Cách làm biến tần hàn bằng tay của chính bạn. Nguồn điện (biến tần) có giới hạn dòng thích ứng Bộ nguồn biến tần tự làm

Hoàn toàn có thể chế tạo một biến tần hàn bằng tay của chính bạn, ngay cả khi không có kiến thức sâu về điện tử và kỹ thuật điện; điều chính là tuân thủ nghiêm ngặt sơ đồ và cố gắng hiểu rõ nguyên lý hoạt động của thiết bị đó. Nếu bạn tạo ra một biến tần có đặc tính kỹ thuật và hiệu suất khác một chút so với các mẫu nối tiếp, bạn có thể tiết kiệm được một khoản kha khá.

Bạn không nên nghĩ rằng một chiếc máy tự chế sẽ không cho bạn cơ hội thực hiện công việc hàn một cách hiệu quả. Một thiết bị như vậy, thậm chí được lắp ráp theo sơ đồ đơn giản, sẽ cho phép bạn hàn bằng các điện cực có đường kính 3–5 mm và chiều dài hồ quang 10 mm.

Đặc điểm của biến tần tự chế và vật liệu để lắp ráp nó

Bằng cách tự tay lắp ráp một biến tần hàn bằng một mạch điện khá đơn giản, bạn sẽ có được một thiết bị hiệu quả với các đặc tính kỹ thuật sau:

điện áp tiêu thụ – 220 V;
dòng điện cung cấp cho đầu vào của thiết bị là 32 A;
Dòng điện được tạo ra ở đầu ra thiết bị là 250 A.

Một mạch có những đặc điểm này bao gồm các phần tử sau:

đơn vị năng lượng;
trình điều khiển công tắc nguồn;
Bộ nguồn

Trước khi bắt đầu lắp ráp một biến tần tự chế, bạn cần chuẩn bị các công cụ và bộ phận làm việc để tạo mạch điện tử. Vì vậy, bạn sẽ cần:

Bộ tuốc nơ vít;
hàn sắt để kết nối các phần tử của mạch điện tử;
cưa sắt để gia công kim loại;
ốc vít ren;
tấm kim loại mỏng:
các yếu tố mà từ đó các mạch điện tử sẽ được hình thành;
dây và dải đồng - dùng cho máy biến áp cuộn dây;
giấy nhiệt từ máy tính tiền;
sợi thủy tinh;
textolite;
mica.

Để sử dụng trong gia đình, các bộ biến tần thường được lắp ráp hoạt động từ mạng điện tiêu chuẩn có điện áp 220 V. Tuy nhiên, nếu cần, bạn có thể chế tạo một thiết bị hoạt động từ mạng điện ba pha có điện áp 380 V. Những bộ biến tần như vậy có những ưu điểm, trong đó quan trọng nhất là Hiệu suất cao hơn so với các thiết bị một pha.

đơn vị năng lượng

Một trong những thành phần quan trọng nhất của nguồn điện là máy biến áp, được quấn trên ferrite Sh7x7 hoặc 8x8. Thiết bị này cung cấp nguồn điện áp ổn định được tạo thành từ 4 cuộn dây:

sơ cấp (100 vòng dây PEV có đường kính 0,3 mm);
thứ cấp thứ nhất (15 vòng dây PEV có đường kính 1 mm);
thứ cấp thứ hai (15 vòng dây PEV có đường kính 0,2 mm);
thứ cấp thứ ba (20 vòng dây PEV có đường kính 0,3 mm).

Để giảm thiểu tác động tiêu cực của hiện tượng tăng điện áp thường xuyên xảy ra trong mạng điện, việc quấn các cuộn dây máy biến áp phải được thực hiện trên toàn bộ chiều rộng của khung.

Sau khi hoàn thành cuộn dây sơ cấp và cách điện bề mặt của nó bằng sợi thủy tinh, một lớp dây che chắn được quấn vào nó, các vòng dây sẽ bao phủ hoàn toàn nó. Các vòng dây che chắn (phải có cùng đường kính với dây quấn sơ cấp) được thực hiện theo cùng một hướng. Quy tắc này cũng phù hợp với tất cả các cuộn dây khác được hình thành trên khung máy biến áp. Bề mặt của tất cả các cuộn dây quấn trên khung máy biến áp cũng được cách điện với nhau bằng sợi thủy tinh hoặc băng che thông thường.

