Cel mai simplu convertor de tensiune. Cele mai simple circuite ale convertoarelor cu un singur capăt. Diagramă, descriere Circuite convertoare de tensiune amator

Un invertor de 12V/220V este un lucru necesar într-o gospodărie. Uneori este pur și simplu necesar: rețeaua, de exemplu, a dispărut, iar telefonul este mort și există carne în frigider. Cererea determină oferta: pentru modelele gata făcute de 1 kW sau mai mult, de la care puteți alimenta orice aparate electrice, va trebui să plătiți undeva de la 150 USD. Posibil peste 300 de dolari. Cu toate acestea, realizarea unui convertor de tensiune cu propriile mâini în timpul nostru este accesibilă tuturor celor care știu să lipize: asamblarea acestuia dintr-un set gata de componente va costa de trei până la patru ori mai puțin + puțină muncă și metal din gunoiul vechi. Dacă există unul pentru bateriile auto, puteți cheltui în general 300-500 de ruble. Și dacă ai și abilități de bază de radio amator, atunci, după ce ai scotocit prin haz, este foarte posibil să faci un invertor de 12V DC/220V AC 50Hz pentru 500-1200 W degeaba. Să luăm în considerare opțiunile posibile.

Opțiuni: Global

Un convertor de tensiune de 12-220 V pentru a alimenta o sarcină de până la 1000 W sau mai mult poate fi realizat în general independent în următoarele moduri (în ordinea creșterii costurilor):

Puneți o unitate gata făcută într-o carcasă cu un radiator de la Avito, Ebay sau AliExpress. Căutați „invertor 220” sau „invertor 12/220”; puteți adăuga imediat puterea necesară. Va costa aprox. jumătate din prețul aceleiași fabrici. Nu sunt necesare abilități electrice, dar - vezi mai jos;
Asamblați același din kit: placa de circuit imprimat + componente „împrăștiate”. Poate fi achiziționat de acolo, dar la cerere se adaugă diy, ceea ce înseamnă auto-asamblare. Pret inca aprox. de 1,5 ori mai mic. Aveți nevoie de abilități de bază în electronica radio: utilizarea unui multimetru, cunoștințe despre cablarea (pinouts) bornelor elementelor active sau capacitatea de a le căuta, regulile de includere a componentelor polare (diode, condensatori electrolitici) în circuit și capacitatea de a determina ce curent și ce fire de secțiune transversală sunt necesare;
Adaptați o sursă de alimentare neîntreruptibilă a computerului (UPS, UPS) la invertor. Un UPS folosit fără o baterie standard poate fi găsit pentru 300-500 de ruble. Nu aveți nevoie de abilități - pur și simplu conectați bateria mașinii la UPS. Dar va trebui să-l încărcați separat, vezi și mai jos;
Alegeți o metodă de conversie, o diagramă (vezi mai jos) în conformitate cu nevoile dvs. și disponibilitatea pieselor, calculați și asamblați complet singur. Poate fi complet gratuit, dar pe lângă abilitățile electronice de bază, veți avea nevoie de capacitatea de a utiliza niște instrumente speciale de măsurare (vezi și mai jos) și de a efectua calcule inginerești simple.

Dintr-un modul terminat

Metode de asamblare conform paragrafelor. 1 și 2 nu sunt de fapt atât de simple. Carcasele invertoarelor gata făcute din fabrică servesc, de asemenea, ca radiatoare pentru comutatoare puternice cu tranzistori în interior. Dacă luați un „produs semifabricat” sau „vrac”, atunci nu va exista nicio carcasă pentru ei: având în vedere costul actual al electronicelor, al manoperei și al metalelor neferoase, diferența de prețuri se explică tocmai prin absența al doilea și, eventual, al treilea. Adică va trebui să-ți faci singur un radiator pentru chei puternice sau să cauți unul gata făcut din aluminiu. Grosimea acestuia la locul unde sunt instalate cheile trebuie să fie de cel puțin 4 mm, iar suprafața fiecărei chei trebuie să fie de cel puțin 50 de metri pătrați. vezi pentru fiecare kW de putere ieșită; cu suflare de la un ventilator-cooler de computer de 12 V 110-130 mA – de la 30 mp. cm*kW*cheie.

De exemplu, într-un set (modul) sunt 2 chei (se văd, ies din tablă, vezi în stânga în figură); modulele cu chei pe radiator (în dreapta în figură) sunt mai scumpe și sunt proiectate pentru o anumită putere, de obicei nu foarte mare. Nu există răcitor, puterea necesară este de 1,5 kW. Aceasta înseamnă că aveți nevoie de un calorifer de 150 mp. vezi. În plus, există și kituri de instalare pentru chei: garnituri termoconductoare și fitinguri pentru șuruburi de montare - cupe și șaibe izolante. Dacă modulul are protecție termică (va mai fi o altă piesă care iese între taste - un senzor termic), atunci puțină pastă termică pentru a o lipi pe radiator. Fire - desigur, vezi mai jos.

De la UPS

Invertorul de 12V DC/220V AC 50 Hz, la care puteți conecta orice dispozitiv în limita de putere admisă, este realizat dintr-un UPS de calculator destul de simplu: firele standard către bateria „dvs.” sunt înlocuite cu altele lungi cu cleme pentru mașină bornele bateriei. Secțiunea transversală a firului este calculată pe baza densității de curent admisibile de 20-25 A/mp. mm, vezi și mai jos. Dar din cauza unei baterii nestandard, pot apărea probleme - cu ea și este mai scumpă și mai necesară decât un convertor.

UPS folosește și baterii plumb-acid. Aceasta este astăzi singura sursă de energie chimică secundară disponibilă pe scară largă, capabilă să furnizeze în mod regulat curenți mari (curenți suplimentari) fără a fi „omorâtă” complet în 10-15 cicluri de încărcare-descărcare. În aviație, se folosesc baterii argint-zinc, care sunt și mai puternice, dar sunt monstruos de scumpe, nu sunt disponibile pe scară largă, iar durata lor de viață este neglijabilă pentru standardele de zi cu zi - aprox. 150 de cicluri.

Descărcarea bateriilor cu acid este monitorizată în mod clar de tensiunea de pe bancă, iar controlerul UPS nu va permite ca bateria „străină” să fie descărcată peste măsură. Dar în bateriile UPS standard electrolitul este gel, în timp ce în bateriile auto este lichid. Modurile de încărcare în ambele cazuri sunt semnificativ diferite: aceiași curenți nu pot fi trecuți prin gel ca printr-un lichid, iar într-un electrolit lichid, dacă curentul de încărcare este prea scăzut, mobilitatea ionilor va fi scăzută și nu toți se vor întoarce la locurile lor în electrozi. Ca urmare, UPS-ul va încărca subîncărcarea cronică a mașinii, aceasta va deveni în curând sulfatată și va deveni complet inutilizabilă. Prin urmare, este necesar un încărcător de baterie pentru invertorul de pe UPS. Îl poți face singur, dar acesta este un alt subiect.

Baterie și putere

Adecvarea convertorului pentru un anumit scop depinde și de baterie. Un invertor de tensiune de amplificare nu preia energie pentru consumatori din „materia întunecată” a Universului, găurile negre, spiritul sfânt sau oriunde altundeva așa. Doar de la baterie. Și din ea va prelua puterea furnizată consumatorilor, împărțită la eficiența convertorului în sine.

Dacă vedeți „6800W” sau mai mult pe corpul unui invertor de marcă, credeți-vă ochii. Electronica modernă face posibilă încadrarea unor dispozitive și mai puternice în volumul pachetului de țigări. Dar să presupunem că avem nevoie de o putere de încărcare de 1000 W și avem la dispoziție o baterie de mașină obișnuită de 12 V 60 A/h. Valoarea tipică a eficienței invertorului este 0,8. Aceasta înseamnă că va dura aprox. 100 A. Pentru un astfel de curent sunt necesare și fire cu o secțiune transversală de 5 metri pătrați. mm (vezi mai sus), dar acesta nu este principalul lucru aici.

Pasionații de mașini știu: dacă porniți demarorul timp de 20 de minute, cumpărați o baterie nouă. Adevărat, mașinile noi au limite de timp pentru funcționarea sa, așa că poate că nu știu. Și cu siguranță nu toată lumea știe că demarorul unei mașini, odată rotit, ia un curent de aprox. 75 A (în interval de 0,1-0,2 s la pornire - până la 600 A). Cel mai simplu calcul - și se dovedește că dacă invertorul nu are echipament automat care să limiteze descărcarea bateriei, atunci al nostru se va epuiza complet în 15 minute. Deci alegeți sau proiectați-vă convertorul ținând cont de capacitățile bateriei existente.

