 1 kOhm.
Capacități: C1 și C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (selectabil), 012 µF, C6 – 10 µF x 750 µF – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Diode: VD1-4 - KD258V, VD5 și VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Tranzistor VT1 – KT872A.
Stabilizator de tensiune D1 - microcircuit KR142 cu indice EH5 - EH8 (în funcție de tensiunea de ieșire necesară).
Transformator T1 - se folosește un miez de ferită în formă de w cu dimensiunile 5x5. Înfăşurarea primară este înfăşurată cu 600 de spire de sârmă Ø 0,1 mm, secundarul (pinii 3-4) conţine 44 de spire Ø 0,25 mm, iar ultima înfăşurare conţine 5 spire Ø 0,1 mm.
Siguranță FU1 – 0,25A.

Configurația se reduce la selectarea valorilor R2 și C5, care asigură excitarea generatorului la o tensiune de intrare de 185-240 V.