Để đảm bảo điện áp cấp từ nguồn điện tới rơle nằm trong khoảng 20–25 V thì cần lựa chọn điện trở cho mạch điện tử. Chức năng chính của bộ nguồn biến tần hàn là chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Với mục đích này, bộ nguồn sử dụng các điốt được lắp ráp bằng mạch “cầu xiên”.

Trong quá trình hoạt động, các điốt của cầu như vậy trở nên rất nóng nên chúng phải được gắn trên bộ tản nhiệt, có thể được sử dụng làm bộ phận làm mát của máy tính cũ. Để lắp cầu diode, bạn cần sử dụng hai bộ tản nhiệt: phần trên của cầu được gắn vào một bộ tản nhiệt thông qua miếng đệm mica, phần dưới được gắn vào bộ tản nhiệt thứ hai thông qua một lớp keo tản nhiệt.

Các cực của điốt tạo thành cầu phải được dẫn cùng hướng với các cực của bóng bán dẫn, nhờ đó dòng điện một chiều sẽ được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều tần số cao. Các dây kết nối các thiết bị đầu cuối này không được dài quá 15 cm. Giữa nguồn điện và bộ biến tần, cơ sở là các bóng bán dẫn, có một tấm kim loại được gắn vào thân thiết bị bằng cách hàn.

Bộ nguồn

Cơ sở của bộ nguồn của biến tần hàn là một máy biến áp, nhờ đó điện áp của dòng điện tần số cao giảm và cường độ của nó tăng lên. Để chế tạo một máy biến áp cho khối như vậy, cần phải chọn hai lõi Ш20x208 2000 nm. Bạn có thể sử dụng giấy in báo để tạo khoảng cách giữa chúng.

Các cuộn dây của máy biến áp như vậy không được làm bằng dây mà bằng dải đồng dày 0,25 mm và rộng 40 mm.

Để đảm bảo cách nhiệt, mỗi lớp được bọc bằng băng dính máy tính tiền, chứng tỏ khả năng chống mài mòn tốt. Cuộn dây thứ cấp của máy biến áp được tạo thành từ ba lớp dải đồng, được cách điện với nhau bằng băng nhựa dẻo. Đặc tính của cuộn dây máy biến áp phải tương ứng với các thông số sau: 12 vòng x 4 vòng, 10 m2. mm x 30 mét vuông. mm.

Nhiều người cố gắng chế tạo cuộn dây của máy biến áp giảm áp từ dây đồng dày, nhưng đây là giải pháp sai lầm. Máy biến áp như vậy hoạt động bằng dòng điện tần số cao, dòng điện này được ép lên bề mặt dây dẫn mà không làm nóng phần bên trong của nó. Đó là lý do tại sao lựa chọn tốt nhất để tạo thành cuộn dây là một dây dẫn có diện tích bề mặt lớn, tức là một dải đồng rộng.

Giấy trơn cũng có thể được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt, nhưng nó kém bền hơn so với băng dính tính tiền. Băng này sẽ sẫm màu do nhiệt độ tăng cao, nhưng khả năng chống mài mòn của nó sẽ không bị ảnh hưởng bởi điều này.

Máy biến áp của bộ nguồn sẽ trở nên rất nóng trong quá trình hoạt động, vì vậy để buộc nó nguội đi, cần phải sử dụng bộ làm mát, đây có thể là thiết bị được sử dụng trước đây trong bộ phận hệ thống máy tính.

Bộ biến tần

Ngay cả một biến tần hàn đơn giản cũng phải thực hiện chức năng chính của nó - chuyển đổi dòng điện một chiều do bộ chỉnh lưu của thiết bị đó tạo ra thành dòng điện xoay chiều tần số cao. Để giải quyết vấn đề này, người ta sử dụng các bóng bán dẫn điện đóng mở ở tần số cao.

Sơ đồ nguyên lý của bộ biến tần (bấm vào để phóng to)

Tốt hơn hết bạn nên lắp ráp bộ biến tần của thiết bị, bộ phận này có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều tần số cao, không sử dụng một bóng bán dẫn mạnh mà sử dụng một số bóng bán dẫn ít mạnh hơn. Giải pháp thiết kế này sẽ ổn định tần số dòng điện đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng tiếng ồn khi thực hiện công việc hàn.