Nota: Acest lucru implică un avantaj uriaș al convertoarelor de 12/220 V bazate pe UPS-uri computerizate - controlerul lor nu va permite descărcarea completă a bateriei.

Durata de viață a bateriilor cu acid nu scade semnificativ dacă sunt descărcate cu un curent de 2 ore (12 A pentru 60 A/h, 24 A pentru 120 A/h și 42 A pentru 210 A/h). Ținând cont de eficiența conversiei, aceasta oferă o putere de sarcină admisibilă pe termen lung de aprox. 120 W, 230 W și respectiv 400 W. Timp de 10 min. sarcină (de exemplu, pentru a alimenta o unealtă electrică), aceasta poate fi mărită de 2,5 ori, dar după aceasta ABC-ul trebuie să se odihnească timp de cel puțin 20 de minute.

În general, rezultatul nu este în totalitate rău. Dintre uneltele electrice obișnuite de uz casnic, doar polizorul poate lua 1000-1300 W. Restul, de regulă, costă până la 400 W, iar șurubelnițele până la 250 W. Un frigider dintr-o baterie de 12 V 60 A/h va functiona printr-un invertor timp de 1,5-5 ore; suficient pentru a lua măsurile necesare. Prin urmare, a face un convertor de 1 kW pentru o baterie de 60 A/h are sens.

Care va fi rezultatul?

Pentru a reduce greutatea și dimensiunea dispozitivului, cu rare excepții (vezi mai jos), convertoarele de tensiune funcționează la frecvențe crescute de la sute de Hz la unități și zeci de kHz. Niciun consumator nu va accepta un curent de o asemenea frecvență, iar pierderea energiei sale în cablarea convențională va fi enormă. Prin urmare, invertoarele 12-200 sunt construite pentru următoarea tensiune de ieșire. tipuri:

Rectificat constant 220 V (220 V AC). Potrivit pentru alimentarea încărcătoarelor de telefon, a majorității surselor de alimentare (PS) ale tabletelor, a lămpilor cu incandescență, a menajelor fluorescente și a lămpilor LED. Cu o putere de 150-250 W, sunt perfecte pentru sculele electrice de mână: puterea DC pe care o consumă este ușor redusă, iar cuplul crește. Nu este potrivit pentru comutarea surselor de alimentare (UPS) ale televizoarelor, computerelor, laptopurilor, cuptoarelor cu microunde etc. cu o putere mai mare de 40-50 W: acestea au neapărat așa-numitele. o unitate de pornire, pentru funcționarea normală a cărei tensiune de rețea trebuie să treacă periodic prin zero. Nepotrivită și periculoasă pentru dispozitivele cu transformatoare de putere pe fier și motoare electrice de curent alternativ: scule electrice staționare, frigidere, aparate de aer condiționat, majoritatea audio Hi-Fi, robote de bucătărie, unele aspiratoare, aparate de cafea, râșnițe de cafea și cuptoare cu microunde (pentru acestea din urmă - datorită prezenţei unei mese cu motor rotativ).
Undă sinusoidală modificată (vezi mai jos) - potrivită pentru orice consumatori, cu excepția audio Hi-Fi cu UPS, alte dispozitive cu UPS de la 40-50 W (vezi mai sus) și, adesea, sisteme de securitate locale, stații meteo de acasă etc. cu senzori analogici sensibili.
Sinusoidal pur - potrivit fără restricții, cu excepția puterii, pentru orice consumator de energie electrică.

Sinus sau pseudosinus?

Pentru a crește eficiența, conversia tensiunii se realizează nu numai la frecvențe mai mari, ci și cu impulsuri heteropolare. Cu toate acestea, este imposibil să alimentați multe dispozitive de consum cu o secvență de impulsuri dreptunghiulare multipolare (așa-numitul meandre): supratensiunile mari pe fronturile de meandre, chiar și cu o sarcină ușor reactivă, vor duce la pierderi mari de energie și pot provoca o defecțiune. a consumatorului. Cu toate acestea, este imposibil să proiectați convertorul pentru curent sinusodal - eficiența nu va depăși cca. 0,6.

O revoluție liniștită, dar semnificativă în această industrie a avut loc atunci când au fost dezvoltate microcircuite special pentru invertoarele de tensiune, formând așa-numitele. o sinusoidă modificată (în stânga în figură), deși mai corect ar fi să o numim pseudo-, meta-, cvasi- etc. sinusoid. Forma actuală a sinusoidului modificat este în trepte, iar fronturile pulsului sunt prelungite (fronturile meandre sunt adesea deloc vizibile pe ecranul unui osciloscop cu raze catodice). Datorită acestui fapt, consumatorii cu transformatoare pe fier sau reactivitate notabilă (motoare electrice asincrone) „înțeleg” unda pseudosinusoială „ca reală” și lucrează ca și cum nimic nu s-ar fi întâmplat; Audio Hi-Fi cu un transformator de rețea pe hardware poate fi alimentat cu o undă sinusoidală modificată. În plus, o sinusoidă modificată poate fi netezită în moduri destul de simple la una „aproape reală”, diferențele față de una pură pe un osciloscop abia se observă cu ochii; Convertizoarele de tip „Pure Sine” nu sunt cu mult mai scumpe decât cele convenționale, în dreapta în Fig.

Cu toate acestea, nu este recomandabil să rulați dispozitive cu componente analogice capricioase și UPS-uri dintr-o undă sinusoidală modificată. Acestea din urmă sunt extrem de nedorite. Faptul este că platforma de mijloc a sinusoidului modificat nu este o tensiune zero pură. Unitatea de pornire a UPS-ului dintr-o undă sinusoidală modificată nu funcționează clar și este posibil ca întregul UPS să nu iasă din modul de pornire în modul de funcționare. Utilizatorul vede asta la început ca pe niște erori urâte, iar apoi iese fum din dispozitiv, ca în glumă. Prin urmare, dispozitivele din UPS trebuie alimentate de la invertoare de tip Pure Sine.

Invertorul îl facem singuri

Deci, deocamdată este clar că cel mai bine este să faci un invertor pentru o ieșire de 220 V 50 Hz, deși ne vom aminti și despre ieșirea AC. În primul caz, pentru a controla frecvența veți avea nevoie de un contor de frecvență: norma pentru fluctuațiile frecvenței rețelei de alimentare este de 48-53 Hz. Motoarele electrice cu curent alternativ sunt deosebit de sensibile la abaterile sale: atunci când frecvența tensiunii de alimentare atinge limitele de toleranță, se încălzesc și se „depărtează” de viteza nominală. Acesta din urmă este foarte periculos pentru frigidere și aparate de aer condiționat ele pot eșua iremediabil din cauza depresurizării. Dar nu avem nevoie să cumpărăm, să închiriem sau să cerșim pentru un împrumut un contor de frecvență electronic precis și multifuncțional - nu avem nevoie de acuratețea acestuia. Fie un contor de frecvență de rezonanță electromecanic (poz. 1 în figură), fie un indicator al oricărui sistem, poz. 2:

Ambele sunt ieftine, vândute pe internet și în marile orașe în magazinele specializate în electricitate. Un contor de frecvență de rezonanță vechi poate fi găsit pe piața de fier, iar unul sau altul, după configurarea invertorului, este foarte potrivit pentru monitorizarea frecvenței rețelei în casă - contorul nu răspunde la conectarea lor la rețea.

50 Hz de la computer

În majoritatea cazurilor, consumatorii care nu sunt deosebit de puternici necesită o putere de 220 V 50 Hz, până la 250-350 W. Apoi, baza unui convertor de 12/220 V 50 Hz poate fi un UPS de la un computer vechi - dacă, desigur, cineva stă la gunoi sau cineva îl vinde ieftin. Puterea furnizată încărcăturii va fi de cca. 0,7 de la UPS-ul nominal. De exemplu, dacă pe corpul său este scris „250W”, atunci dispozitivele de până la 150-170 W pot fi conectate fără teamă. Aveți nevoie de mai mult - trebuie mai întâi să îl testați pe o încărcătură de lămpi cu incandescență. A durat 2 ore – poate oferi o astfel de putere mult timp. Cum să faci un invertor de 12V DC/220V AC 50Hz de la o sursă de alimentare a computerului, vezi videoclipul de mai jos.