Thiết bị điện tử cũng chứa các tụ điện mắc nối tiếp. Chúng cần thiết để giải quyết hai vấn đề chính:

giảm thiểu phát thải cộng hưởng của máy biến áp;
giảm tổn thất trong bộ phận bóng bán dẫn xảy ra khi tắt và do các bóng bán dẫn mở nhanh hơn nhiều so với khi chúng đóng (tại thời điểm này, tổn thất dòng điện có thể xảy ra, kèm theo hiện tượng nóng lên các công tắc của bộ phận bóng bán dẫn).

Hệ thống làm mát

Các phần tử nguồn của mạch biến tần hàn tự chế trở nên rất nóng trong quá trình vận hành, có thể dẫn đến hỏng hóc. Để ngăn chặn điều này xảy ra, ngoài bộ tản nhiệt gắn các bộ phận nóng nhất, cần phải sử dụng quạt có nhiệm vụ làm mát.

Nếu bạn có một chiếc quạt mạnh, bạn có thể sử dụng chỉ bằng một chiếc quạt, hướng luồng không khí từ nó đến một máy biến áp điện hạ thế. Nếu sử dụng quạt công suất thấp từ máy tính cũ, bạn sẽ cần khoảng sáu chiếc. Đồng thời, nên lắp đặt ba chiếc quạt như vậy bên cạnh máy biến áp điện, hướng luồng không khí từ chúng đến nó.

Để tránh tình trạng máy hàn biến tần tự chế bị quá nhiệt, bạn cũng nên sử dụng cảm biến nhiệt độ bằng cách lắp vào bộ tản nhiệt nóng nhất. Một cảm biến như vậy, nếu bộ tản nhiệt đạt đến nhiệt độ tới hạn, sẽ cắt dòng điện chạy qua nó.
Để hệ thống thông gió biến tần hoạt động hiệu quả, vỏ của nó phải có cửa hút gió được thiết kế phù hợp. Lưới của các cửa hút như vậy, qua đó các luồng không khí sẽ chảy vào thiết bị, không được bị chặn bởi bất cứ thứ gì.

Lắp ráp biến tần DIY

Đối với một thiết bị biến tần tự chế, bạn cần chọn một vỏ bọc đáng tin cậy hoặc tự chế tạo, sử dụng tấm kim loại có độ dày ít nhất 4 mm. Để làm đế mà máy biến áp biến tần hàn sẽ được gắn, bạn có thể sử dụng tấm getinax có độ dày ít nhất 0,5 cm. Bản thân máy biến áp được gắn trên đế như vậy bằng cách sử dụng ghim mà bạn có thể tự làm từ dây đồng có đường kính. là 3mm.

Để tạo bảng mạch điện tử cho thiết bị, bạn có thể sử dụng PCB lá mỏng có độ dày 0,5–1 mm. Khi lắp đặt các lõi từ sẽ nóng lên trong quá trình vận hành, cần tạo khoảng trống giữa chúng cần thiết để không khí lưu thông tự do.

Để điều khiển tự động, bạn sẽ cần mua và lắp đặt bộ điều khiểnPWM, bộ điều khiển này có nhiệm vụ ổn định dòng điện và điện áp hàn. Để thuận tiện cho bạn khi làm việc với thiết bị tự chế của mình, bạn cần lắp đặt các nút điều khiển ở phần trước của thân máy. Các bộ phận này bao gồm một công tắc bật tắt để bật thiết bị, một núm điện trở thay đổi để điều chỉnh dòng hàn, cũng như kẹp cáp và đèn LED tín hiệu.

Chẩn đoán biến tần tự chế và chuẩn bị vận hành

Làm điều đó là một nửa trận chiến. Một nhiệm vụ quan trọng không kém là chuẩn bị cho công việc, trong đó kiểm tra hoạt động chính xác của tất cả các yếu tố cũng như cài đặt của chúng.

Điều đầu tiên bạn cần làm khi kiểm tra biến tần hàn tự chế là cấp điện áp 15 V vào bộ điều khiểnPWM và một trong các quạt làm mát. Điều này sẽ cho phép bạn đồng thời kiểm tra chức năng của bộ điều khiển và tránh tình trạng quá nóng trong quá trình kiểm tra như vậy.

Sau khi các tụ điện của thiết bị được sạc, rơle được kết nối với nguồn điện, có nhiệm vụ đóng điện trở. Nếu bạn đặt điện áp trực tiếp vào điện trở, bỏ qua rơle, có thể xảy ra vụ nổ. Sau khi rơle hoạt động, điều này sẽ xảy ra trong vòng 2-10 giây sau khi cấp điện áp vào bộ điều khiểnPWM, bạn cần kiểm tra xem điện trở có bị chập hay không.