Video: un simplu convertor 12-220 de la o sursă de alimentare a computerului

Chei

Să presupunem că nu există UPS pentru computer sau aveți nevoie de mai multă putere. Atunci alegerea elementelor cheie devine importantă: trebuie să comute curenți mari cu pierderi minime de comutare, să fie fiabile și accesibile. În acest sens, tranzistoarele bipolare și tiristoarele devin cu încredere un lucru a trecutului în acest domeniu de aplicare.

A doua revoluție în domeniul invertoarelor este asociată cu apariția tranzistoarelor puternice cu efect de câmp („tranzistori de câmp”), așa-numitele. structura verticala. Cu toate acestea, au revoluționat întreaga tehnologie de alimentare a dispozitivelor de putere redusă: devine din ce în ce mai dificil să găsești un transformator pe fier în aparatele de uz casnic.

Cele mai bune dintre dispozitivele de câmp de mare putere pentru convertoarele de tensiune sunt canalul indus de poartă izolată (MOSFET), de ex. IFR3205, stânga în figură:

Datorită puterii de comutare neglijabile, eficiența unui invertor cu ieșire DC pe astfel de tranzistoare poate ajunge la 0,95, iar cu o ieșire AC 50 Hz 0,85-0,87. Analogii MOSFET cu un canal încorporat, de ex. IFRZ44, dau o eficienta mai mica, dar sunt mult mai ieftine. O pereche de unul sau altul vă permite să aduceți puterea în sarcină la cca. 600 W; ambele pot fi puse în paralel fără probleme (în dreapta în figură), ceea ce face posibilă construirea de invertoare cu o putere de până la 3 kW.

Nota: Pierderea de putere a comutatoarelor cu un canal încorporat atunci când funcționează pe o sarcină semnificativ reactivă (de exemplu, un motor electric asincron) poate ajunge la 1,5 W per comutator. Tastele cu un canal indus nu au acest dezavantaj.

TL494

Al treilea element care a făcut posibilă aducerea convertoarelor de tensiune la starea lor actuală este microcircuitul specializat TL494 și analogii săi. Toate acestea sunt un controler cu modulație pe lățime de impuls (PWM) care generează un semnal de undă sinusoidală modificat la ieșiri. Ieșirile sunt multipolare, ceea ce vă permite să controlați perechi de taste. Frecvența de conversie de referință este setată de un circuit RC, ai cărui parametri pot fi modificați în limite largi.

Când este suficient un loc de muncă permanent?

Cercul consumatorilor de 220 V DC este limitat, dar ei sunt cei care au nevoie de o sursă de alimentare autonomă nu numai în situații de urgență. De exemplu, atunci când lucrați cu unelte electrice pe drum sau în colțul îndepărtat al propriului site. Sau este mereu prezent, să zicem, la iluminatul de urgență al intrării în casă, hol, coridor, local de la o baterie solară care reîncarcă bateria în timpul zilei. Al treilea caz tipic este încărcarea telefonului din mers de la brichetă. Aici puterea de ieșire este necesară foarte puțin, astfel încât invertorul poate fi realizat cu doar 1 tranzistor conform circuitului generator de relaxare, vezi în continuare. clip video.

Video: boost convertor pe un tranzistor

Deja pentru a alimenta 2-3 becuri LED ai nevoie de mai multă putere. Eficiența generatoarelor de blocare scade brusc atunci când încercați să-l „strângeți” și trebuie să treceți la circuite cu elemente de sincronizare separate sau feedback inductiv intern complet, acestea sunt cele mai economice și conțin cel mai mic număr de componente; În primul caz, pentru a comuta un comutator, EMF de auto-inducție a uneia dintre înfășurările transformatorului este utilizat împreună cu un circuit de temporizare. În al doilea, elementul de setare a frecvenței este transformatorul însuși, datorită propriei constante de timp; valoarea sa este determinată în primul rând de fenomenul de autoinducere. Prin urmare, ambele invertoare sunt uneori numite convertoare cu auto-inducție. Eficiența lor, de regulă, nu este mai mare de 0,6-0,65, dar, în primul rând, circuitul este simplu și nu necesită ajustare. În al doilea rând, tensiunea de ieșire este mai mult trapezoidală decât undă pătrată; consumatorii „pretențioși” îl „înțeleg” ca pe o undă sinusoidală modificată. Dezavantaj: comutatoarele de câmp din astfel de convertoare sunt practic inaplicabile, deoarece adesea eșuează din cauza supratensiunii de pe înfășurarea primară în timpul comutării.

Un exemplu de circuit cu elemente de temporizare externe este dat în poz. 1 poza:

Autorul designului nu a putut să stoarce mai mult de 11 W din el, dar se pare că a confundat ferita cu fierul carbonil. În orice caz, circuitul magnetic (cupă) blindat din fotografia sa (vezi figura din dreapta) nu este în niciun caz ferită. Seamănă mai degrabă cu unul carbonil vechi, oxidat la exterior cu timpul, vezi fig. corect. Este mai bine să înfășurați transformatorul pentru acest invertor pe un inel de ferită cu o secțiune transversală de ferită de 0,7-1,2 metri pătrați. cm Înfășurarea primară trebuie să conțină apoi 7 spire de sârmă cu un diametru de cupru de 0,6-0,8 mm, iar înfășurarea secundară trebuie să conțină 57-58 spire de sârmă de 0,3-0,32 mm. Aceasta este pentru îndreptare cu dublare, vezi mai jos. Pentru „pură” 220 V - 230-235 spire de sârmă 0,2-0,25. În acest caz, la înlocuirea KT814 cu KT818, acest invertor va furniza o putere de până la 25-30 W, ceea ce este suficient pentru 3-4 lămpi LED. Când înlocuiți KT814 cu KT626, puterea de sarcină va fi de cca. 15 W, dar eficiența va crește. În ambele cazuri, radiatorul cheie este de la 50 mp. cm.

La poz. Figura 2 prezintă o diagramă a convertorului „antediluvian” 12-220 cu înfășurări separate de feedback. Nu este chiar atât de arhaic. În primul rând, tensiunea de ieșire sub sarcină este trapezoidală cu fracturi rotunjite și fără vârfuri. Este chiar mai bine decât o undă sinusoidală modificată. În al doilea rând, acest convertor poate fi proiectat fără modificări în circuit pentru o putere de până la 300-350 W și o frecvență de 50 Hz, atunci nu este necesar un redresor, trebuie doar să instalați VT1 și VT2 pe radiatoare de la 250 kW. . vezi fiecare. În al treilea rând, protejează bateria: la supraîncărcare, frecvența de conversie scade, puterea de ieșire scade, iar dacă o încarci și mai mult, generația se oprește. Adică, pentru a evita supra-descărcarea bateriei, nu este necesară automatizarea.

Procedura de calcul a acestui invertor este dată în scanarea din Fig.:

Mărimile cheie din acesta sunt frecvența de conversie și inducția de lucru în circuitul magnetic. Frecvența de conversie este selectată în funcție de materialul miezului disponibil și de puterea necesară:

Tip Miezuri magnetice	Frecvența de inducție/conversie
	Până la 50 W	50-100 W	100-200 W	200-350 W
Fierul „putere” de la transformatoare de putere cu o grosime de 0,35-0,6 mm	0,5 T/(50-1000)Hz	0,55 T/(50-400) Hz	0,6 T/(50-150) Hz	0,7 T/(50-60)Hz
Fierul „sunet” de la transformatoare de ieșire UMZCH cu o grosime de 0,2-0,25 mm	0,4 T/(1000-3000)Hz	0,35 T/(1000-2000) Hz	-	-
Fierul „semnal” de la transformatoare de semnal cu o grosime de 0,06-0,15 mm (nu permalloy!)	0,3 T/(2000-8000)Hz	0,25 T/(2000-5000)Hz	-	-
Ferită	0,15 T/(5-30) kHz	0,15 T/(5-30) kHz	0,15 T/(5-30) kHz	0,15 T/(5-30) kHz

Această „omnivoritate” a feritei se explică prin faptul că bucla sa de histerezis este dreptunghiulară, iar inducția de lucru este egală cu inducerea de saturație. Scăderea valorilor calculate ale inducției în circuitele magnetice din oțel în comparație cu valorile tipice este cauzată de o creștere bruscă a pierderilor de comutare ale curenților nesinusoidali pe măsură ce cresc. Prin urmare, din miezul transformatorului de putere al vechiului televizor „sicriu” de 270 W în acest convertor de 50 Hz, nu va fi posibil să eliminați mai mult de 100-120 W. Dar - fără pește, există cancer la pește.

Nota: Dacă aveți un miez magnetic din oțel cu o secțiune transversală supradimensionată în mod deliberat, nu strângeți puterea din el! Lăsați inducția să fie mai bună - eficiența convertorului va crește, iar forma tensiunii de ieșire se va îmbunătăți.

Îndreptarea

Este mai bine să rectificați tensiunea de ieșire a acestor invertoare folosind un circuit cu dublarea tensiunii în paralel (articolul 3 din figură cu diagrame): componentele pentru aceasta vor costa mai puțin, iar pierderile de putere pe un curent nesinusoidal vor fi mai mici decât în un pod. Condensatorii ar trebui să fie luați „putere”, proiectați pentru o putere reactivă mare (desemnată PE sau W). Dacă le pui pe cele „sunete” fără aceste litere, ele pot exploda pur și simplu.

50 Hz? Este foarte simplu!

Un invertor simplu de 50 Hz (articolul 4 din figura de mai sus cu diagrame) este un design interesant. Pentru unele tipuri de transformatoare de putere standard, constanta de timp intrinsecă este aproape de 10 ms, adică. jumătate de perioadă de 50 Hz. Prin reglarea acestuia cu rezistențe de temporizare, care vor acționa și ca limitatori pentru curentul de control al comutatoarelor, puteți obține imediat o undă pătrată netezită de 50 Hz la ieșire fără circuite complexe de formare. Transformatoarele TP, TPP, TN pentru 50-120 W sunt potrivite, dar nu orice fel. Este posibil să trebuiască să modificați valorile rezistenței și/sau să conectați condensatori de 1-22 nF în paralel cu aceștia. Dacă frecvența de conversie este încă departe de 50 Hz, este inutil să dezasamblați și să rebobinați transformatorul: circuitul magnetic lipit cu adeziv feromagnetic se va umfla, iar parametrii transformatorului se vor deteriora brusc.

Acest invertor este un convertor dacha de weekend. Nu va descărca bateria mașinii din aceleași motive ca și precedenta. Dar este suficient să luminezi o casă cu o verandă cu lămpi LED și un televizor sau o pompă de vibrații într-o fântână. Frecvența de conversie a unui invertor stabilit atunci când curentul de sarcină se modifică de la 0 la maxim nu depășește normele tehnice pentru rețelele de alimentare.

Înfășurările transformatorului original sunt direcționate astfel. În transformatoarele de putere tipice, există un număr par de înfășurări secundare pentru 12 sau 6 V. Două dintre ele sunt „puse deoparte”, iar restul sunt lipite în paralel în grupuri cu un număr egal de înfășurări în fiecare. Apoi, grupurile sunt conectate în serie, astfel încât să obțineți 2 semiînfășurări de 12 V fiecare, aceasta va fi o înfășurare de joasă tensiune (primară) cu un punct de mijloc. Dintre înfășurările de joasă tensiune rămase, una este conectată în serie cu înfășurarea rețelei de 220 V, aceasta va fi înfășurarea crescătoare. Este necesar un aditiv deoarece... Căderea de tensiune la întrerupătoarele din tranzistoare bipolare compozite, împreună cu pierderile sale în transformator, poate ajunge la 2,5-3 V, iar tensiunea de ieșire va fi subestimată. Înfășurarea suplimentară o va aduce la normal.

DC de la cip

Eficiența convertoarelor descrise nu depășește 0,8, iar frecvența variază considerabil în funcție de curentul de sarcină. Puterea maximă de sarcină este mai mică de 400 W, așa că este timpul să ne gândim la soluții moderne de circuite.

Circuitul unui convertor simplu 12 V DC/220 V DC pentru 500-600 W este prezentat în figură:

Scopul său principal este de a alimenta unelte electrice de mână. O astfel de sarcină nu solicită calitatea tensiunii furnizate, astfel încât cheile sunt luate mai ieftin; IFRZ46, 48 sunt de asemenea potrivite. Transformatorul este bobinat pe ferită cu o secțiune transversală de 2-2,5 metri pătrați. cm; Un miez de transformator de putere de la un UPS de calculator este potrivit. Înfășurare primară - 2x5 spire ale unui pachet de 5-6 fire de înfășurare cu un diametru de cupru de 0,7-0,8 mm (vezi mai jos); secundar - 80 de spire ale aceluiași fir. Nu este necesară nicio ajustare, dar nu este monitorizată descărcarea bateriei, așa că în timpul funcționării trebuie să atașați un multimetru la bornele sale și nu uitați să îl priviți (același lucru este valabil și pentru toate celelalte invertoare de tensiune de casă). Dacă tensiunea scade la 10,8 V (1,8 V per celulă) - opriți, opriți! A scăzut la 1,75 V per celulă (10,5 V pentru întreaga baterie) - aceasta este deja sulfatare!

Cum să înfășurați un transformator pe un inel

Caracteristicile de calitate ale invertorului, în special eficiența acestuia, sunt destul de puternic influențate de câmpul parazit al transformatorului său. Soluția fundamentală pentru a o reduce este cunoscută de multă vreme: înfășurarea primară, care „pompează” circuitul magnetic cu energie, este plasată aproape de ea; secundare deasupra lui în ordinea descrescătoare a puterii lor. Dar tehnologia este așa ceva încât, uneori, principiile teoretice din design-uri specifice trebuie să fie întoarse pe dos. Una dintre legile lui Murphy prevede cca. Deci: dacă piesa hardware încă nu vrea să funcționeze așa cum ar trebui, încercați să faceți opusul în ea. Acest lucru se aplică pe deplin unui transformator de înaltă frecvență pe un miez magnetic inel de ferită cu înfășurări realizate dintr-un fir rigid relativ gros. Înfășurați transformatorul convertorului de tensiune pe un inel de ferită, astfel:

Circuitul magnetic este izolat și, folosind o navetă de înfășurare, se înfășoară pe acesta o înfășurare secundară de creștere, așezând spirele cât mai strâns posibil, poz. 1 în fig.:

Înfășurați strâns partea secundară cu bandă adezivă, poz.
Pregătiți 2 cablaje identice de sârmă pentru înfășurarea primară: înfășurați numărul de spire a jumătate din înfășurarea de joasă tensiune cu un fir subțire inutilizabil, îndepărtați-l, măsurați lungimea, tăiați numărul necesar de segmente de sârmă de înfășurare cu o rezervă și asamblați-le. în mănunchiuri.
În plus, înfășurarea secundară este izolată până când se obține o suprafață relativ plană.
Înfășurați „primarul” cu 2 mănunchiuri deodată, aranjand firele fasciculelor cu bandă și distribuind uniform spirele peste miez, poz. 3.
Apelați capetele pachetelor și conectați începutul unuia la sfârșitul celuilalt, acesta va fi punctul de mijloc al înfășurării.

Nota: pe schemele de circuite electrice, începuturile înfășurărilor, dacă este cazul, sunt indicate printr-un punct.

50 Hz netezit

O undă sinusoidală modificată de la un controler PWM nu este singura modalitate de a obține 50 Hz la ieșirea invertorului, potrivită pentru conectarea oricăror consumatori de energie electrică casnică și nu ar strica să „netezi” și asta. Cel mai simplu dintre ele este transformatorul de fier vechi, care „calcă” bine datorită inerției sale electrice. Adevărat, devine din ce în ce mai dificil să găsești un nucleu magnetic evaluat la mai mult de 500 W. Un astfel de transformator de izolare este pornit la ieșirea de joasă tensiune a invertorului și o sarcină este conectată la înfășurarea sa de creștere. Apropo, majoritatea UPS-urilor de calculator sunt construite conform acestei scheme, deci sunt destul de potrivite pentru acest scop. Dacă înfășurați singur transformatorul, atunci acesta este calculat în mod similar cu cel de putere, dar cu o urmă. Caracteristici:

Valoarea determinată inițial a inducției de lucru este împărțită la 1,1 și aplicată în toate calculele ulterioare. Acest lucru este necesar pentru a ține cont de așa-numitele. factor de formă a tensiunii nesinusoidală Kf; pentru o sinusoidă Kf=1.
Înfășurarea crescătoare este mai întâi calculată ca o înfășurare de rețea de 220 V pentru o putere dată (sau determinată de parametrii circuitului magnetic și de valoarea inducției de lucru). Apoi numărul de spire găsit se înmulțește cu 1,08 pentru puteri de până la 150 W, cu 1,05 pentru puteri de 150-400 W și cu 1,02 pentru puteri de 400-1300 W.
Jumătate din înfășurarea de joasă tensiune este calculată ca o tensiune secundară de 14,5 V pentru comutatoarele bipolare sau cu canal încorporat și 13,2 V pentru comutatoarele cu canal indus.