Khi rơle của mạch điện tử hoạt động, các xung hình chữ nhật sẽ được tạo ra trên bo mạch điều khiển từ xa và cung cấp cho bộ ghép quang. Điều này có thể được kiểm tra bằng máy hiện sóng. Việc lắp ráp chính xác cầu diode của thiết bị cũng cần được kiểm tra; đối với điều này, điện áp 15 V được đặt vào nó (dòng điện không được vượt quá 100 mA).

Các pha máy biến áp có thể được kết nối không chính xác khi lắp ráp thiết bị, điều này có thể dẫn đến hoạt động không chính xác của biến tần và tạo ra tiếng ồn lớn. Để ngăn điều này xảy ra, phải kiểm tra kết nối pha chính xác bằng máy hiện sóng hai chùm tia. Một chùm của thiết bị được nối với cuộn sơ cấp, chùm thứ hai với cuộn thứ cấp. Các pha của xung, nếu các cuộn dây được kết nối đúng cách thì phải giống nhau.

Việc chế tạo và kết nối chính xác của máy biến áp được kiểm tra bằng máy hiện sóng và kết nối các thiết bị điện có điện trở khác nhau với cầu diode. Dựa trên tiếng ồn của máy biến áp và số đọc của máy hiện sóng, họ kết luận rằng cần phải cải thiện mạch điện tử của bộ biến tần tự chế.

Để kiểm tra xem bạn có thể làm việc liên tục trên biến tần tự chế trong bao lâu, bạn cần bắt đầu thử nghiệm nó từ 10 giây. Nếu bộ tản nhiệt của thiết bị không nóng lên trong khi hoạt động trong khoảng thời gian như vậy, bạn có thể tăng thời gian lên 20 giây. Nếu khoảng thời gian như vậy không ảnh hưởng tiêu cực đến tình trạng của biến tần, bạn có thể tăng thời gian hoạt động của máy hàn lên 1 phút.

Bảo trì biến tần hàn tự chế

Để thiết bị biến tần có thể phục vụ được lâu dài thì phải bảo trì đúng cách.

Nếu biến tần của bạn ngừng hoạt động, bạn cần mở nắp của nó và thổi sạch bên trong bằng máy hút bụi. Những nơi còn sót lại bụi có thể được làm sạch hoàn toàn bằng bàn chải và vải khô.

Điều đầu tiên bạn cần làm khi chẩn đoán biến tần hàn là kiểm tra nguồn điện áp cung cấp cho đầu vào của nó. Nếu không có điện áp, bạn nên kiểm tra chức năng của nguồn điện. Vấn đề trong tình huống này cũng có thể là cầu chì của máy hàn đã bị nổ. Một liên kết yếu khác của biến tần là cảm biến nhiệt độ, trong trường hợp xảy ra sự cố, không được sửa chữa mà phải thay thế.

Khi thực hiện chẩn đoán, cần chú ý đến chất lượng kết nối của các linh kiện điện tử trong thiết bị. Bạn có thể xác định các kết nối được thực hiện kém một cách trực quan hoặc sử dụng máy kiểm tra. Nếu xác định được các kết nối như vậy, chúng phải được sửa chữa để tránh hiện tượng quá nhiệt và hỏng biến tần hàn trong tương lai.

Chỉ khi bạn chú ý đúng mức đến việc bảo trì thiết bị biến tần, bạn mới có thể tin tưởng rằng nó sẽ phục vụ bạn lâu dài và cho phép bạn thực hiện công việc hàn một cách hiệu quả và năng suất nhất có thể.

2, đánh giá trung bình: 5,00 ngoài 5)

Tôi quyết định dành một bài viết riêng để chế tạo bộ chuyển đổi điện áp tăng áp DC AC cho 220V. Tất nhiên, điều này có liên quan từ xa đến chủ đề đèn định vị và đèn LED, nhưng nguồn năng lượng di động như vậy được sử dụng rộng rãi ở nhà và trên ô tô.