Exemple de soluții de circuit pentru convertoare de 12-200 V 50 Hz cu un transformator de izolare sunt prezentate în figură:

Pe cea din stânga, tastele sunt controlate de așa-numitul oscilator master. Multivibrator „moale”, generează deja un meadru în fronturi blocate și fracturi netezite, deci nu sunt necesare măsuri suplimentare de netezire. Instabilitatea frecvenței unui multivibrator moale este mai mare decât cea a unuia obișnuit, așa că pentru a-l regla aveți nevoie de un potențiometru P. Cu tastele de pe KT827, puteți elimina puterea de până la 200 W (radiatoare de la 200 cm2 fără suflare). Tastele pe KP904 de la vechiul junk sau IRFZ44 vă permit să-l măriți la 350 W; cele unice pe IRF3205 până la 600 W și cele pereche pe ele până la 1000 W.

Un invertor 12-220 V 50 Hz cu un oscilator master pe TL494 (în dreapta în figură) menține ferm frecvența în toate condițiile de funcționare imaginabile. Pentru a netezi mai eficient un pseudosinusoid, se folosește așa-numitul fenomen. rezonanță indiferentă, în care relațiile de fază ale curenților și tensiunilor din circuitul oscilator devin aceleași ca și cu rezonanța acută, dar amplitudinile lor nu cresc semnificativ. Din punct de vedere tehnic, acest lucru poate fi rezolvat simplu: un condensator de netezire este conectat la înfășurarea de amplificare, a cărei valoare a capacității este selectată în funcție de cea mai bună formă a curentului (nu a tensiunii!) sub sarcină. Pentru a controla forma curentului, un rezistor de 0,1-0,5 Ohm este conectat la circuitul de sarcină la o putere de 0,03-0,1 din valoarea nominală, la care este conectat un osciloscop cu o intrare închisă. Capacitatea de netezire nu reduce eficiența invertorului, dar nu puteți utiliza programe de calculator pentru simularea osciloscoapelor de joasă frecvență pentru a-l configura, deoarece intrarea plăcii de sunet pe care o folosesc nu este proiectată pentru o amplitudine de 220x1,4 = 310 V! Cheile și puterile sunt aceleași ca înainte. caz.

Un circuit convertor mai avansat de 12-200 V 50 Hz este prezentat în Fig.:

Utilizează chei compuse complexe. Pentru a îmbunătăți calitatea tensiunii de ieșire, se folosește faptul că emițătorul tranzistoarelor bipolare epitaxiale plane este dopat mult mai puternic decât baza și colectorul. Când TL494 aplică un potențial de închidere, de exemplu, la baza VT3, curentul colectorului său se va opri, dar datorită resorbției încărcăturii spațiului emițător, va încetini închiderea lui T1 și creșterile de tensiune de la FEM de auto-inducție. Tr va fi absorbit de circuitele L1 si R11C5; vor „înclina” mai mult fronturile. Puterea de ieșire a invertorului este determinată de puterea totală Tr, dar nu mai mult de 600 W, deoarece Este imposibil să folosiți comutatoare puternice pereche în acest circuit - răspândirea valorii încărcăturii porții a tranzistoarelor MOSFET este destul de semnificativă, iar comutarea comutatoarelor va fi neclară, motiv pentru care forma tensiunii de ieșire se poate chiar înrăutăți.

Choke L1 este de 5-6 spire de sârmă cu un diametru de 2,4 mm pe cupru, înfășurat pe o bucată de tijă de ferită cu un diametru de 8-10 m și o lungime de 30-40 mm în trepte de 3,5-4 mm. Circuitul magnetic al accelerației nu trebuie scurtcircuitat! Configurarea unui circuit este o sarcină destul de minuțioasă și necesită multă experiență: trebuie să selectați L1, R11 și C5 în funcție de cea mai bună formă a curentului de ieșire sub sarcină, ca în cea precedentă. caz. Dar Hi-Fi, alimentat de acest convertor, rămâne „hi-fi” pentru cele mai pretențioase urechi.

Se poate fara transformator?

Deja firul de înfășurare pentru un transformator puternic de 50 Hz va costa un bănuț destul de. Miezurile magnetice de la transformatoarele „sicriu” de până la 270 W în total sunt mai mult sau mai puțin disponibile, dar într-un invertor nu puteți stoarce mai mult de 120-150 W din aceasta, iar eficiența va fi de 0,7 în cel mai bun caz, deoarece Miezurile magnetice „sicriu” sunt înfășurate dintr-o bandă groasă, pierderile de curent turbionar în care sunt mari la tensiune nesinusoidală pe înfășurări. Găsirea unui miez magnetic SL format dintr-o bandă subțire capabilă să furnizeze mai mult de 350 W la o inducție de 0,7 Tesla este în general problematică, va fi costisitor, iar întregul convertor va fi uriaș și greu de ridicat. Transformatoarele UPS nu sunt proiectate pentru funcționare frecventă în modul pe termen lung - se încălzesc și circuitele lor magnetice din invertoare se degradează destul de repede - proprietățile magnetice se deteriorează foarte mult, puterea convertorului scade. Există o cale de ieșire?

Da, iar această soluție este adesea folosită în convertoarele de marcă. Aceasta este o punte electrică realizată din comutatoare pe tranzistoare cu efect de câmp de putere de înaltă tensiune, cu o tensiune de întrerupere de 400 V și un curent de scurgere de peste 5 A. Potrivit pentru circuitele primare ale UPS-urilor computerului și din gunoiul vechi - KP904, etc.

Podul este alimentat de o tensiune constantă de 220 V DC de la un invertor simplu 12-220 cu redresare. Brațele podului se deschid în perechi, transversal, alternativ, iar curentul din sarcina inclusă în diagonala podului își schimbă direcția; Circuitele de control ale tuturor cheilor sunt separate galvanic. În desenele industriale, cheile sunt controlate de dispozitive speciale. IC cu izolare optocupler, dar în condiții de amator ambele pot fi înlocuite cu un invertor suplimentar de putere redusă 12 V DC - 12 V 50 Hz, alimentat de un mic transformator pe hardware, vezi fig. Miezul magnetic al acestuia poate fi preluat de la un transformator de putere redusă de pe piața chineză. Datorită inerției sale electrice, calitatea tensiunii de ieșire este chiar mai bună decât o undă sinusoidală modificată.

În acest articol puteți găsi instrucțiuni detaliate pas cu pas pentru realizarea unui invertor de curent alternativ de 220 V 50 Hz dintr-o baterie de mașină de 12 V. Un astfel de dispozitiv este capabil să furnizeze o putere de la 150 la 300 W.

Schema de circuit a acestui dispozitiv este destul de simplă..

Acest circuit funcționează pe principiul convertoarelor Push-Pull. Inima dispozitivului va fi placa CD-4047, care funcționează ca un oscilator principal și, de asemenea, controlează tranzistorii cu efect de câmp care funcționează în modul comutator. Un singur tranzistor poate fi deschis dacă două tranzistoare sunt deschise în același timp, va avea loc un scurtcircuit, în urma căruia tranzistoarele se vor arde și în cazul unui control necorespunzător.

Placa CD-4047 nu este proiectată pentru controlul de înaltă precizie al tranzistorilor cu efect de câmp, dar face față perfect acestei sarcini. De asemenea, pentru ca dispozitivul să funcționeze, veți avea nevoie de un transformator de la un UPS vechi de 250 sau 300 W cu o înfășurare primară și un punct de conectare pozitiv mediu de la sursa de alimentare.

Transformatorul are un număr destul de mare de înfășurări secundare, va trebui să utilizați un volt-ohmmetru pentru a măsura toate robinetele și a găsi o înfășurare de rețea de 220V. Firele de care avem nevoie vor oferi cea mai mare rezistență electrică de aproximativ 17 ohmi, puteți elimina cablurile suplimentare.

Înainte de a începe lipirea, este recomandabil să verificați totul din nou. Se recomandă selectarea tranzistorilor din același lot și aceleași caracteristici, condensatorul circuitului de comandă are adesea o scurgere mică și o toleranță îngustă. Astfel de caracteristici sunt determinate de un tester de tranzistori.

Deoarece placa CD-4047 nu are analogi, trebuie să o achiziționați, dar, dacă este necesar, puteți înlocui tranzistoarele cu efect de câmp cu unele cu canale n cu o tensiune de 60V sau mai mult și un curent de cel puțin 35A. Potrivit din seria IRFZ.

Circuitul poate funcționa și folosind tranzistori bipolari la ieșire, dar trebuie remarcat faptul că puterea dispozitivului va fi mult mai mică în comparație cu un circuit care utilizează „comutatoare de câmp”.

Rezistoarele limitatoare de poarta ar trebui sa aiba o rezistenta de 10-100 ohmi, dar este de preferat sa se foloseasca rezistente de 22-47 ohmi cu o putere de 250 mW.

Adesea, circuitul principal este asamblat exclusiv din elementele indicate în diagramă, care are setări precise la 50 Hz.

Dacă asamblați corect dispozitivul, acesta va funcționa din primele secunde, dar atunci când îl porniți pentru prima dată, este important să fiți în siguranță. Pentru a face acest lucru, în locul unei siguranțe (vezi diagrama), trebuie să instalați un rezistor cu o valoare nominală de 5-10 Ohmi sau un bec de 12V, pentru a evita explozia tranzistoarelor dacă s-au făcut greșeli.

Dacă dispozitivul funcționează stabil, transformatorul va emite sunet, dar tastele nu se vor încălzi. Dacă totul funcționează corect, rezistorul (becul) trebuie îndepărtat și alimentarea este furnizată prin siguranță.

În medie, invertorul consumă energie atunci când robotul este în gol de la 150 la 300 mA, în funcție de sursa de alimentare și de tipul transformatorului.

Apoi trebuie să măsurați tensiunea de ieșire, ieșirea ar trebui să fie de aproximativ 210-260V, acesta este considerat un indicator normal, deoarece invertorul nu are stabilizare. Apoi, trebuie să verificați dispozitivul conectând un bec de 60 de wați sub sarcină și lăsându-l să funcționeze timp de 10-15 secunde în acest timp cheile se vor încălzi puțin, deoarece nu au radiatoare. Cheile ar trebui să se încălzească uniform, dacă încălzirea nu este uniformă, trebuie să căutați unde s-au făcut erori.

Echipăm invertorul cu funcția Telecomandă

Firul pozitiv principal ar trebui să fie conectat la punctul de mijloc al transformatorului, dar pentru ca dispozitivul să înceapă să funcționeze, trebuie conectat un pozitiv de curent scăzut la placă. Aceasta va porni generatorul de impulsuri.

Câteva sugestii despre instalare. Totul este instalat în carcasa de alimentare a computerului, tranzistoarele trebuie instalate pe radiatoare separate.

Dacă este instalat un radiator comun, asigurați-vă că izolați carcasa tranzistorului de radiator. Coolerul este conectat la o magistrală de 12 V.

Unul dintre dezavantajele semnificative ale acestui invertor este lipsa protecției la scurtcircuit și dacă aceasta apare, toate tranzistoarele se vor arde. Pentru a preveni acest lucru, trebuie să instalați o siguranță de 1 A la ieșire.

Pentru a porni invertorul, se folosește un buton de putere redusă, prin care plus va fi furnizat plăcii. Barele de putere ale transformatorului trebuie fixate direct pe radiatoarele tranzistoarelor.

Dacă conectați un contor de energie la ieșirea convertorului, veți putea vedea că frecvența și tensiunea de ieșire sunt în limitele permise. Dacă obțineți o valoare mai mare sau mai mică de 50Hz, trebuie să o reglați folosind un rezistor variabil cu mai multe ture, este instalat pe placă.

În fig. 4.7-4.9 arată circuite destul de simple, care sunt adesea folosite pentru a alimenta o lampă stroboscopică sau fluorescentă de putere redusă în modele în care nu sunt impuse cerințe ridicate pentru parametri, iar principalul lucru este prețul scăzut.

Astfel de dispozitive pot găsi multe alte aplicații, de exemplu, ca un convertor primar de creștere a tensiunii pentru un dispozitiv de electroșoc. Ele fac posibilă obținerea de 400 V sau mai mult de la o tensiune constantă de 3...15 V.

Cel mai simplu convertor poate fi implementat folosind un circuit cu un singur act. Principiul său de funcționare se bazează pe proprietatea inductanței de a acumula energie atunci când curentul trece prin înfășurare (când cheia este deschisă), iar când cheia este închisă, aceasta este transferată la sarcină prin înfășurarea secundară. Acest mod de funcționare a circuitului este asigurat cu formularea corespunzătoare a includerii înfășurării secundare. Datorită funcționării convertorului la o frecvență mai mare, designul transformatorului este de dimensiuni mici.

În fig. Figura 4.7 prezintă o diagramă a unui convertor realizat pe un tranzistor universal puternic 2N3055 (analogii domestici KT819GM, KT8150A). Alte tranzistoare n-p-n puternice cu o tensiune admisă Uke>80 V și curent Ik>2 A sunt, de asemenea, potrivite. Dioda VD1 protejează tranziția emițător-bază a tranzistorului de efectele tensiunii inverse ridicate. Această diodă trebuie să aibă acțiune rapidă, de exemplu, din seria 1N4007 sau KD247. Dioda 1N4S4S poate fi înlocuită cu două diode KD257D conectate în serie.

Orez. 4.7. Circuit convertizor pentru alimentarea unei lămpi stroboscopice

Un tranzistor de altă conductivitate poate fi utilizat în circuit. Trebuie doar să schimbați polaritatea sursei de tensiune și să porniți dioda VD1.

Rezistorul R1 asigură poziția dorită a punctului de funcționare al tranzistorului și trebuie selectată valoarea acestuia. Rezistorul R2 limitează curentul diodei VD2 la încărcarea condensatorului C3.

Orice condensator nepolar C2 va face (frecvența de funcționare a convertorului depinde de acesta). Este mai bine să alegeți o frecvență de cel puțin 10...30 kHz. Și dacă circuitul va funcționa cu o lampă stroboscopică, condensatorul C3 trebuie proiectat pentru funcționare pe termen lung cu ondulații mari de curent, de exemplu, de tip MBM sau să ia altele mai moderne realizate pe bază de folie de polistiren. K78-17, K71-7 etc.

Pentru fabricarea transformatorului T1, circuitul magnetic blindat BZO este potrivit. Înfășurarea se face cu fir PEL. Înfășurările 1 și 2 conțin fiecare 18 spire de sârmă cu diametrul de 0,51 mm (înfășurarea 1 poate fi realizată cu un fir mai subțire - 0,13 mm), 3 - 350 spire de sârmă de 0,13 mm (numărul de spire în înfășurarea secundară depinde de tensiunea necesară).

Dacă circuitul necesită funcționare pe termen lung, tranzistorul VT1 trebuie instalat pe un radiator.

Diagrama prezentată în Fig. 4.8 este o variantă a precedentului. Este proiectat pentru a alimenta o lampă fluorescentă portabilă de dimensiuni mici din 8 baterii AA).

Orez. 4.8. Circuit pentru alimentarea unei lămpi fluorescente portabile

Transformatorul T1 are următoarele date de înfășurare: înfășurare 1 - 15 spire cu un fir cu diametrul de 0,14 mm, 2 - 20 spire (0,51 mm), 3 - 350 spire (0,14 mm). Miezul magnetic poate fi luat la fel ca pentru circuitul dat mai sus, sau de la transformatoarele de impulsuri folosite la televizoarele color.

Un convertor cu un singur capăt poate fi realizat și pe un comutator de câmp, așa cum se arată în Fig. 4.9.

Orez. 4.9. Convertor cu tranzistor cu efect de câmp

Divizorul rezistențelor R1-R2 oferă o astfel de poziție inițială a punctului de funcționare pe caracteristica de ieșire a tranzistoarelor, la care are loc autogenerarea.