1. Tùy chọn lắp ráp
2. Thiết kế bộ chuyển đổi điện áp
3. Sóng hình sin
4. Ví dụ về nạp bộ chuyển đổi
5. Lắp ráp từ UPS
6. Lắp ráp từ các khối làm sẵn
7. Nhà xây dựng đài phát thanh
8. Mạch chuyển đổi nguồn

Tùy chọn lắp ráp

Có 3 cách tối ưu để tạo biến tần 12 đến 220 bằng tay của chính bạn:

lắp ráp từ các khối làm sẵn hoặc các nhà thiết kế vô tuyến;
sản xuất từ nguồn cung cấp điện liên tục;
sử dụng các mạch vô tuyến nghiệp dư.

Từ người Trung Quốc, bạn có thể tìm thấy các nhà chế tạo đài tốt và các khối làm sẵn để lắp ráp bộ chuyển đổi DC sang AC 220V. Về giá cả, phương pháp này sẽ đắt nhất nhưng đòi hỏi ít thời gian nhất.

Phương pháp thứ hai là nâng cấp bộ cấp nguồn liên tục (UPS), loại này không có pin được bán với số lượng lớn trên Avito và có giá từ 100 đến 300 rúp.

Tùy chọn khó khăn nhất là lắp ráp từ đầu; bạn không thể làm điều đó nếu không có kinh nghiệm về radio nghiệp dư. Chúng ta sẽ phải làm bảng mạch in, chọn linh kiện, rất nhiều công việc.

Thiết kế bộ chuyển đổi điện áp

Hãy xem xét thiết kế của một bộ biến đổi điện áp tăng áp thông thường từ 12 lên 220. Nguyên lý hoạt động của tất cả các bộ biến tần hiện đại sẽ giống nhau. Bộ điều khiển xung tần số cao đặt chế độ hoạt động, tần số và biên độ. Phần nguồn được làm bằng các bóng bán dẫn mạnh mẽ, nhiệt lượng từ đó được truyền đến thân thiết bị.

Một cầu chì được lắp ở đầu vào để bảo vệ ắc quy ô tô khỏi bị đoản mạch. Một cảm biến nhiệt được gắn bên cạnh các bóng bán dẫn để theo dõi quá trình sưởi ấm của chúng. Nếu biến tần 12v-220v quá nóng, hệ thống làm mát hoạt động bao gồm một hoặc nhiều quạt sẽ được bật. Trong các mô hình ngân sách, quạt có thể hoạt động liên tục và không chỉ ở mức tải cao.

Transistor công suất ở đầu ra

Sóng hình sin

Dạng tín hiệu ở đầu ra của biến tần ô tô được tạo ra bởi máy phát tần số cao. Sóng hình sin có thể có hai loại:

sóng hình sin biến đổi;
sóng sin thuần túy, sóng sin tinh khiết.

Không phải mọi thiết bị điện đều có thể hoạt động với sóng hình sin biến đổi, có hình chữ nhật. Một số thành phần thay đổi chế độ hoạt động, chúng có thể nóng lên và bắt đầu bị bẩn. Bạn có thể nhận được điều gì đó tương tự nếu bạn làm mờ đèn LED có độ sáng không thể điều chỉnh được. Tiếng nổ lách tách và nhấp nháy bắt đầu.

Bộ chuyển đổi điện áp tăng áp DC AC 12V-220V đắt tiền có đầu ra sóng hình sin thuần túy. Chúng đắt hơn nhiều, nhưng các thiết bị điện hoạt động rất tốt với nó.

Ví dụ về điền vào bộ chuyển đổi

Lắp ráp từ UPS

Để không phát minh ra bất cứ thứ gì và không mua các mô-đun làm sẵn, bạn có thể thử dùng nguồn điện liên tục cho máy tính, viết tắt là UPS. Chúng được thiết kế cho 300-600W. Tôi có một Ippon với 6 ổ cắm, 2 màn hình, 1 khối hệ thống, 1 TV, 3 camera giám sát, một hệ thống quản lý giám sát video được kết nối. Tôi định kỳ chuyển nó sang chế độ hoạt động bằng cách ngắt kết nối mạng 220 để xả hết pin, nếu không tuổi thọ sử dụng sẽ giảm đi rất nhiều.

Các đồng nghiệp thợ điện đã kết nối pin axit thông thường của ô tô với nguồn điện liên tục, nó hoạt động hoàn hảo trong 6 giờ liên tục và họ đã xem bóng đá trong nước. UPS thường có hệ thống chẩn đoán pin gel tích hợp để phát hiện dung lượng thấp của nó. Hiện vẫn chưa rõ nó sẽ phản ứng thế nào với ô tô, mặc dù sự khác biệt chính là ở dạng gel thay vì axit.

nạp UPS

Vấn đề duy nhất là UPS có thể không thích sự đột biến trong mạng ô tô khi động cơ đang chạy. Đối với một đài phát thanh nghiệp dư thực sự, vấn đề này đã được giải quyết. Chỉ có thể được sử dụng khi động cơ đã tắt.