Deoarece toate circuitele de mai sus funcționează la curenți relativ scăzuti, miezul magnetic al transformatorului de obicei nu intră în regiunea de saturație și nu este nevoie să se creeze un spațiu între miezuri.

Cele mai bune caracteristici ale convertorului pot fi obținute prin utilizarea

Cumpărarea unui dispozitiv gata făcut nu va fi o problemă– în magazinele auto găsiți (convertoare de tensiune în impulsuri) de diferite puteri și prețuri.

Cu toate acestea, prețul unui astfel de dispozitiv de putere medie (300-500 W) este de câteva mii de ruble, iar fiabilitatea multor invertoare chineze este destul de controversată. Realizarea unui convertor simplu cu propriile mâini nu este doar o modalitate de a economisi bani în mod semnificativ, ci și o oportunitate de a vă îmbunătăți cunoștințele în domeniul electronicii. În caz de defecțiune, repararea unui circuit de casă va fi mult mai ușoară.

Convertor simplu de impulsuri

Circuitul acestui dispozitiv este foarte simplu, iar majoritatea pieselor pot fi scoase dintr-o sursă de alimentare inutilă a computerului. Desigur, are și un dezavantaj vizibil - tensiunea de 220 de volți obținută la ieșirea transformatorului este departe de a fi sinusoidală și are o frecvență semnificativ mai mare decât 50 Hz acceptați. Motoarele electrice sau electronicele sensibile nu trebuie conectate direct la acestea.

Pentru a putea conecta echipamentele care conțin surse de comutare (de exemplu, o sursă de alimentare pentru laptop) la acest invertor, a fost folosită o soluție interesantă - La ieșirea transformatorului este instalat un redresor cu condensatori de netezire. Adevărat, adaptorul conectat poate funcționa doar într-o singură poziție a prizei, atunci când polaritatea tensiunii de ieșire coincide cu direcția redresorului încorporat în adaptor. Consumatorii simpli, cum ar fi lămpile incandescente sau un fier de lipit, pot fi conectați direct la ieșirea transformatorului TR1.

Baza circuitului de mai sus este controlerul TL494 PWM, cel mai comun în astfel de dispozitive. Frecvența de funcționare a convertorului este setată de rezistența R1 și condensatorul C2, valorile acestora pot fi luate ușor diferite de cele indicate fără modificări vizibile în funcționarea circuitului.

Pentru o eficiență mai mare, circuitul convertor include două brațe pe tranzistoarele cu efect de câmp de putere Q1 și Q2. Aceste tranzistoare trebuie plasate pe radiatoare din aluminiu, dacă intenționați să utilizați un radiator comun, instalați tranzistoarele prin distanțiere izolatoare. În loc de IRFZ44 indicat în diagramă, puteți utiliza IRFZ46 sau IRFZ48 care sunt similare ca parametri.

Choke-ul de ieșire este înfășurat pe un inel de ferită de la șoc, de asemenea scos din sursa de alimentare a computerului. Înfășurarea primară este înfășurată cu un fir cu diametrul de 0,6 mm și are 10 spire cu un robinet din mijloc. O înfășurare secundară care conține 80 de spire este înfășurată deasupra acesteia. De asemenea, puteți lua un transformator de ieșire de la o sursă de alimentare neîntreruptibilă defectă.

Citeste si: Revizuirea generatoarelor electrice pe lemne

În loc de diodele de înaltă frecvență D1 și D2, puteți lua diode de tipurile FR107, FR207.

Deoarece circuitul este foarte simplu, odată pornit și instalat corect, va începe să funcționeze imediat și nu va necesita nicio configurație. Acesta va putea furniza un curent de până la 2,5 A la sarcină, dar modul optim de funcționare va fi un curent de cel mult 1,5 A - și acesta este mai mult de 300 W de putere.

Invertor gata făcut de o astfel de putere ar costa aproximativ trei-patru mii de ruble.

Această schemă este realizată cu componente domestice și este destul de veche, dar acest lucru nu o face mai puțin eficientă. Principalul său avantaj este ieșirea de curent alternativ complet cu o tensiune de 220 volți și o frecvență de 50 Hz.

Aici generatorul de oscilații este realizat pe microcircuitul K561TM2, care este un declanșator dublu D. Este un analog complet al microcircuitului străin CD4013 și poate fi înlocuit cu acesta fără modificări ale circuitului.

Convertorul are, de asemenea, două brațe de putere bazate pe tranzistoare bipolare KT827A. Principalul lor dezavantaj în comparație cu cele moderne de câmp este rezistența lor mai mare în stare deschisă, motiv pentru care se încălzesc mai mult pentru aceeași putere comutată.

Deoarece invertorul funcționează la frecvență joasă, transformatorul trebuie să aibă un miez puternic de oțel. Autorul diagramei sugerează utilizarea transformatorului comun de rețea sovietic TS-180.

Ca și alte invertoare bazate pe circuite PWM simple, acest convertor are o formă de undă a tensiunii de ieșire destul de diferită de cea sinusoidală, dar aceasta este oarecum netezită de inductanța mare a înfășurărilor transformatorului și a condensatorului de ieșire C7. De asemenea, din această cauză, transformatorul poate emite un zumzet vizibil în timpul funcționării - acesta nu este un semn al unei defecțiuni a circuitului.

Invertor simplu cu tranzistor

Acest convertor funcționează pe același principiu ca și circuitele enumerate mai sus, dar generatorul de unde pătrate (multivibratorul) din el este construit pe tranzistoare bipolare.

Particularitatea acestui circuit este că rămâne funcțional chiar și pe o baterie puternic descărcată: domeniul de tensiune de intrare este de 3,5...18 volți. Dar, deoarece nu are nicio stabilizare a tensiunii de ieșire, atunci când bateria este descărcată, tensiunea pe sarcină va scădea simultan proporțional.

Deoarece acest circuit este și de joasă frecvență, va fi necesar un transformator similar cu cel utilizat în invertorul bazat pe K561TM2.

Îmbunătățiri la circuitele invertorului

Dispozitivele prezentate în articol sunt extrem de simple și au o serie de funcții. nu se poate compara cu analogii din fabrică. Pentru a le îmbunătăți caracteristicile, puteți recurge la modificări simple, care vă vor permite și să înțelegeți mai bine principiile de funcționare ale convertoarelor de impulsuri.

Citeste si: Să facem un generator electric cu propriile noastre mâini

Putere de ieșire crescută

Toate dispozitivele descrise funcționează pe același principiu: printr-un element cheie (tranzistor de ieșire de braț), înfășurarea primară a transformatorului este conectată la intrarea de putere pentru un timp specificat de frecvența și ciclul de lucru al oscilatorului principal. În acest caz, sunt generate impulsuri de câmp magnetic, care excită impulsuri de mod comun în înfășurarea secundară a transformatorului cu o tensiune egală cu tensiunea din înfășurarea primară înmulțită cu raportul dintre numărul de spire din înfășurări.

Prin urmare, curentul care curge prin tranzistorul de ieșire este egal cu curentul de sarcină înmulțit cu raportul de spire inversă (raportul de transformare). Este curentul maxim pe care tranzistorul îl poate trece prin el însuși care determină puterea maximă a convertorului.

Există două moduri de a crește puterea invertorului: fie folosiți un tranzistor mai puternic, fie utilizați conexiunea paralelă a mai multor tranzistori mai puțin puternici într-un singur braț. Pentru un convertor de casă, a doua metodă este de preferat, deoarece nu numai că vă permite să utilizați piese mai ieftine, dar păstrează și funcționalitatea convertorului dacă unul dintre tranzistori eșuează. În absența protecției încorporate la suprasarcină, o astfel de soluție va crește semnificativ fiabilitatea unui dispozitiv de casă. Încălzirea tranzistoarelor va scădea și atunci când aceștia funcționează la aceeași sarcină.

Folosind ultima diagramă ca exemplu, va arăta astfel:

Oprire automată când bateria este descărcată

Absența în circuitul convertor a unui dispozitiv care îl oprește automat atunci când tensiunea de alimentare scade în mod critic, te poate dezamăgi serios, dacă lăsați un astfel de invertor conectat la bateria mașinii. Suplimentarea unui invertor de casă cu control automat va fi extrem de utilă.

Cel mai simplu comutator automat de sarcină poate fi realizat dintr-un releu auto:

După cum știți, fiecare releu are o anumită tensiune la care se închid contactele. Selectând rezistența rezistorului R1 (va fi de aproximativ 10% din rezistența înfășurării releului) reglați momentul în care releul își deschide contactele și încetează să furnizeze curent invertorului.

EXEMPLU: Să luăm un releu cu o tensiune de funcționare (U p) 9 volți și rezistența înfășurării (R o) 330 ohmi. Astfel încât să funcționeze la o tensiune de peste 11 volți (U min), un rezistor cu rezistență trebuie conectat în serie cu înfășurareaR n, calculat din condiția de egalitateDvs./R o =(U min —U p)/R n. În cazul nostru, vom avea nevoie de un rezistor de 73 ohmi, cea mai apropiată valoare standard este de 68 ohmi.

Desigur, acest dispozitiv este extrem de primitiv și este mai mult un antrenament pentru minte. Pentru o funcționare mai stabilă, trebuie completat cu un circuit de control simplu care să mențină mult mai precis pragul de oprire:

Citeste si: Vorbim de stabilizatoare de tensiune de 10 kW pentru locuinta

Pragul de răspuns este ajustat prin selectarea rezistenței R3.

Vă invităm să vizionați un videoclip pe această temă

Detectarea defecțiunilor invertorului

Circuitele simple enumerate mai sus au cele mai frecvente două defecțiuni - fie că nu există tensiune la ieșirea transformatorului, fie este prea scăzută.

Pentru a conecta dispozitivele de uz casnic la sistemul electric de bord al mașinii, este necesar un invertor care poate crește tensiunea de la 12 V la 220 V. Există cantități suficiente de ele pe rafturile magazinelor, dar prețul lor nu este încurajator. Pentru cei care sunt puțin familiarizați cu inginerie electrică, este posibil să asamblați un convertor de tensiune de 12-220 de volți cu propriile mâini. Vom analiza două scheme simple.

Convertoare și tipurile acestora

Există trei tipuri de convertoare de 12-220 V. Primul este de la 12 V la 220 V. Astfel de invertoare sunt populare în rândul șoferilor: prin intermediul acestora puteți conecta dispozitive standard - televizoare, aspiratoare etc. Conversia inversă - de la 220 V la 12 - este necesară rar, de obicei în încăperi cu condiții severe de funcționare (umiditate ridicată) pentru a asigura siguranța electrică. De exemplu, în băile de aburi, piscine sau băi. Pentru a nu-ți asuma riscuri, tensiunea standard de 220 V se reduce la 12, folosind echipamente adecvate.

A treia opțiune este, mai degrabă, un stabilizator bazat pe două convertoare. Mai întâi, 220 V standard este convertit la 12 V, apoi înapoi la 220 V. Această conversie dublă vă permite să aveți o undă sinusoidală ideală la ieșire. Astfel de dispozitive sunt necesare pentru funcționarea normală a majorității aparatelor de uz casnic controlate electronic. În orice caz, în timpul instalării, se recomandă insistent să îl alimentați printr-un astfel de convertor - electronica sa este foarte sensibilă la calitatea puterii, iar înlocuirea plăcii de control costă aproximativ jumătate din cazan.

Convertor de impulsuri 12-220V 300 W

Acest circuit este simplu, piesele sunt disponibile, majoritatea pot fi scoase de la o sursă de alimentare a computerului sau achiziționate de la orice magazin radio. Avantajul circuitului este ușurința de implementare, dezavantajul este unda sinusoidală neideală la ieșire și frecvența este mai mare decât standardul de 50 Hz. Adică, dispozitivele care necesită alimentare cu energie nu pot fi conectate la acest convertor. Puteți conecta direct dispozitive care nu sunt deosebit de sensibile la ieșire - lămpi cu incandescență, fier de călcat, fier de lipit, încărcător de telefon etc.

Circuitul prezentat în modul normal produce 1,5 A sau trage o sarcină de 300 W, la maximum 2,5 A, dar în acest mod tranzistoarele se vor încălzi vizibil.

Circuitul a fost construit pe popularul controler TLT494 PWM. Tranzistoarele cu efect de câmp Q1 Q2 trebuie plasate pe radiatoare, de preferință separate. Când instalați pe un radiator, puneți o garnitură izolatoare sub tranzistoare. În loc de IRFZ244 indicat în diagramă, puteți utiliza IRFZ46 sau RFZ48, care au caracteristici similare.

Frecvența acestui convertor de la 12 V la 220 V este setată de rezistența R1 și condensatorul C2. Valorile pot diferi ușor de cele prezentate în diagramă. Dacă aveți o sursă de alimentare veche care nu funcționează pentru computer și conține un transformator de ieșire funcțional, o puteți pune în circuit. Dacă transformatorul nu funcționează, scoateți inelul de ferită de pe acesta și înfășurați înfășurările cu sârmă de cupru cu un diametru de 0,6 mm. În primul rând, înfășurarea primară este înfășurată - 10 spire cu ieșirea din mijloc, apoi, deasupra - 80 de spire ale secundarului.

După cum sa spus deja, un astfel de convertor de tensiune de 12-220 V poate funcționa numai cu o sarcină insensibilă la calitatea puterii. Pentru a putea conecta dispozitive mai solicitante, la ieșire este instalat un redresor, a cărui tensiune de ieșire este aproape de normal (diagrama de mai jos).

Circuitul prezintă diode de înaltă frecvență de tip HER307, dar pot fi înlocuite cu seria FR207 sau FR107. Este recomandabil să selectați recipiente de dimensiunea specificată.

Invertor pe un cip

Acest convertor de tensiune de 12-220 V este asamblat pe baza unui microcircuit specializat KR1211EU1. Acesta este un generator de impulsuri, care sunt îndepărtate de la ieșirile 6 și 4. Impulsurile sunt antifazate, cu un interval scurt de timp între ele - pentru a preveni deschiderea simultană a ambelor chei. Microcircuitul este alimentat de o tensiune de 9,5 V, care este setată de un stabilizator parametric pe o diodă zener D814V.

De asemenea, în circuit există două tranzistoare cu efect de câmp de mare putere - IRL2505 (VT1 și VT2). Au o rezistență deschisă foarte scăzută a canalului de ieșire - aproximativ 0,008 ohmi, ceea ce este comparabil cu rezistența unei chei mecanice. Curentul continuu permis este de până la 104 A, curentul pulsat este de până la 360 A. Astfel de caracteristici fac de fapt posibilă obținerea de 220 V cu o sarcină de până la 400 W. Tranzistoarele trebuie instalate pe radiatoare (cu o putere de până la 200 W este posibil fără ele).

Frecvența impulsului depinde de parametrii rezistenței R1 și condensatorul C1 este instalat la ieșire pentru a suprima supratensiunile de înaltă frecvență.

Este mai bine să luați un transformator gata făcut. În circuit, este pornit invers - înfășurarea secundară de joasă tensiune servește ca primar, iar tensiunea este eliminată din secundarul de înaltă tensiune.

Posibile înlocuiri în baza elementului:

Dioda zener D814V indicată în circuit poate fi înlocuită cu oricare care produce 8-10 V. De exemplu, KS 182, KS 191, KS 210.
Dacă nu există condensatoare C4 și C5 de tip K50-35 la 1000 μF, puteți lua patru 5000 μF sau 4700 μF și le puteți conecta în paralel,
În loc de un condensator importat C3 220m, puteți furniza unul casnic de orice tip cu o capacitate de 100-500 µF și o tensiune de cel puțin 10 V.
Transformator - oricare cu o putere de la 10 W la 1000 W, dar puterea sa trebuie să fie de cel puțin două ori sarcina planificată.

Atunci când instalați circuite pentru conectarea unui transformator, tranzistoare și conectarea la o sursă de 12 V, este necesar să folosiți fire de secțiune mare - curentul aici poate atinge valori mari (cu o putere de 400 W până la 40 A).

Invertor cu iesire sinusoidala pura

Circuitele convertoarelor de zi sunt complexe chiar și pentru radioamatorii cu experiență, așa că să le faci singur nu este deloc ușor. Un exemplu de cel mai simplu circuit este mai jos.

În acest caz, este mai ușor să asamblați un astfel de convertor din plăci gata făcute. Cum - urmăriți videoclipul.

Următorul videoclip arată cum să asamblați un convertor de 220 de volți cu undă sinusoidală pură. Doar că tensiunea de intrare nu este de 12 V, ci de 24 V.

Și acest videoclip vă spune doar cum puteți schimba tensiunea de intrare, dar obțineți totuși 220 V necesar la ieșire.