Hầu hết các UPS được thiết kế để hoạt động trong thời gian ngắn khi nguồn điện 220V trong ổ cắm biến mất. Để hoạt động liên tục trong thời gian dài, nên lắp đặt hệ thống làm mát chủ động. Hệ thống thông gió rất hữu ích cho tùy chọn cố định và cho bộ biến tần ô tô.

Giống như tất cả các thiết bị, nó sẽ hoạt động không thể đoán trước khi khởi động động cơ với tải được kết nối. Bộ khởi động của ô tô tiêu thụ rất nhiều vôn, tốt nhất là nó sẽ chuyển sang trạng thái bảo vệ như khi ắc quy bị hỏng. Tệ nhất là sẽ có sự đột biến ở đầu ra 220V, sóng hình sin sẽ bị biến dạng.

Lắp ráp từ các khối làm sẵn

Để tự tay lắp ráp một bộ biến tần 12v 220v cố định hoặc ô tô, bạn có thể sử dụng các khối làm sẵn được bán trên eBay hoặc từ Trung Quốc. Điều này sẽ tiết kiệm thời gian sản xuất bo mạch, hàn và thiết lập cuối cùng. Chỉ cần thêm vỏ và dây có cá sấu vào chúng là đủ.

Bạn cũng có thể mua một bộ radio được trang bị tất cả các thành phần radio; tất cả những gì còn lại là hàn nó.

Giá dự kiến cho mùa thu 2016:

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

Để tìm kiếm trên Aliexpress, hãy nhập truy vấn vào thanh tìm kiếm “biến tần 220 tự làm”. Chữ viết tắt "DIY" là viết tắt của "lắp ráp tự làm".

Bảng 500W, đầu ra cho điện áp 160, 220, 380 volt

Nhà xây dựng đài phát thanh

Một bộ radio có giá thấp hơn một bảng làm sẵn. Các yếu tố phức tạp nhất có thể đã có sẵn trên bảng. Sau khi được lắp ráp, nó hầu như không cần thiết lập mà cần có máy hiện sóng. Phạm vi của các thông số và xếp hạng thành phần vô tuyến được lựa chọn tốt. Đôi khi họ để phụ tùng vào túi, đề phòng trường hợp bạn xé chân do thiếu kinh nghiệm.

Mạch chuyển đổi nguồn

Một biến tần mạnh mẽ chủ yếu được sử dụng để kết nối các dụng cụ điện xây dựng trong quá trình xây dựng ngôi nhà mùa hè hoặc hacienda. Bộ chuyển đổi điện áp 500 watt công suất thấp khác với bộ chuyển đổi điện áp 5.000-10.000 watt mạnh mẽ ở số lượng máy biến áp và bóng bán dẫn điện ở đầu ra. Do đó, độ phức tạp trong sản xuất và giá cả gần như giống nhau; bóng bán dẫn không đắt. Công suất tối ưu là 3000 W, bạn có thể kết nối máy khoan, máy mài và các dụng cụ khác.

Tôi sẽ trình bày một số mạch biến tần từ 12, 24, 36 đến 220V. Không nên lắp những thứ này trên xe khách; bạn có thể vô tình làm hỏng hệ thống điện. Thiết kế mạch của bộ chuyển đổi DC AC 12 đến 220 rất đơn giản, bộ tạo dao động chính và phần nguồn. Máy phát điện được chế tạo trên TL494 phổ biến hoặc các loại tương tự.

Có thể tìm thấy số lượng lớn mạch tăng áp từ 12v đến 220v dành cho sản xuất DIY tại link
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
Tổng cộng có khoảng 140 mạch, một nửa trong số đó là bộ chuyển đổi tăng áp từ 12, 24 sang 220V. Công suất từ 50 đến 5000 watt.

Sau khi lắp ráp, bạn sẽ cần điều chỉnh toàn bộ mạch bằng máy hiện sóng; nên có kinh nghiệm làm việc với các mạch điện áp cao.

Để lắp ráp một bộ biến tần 2500 Watt mạnh mẽ, bạn sẽ cần 16 bóng bán dẫn và 4 máy biến áp phù hợp. Giá thành của sản phẩm sẽ rất đáng kể, có thể so sánh với giá thành của một nhà thiết kế đài tương tự. Ưu điểm của chi phí như vậy sẽ là đầu ra thuần sin.

Lời nói đầu

Tôi xin cảnh báo trước với các độc giả thân mến của bài viết này rằng bài viết này sẽ có hình thức và nội dung hoàn toàn không quen thuộc với độc giả. Hãy để tôi giải thích tại sao.

Tài liệu được trình bày để bạn chú ý là hoàn toàn độc quyền. Tất cả các thiết bị sẽ được thảo luận trong bài viết của tôi đều được cá nhân tôi phát triển, mô hình hóa, cấu hình và nghĩ đến. Thông thường, tất cả đều bắt đầu bằng nỗ lực áp dụng một số ý tưởng thú vị vào thực tế. Con đường này có thể rất chông gai và đôi khi mất khá nhiều thời gian, kết quả cuối cùng sẽ như thế nào và liệu có hay không thì không thể biết trước được. Nhưng thực tế khẳng định rằng người đi bộ sẽ làm chủ được con đường... và kết quả đôi khi vượt quá mọi mong đợi... Và bản thân quá trình đó thú vị biết bao - không thể diễn tả bằng lời. Tôi phải thừa nhận rằng tôi (cũng như mọi người khác, nên như vậy). lưu ý) không phải lúc nào cũng có đủ kiến thức và kỹ năng, nhưng lời khuyên khôn ngoan và kịp thời luôn được chào đón và giúp đưa ý tưởng đi đến kết luận hợp lý. Đây là đặc thù...

Bài viết này không nhắm đến những người mới bắt đầu mà dành cho những người đã có kiến thức và kinh nghiệm cần thiết, những người cũng quan tâm đến việc đi trên những con đường không có người trải qua và những người không mấy hứng thú với các phương pháp tiếp cận tiêu chuẩn để giải quyết vấn đề... Điều quan trọng là để hiểu rằng đây không phải là tài liệu để lặp lại thiếu suy nghĩ, mà đúng hơn - hướng mà bạn cần phải di chuyển... Tôi không hứa với độc giả những thông tin chi tiết về những điều hiển nhiên, nổi tiếng và dễ hiểu trong điện tử..., nhưng tôi hứa hẹn rằng ESSENCE chính sẽ luôn được che phủ tốt.

Về biến tần

Biến tần sẽ được thảo luận ra đời theo đúng cách được mô tả ở trên... Thật không may, tôi không thể, nếu không vi phạm các quy tắc xuất bản những bài viết này, trình bày chi tiết về cách nó ra đời, nhưng tôi đảm bảo với bạn rằng mạch của cả hai các phiên bản cực đoan của biến tần vẫn chưa có ở bất cứ đâu đã được xuất bản...Hơn nữa, phiên bản áp chót của sơ đồ này đã được sử dụng trên thực tế và phiên bản cực đoan (tôi hy vọng là phiên bản hoàn hảo nhất trong số chúng) vẫn chưa được mô phỏng mà thôi trên giấy tờ, nhưng tôi không nghi ngờ gì về chức năng của nó, việc sản xuất và thử nghiệm nó sẽ chỉ mất vài ngày...

Làm quen với vi mạch cho biến tần nửa cầu IR2153 đã tạo ấn tượng tốt - dòng điện khá nhỏ được tiêu thụ bởi nguồn điện, sự hiện diện của thời gian chết, điều khiển công suất tích hợp... Nhưng nó có hai nhược điểm đáng kể - ở đó không có khả năng điều chỉnh thời lượng của xung đầu ra và dòng điện trình điều khiển khá nhỏ... (trên thực tế, nó không được nêu trong biểu dữ liệu, nhưng khó có khả năng nó lớn hơn 250-500 mA...). Cần phải giải quyết hai vấn đề - tìm ra cách thực hiện điều chỉnh điện áp của biến tần và cách tăng dòng điện của bộ điều khiển công tắc nguồn...

Những vấn đề này đã được giải quyết bằng cách đưa các bóng bán dẫn hiệu ứng trường vào mạch điều khiển quang và các mạch vi phân ở đầu ra của vi mạch IR2153 (xem Hình 1)

Hình 1

Một vài lời về cách điều chỉnh thời lượng xung hoạt động. Các xung từ đầu ra của IR2153 được cung cấp cho các mạch phân biệt bao gồm các phần tử C2, R2, LED điều khiển quang, VD3-R4 - bóng bán dẫn ghép quang..., và các phần tử C3, R3, LED điều khiển quang, VD4-R5 - bóng bán dẫn ghép quang.. Các phần tử của mạch vi phân được thiết kế sao cho khi bóng bán dẫn bộ ghép quang phản hồi đóng, thời lượng của các xung ở đầu ra của trình điều khiển quang gần như bằng thời lượng của các xung ở đầu ra của IR2153. Đồng thời, điện áp ở đầu ra biến tần là tối đa.

Tại thời điểm điện áp ở đầu ra biến tần đạt đến điện áp ổn định, bóng bán dẫn của bộ ghép quang bắt đầu mở nhẹ... điều này dẫn đến hằng số thời gian của mạch vi sai giảm và do đó, làm giảm điện áp thời lượng của các xung ở đầu ra của trình điều khiển quang. Điều này đảm bảo ổn định điện áp ở đầu ra biến tần. Điốt VD1, VD2 loại bỏ xung âm xảy ra trong quá trình vi phân.

Tôi cố tình không đề cập đến loại trình điều khiển quang. Đó là lý do tại sao bộ điều khiển quang học của bóng bán dẫn hiệu ứng trường là một chủ đề lớn cần được thảo luận. Phạm vi của chúng rất lớn - hàng chục... nếu không muốn nói là hàng trăm loại... cho mọi sở thích và màu sắc. Để hiểu mục đích và tính năng của chúng, bạn cần phải tự mình nghiên cứu chúng.

Biến tần được trình bày có một tính năng quan trọng khác. Hãy để tôi giải thích. Vì mục đích chính của biến tần là sạc pin lithium (tất nhiên là có thể sử dụng bất kỳ loại pin nào), nên phải thực hiện các biện pháp để hạn chế dòng điện ở đầu ra biến tần. Thực tế là nếu bạn kết nối pin đã xả với nguồn điện, dòng sạc có thể vượt quá mọi giới hạn hợp lý... Để giới hạn dòng sạc ở mức chúng ta cần, một shunt Rsh được đưa vào mạch điện cực điều khiển TL431.. . Làm thế nào nó hoạt động? Điểm âm của pin đang được sạc không được nối với cực âm của biến tần mà với cực trên của mạch Rsh... Khi dòng điện chạy qua Rsh, điện thế trên điện cực điều khiển TL431... tăng lên, dẫn đến giảm điện áp ở đầu ra của biến tần và do đó hạn chế dòng sạc. Khi sạc pin, điện áp trên nó tăng lên, nhưng sau đó, điện áp ở đầu ra biến tần cũng tăng lên, hướng tới điện áp ổn định. Nói tóm lại, đây là một thiết bị đơn giản và cực kỳ hiệu quả. Bằng cách thay đổi xếp hạng Rsh, chúng ta có thể dễ dàng giới hạn dòng sạc ở bất kỳ mức nào chúng ta cần. Đó là lý do tại sao bản thân xếp hạng Rsh không được công bố... (giá trị tham chiếu là 0,1 Ohm trở xuống...), việc chọn nó bằng thực nghiệm sẽ dễ dàng hơn.

Dự đoán trước nhiều nhận xét mang tính hướng dẫn về “tính đúng đắn” và “không chính xác” của các nguyên tắc sạc pin lithium, tôi vui lòng yêu cầu bạn kiềm chế những nhận xét như vậy và tin rằng tôi hiểu rõ hơn về cách thực hiện điều này... Đây là một chủ đề lớn, riêng biệt... và trong khuôn khổ nó sẽ không được thảo luận trong bài viết này.

Đôi lời về tính năng QUAN TRỌNG trong việc setup phần tín hiệu của biến tần...

Để kiểm tra chức năng và định cấu hình phần tín hiệu của biến tần, bạn cần cấp +15 Volt vào mạch cấp nguồn của phần tín hiệu từ bất kỳ nguồn điện bên ngoài nào và kiểm tra bằng máy hiện sóng xem có xung trên cổng của công tắc nguồn hay không . Sau đó, cần phải mô phỏng hoạt động của bộ ghép quang phản hồi (bằng cách cấp điện áp vào đèn LED của bộ ghép quang) và đảm bảo rằng trong trường hợp này xảy ra hiện tượng thu hẹp gần như hoàn toàn các xung trên cổng của công tắc nguồn. Đồng thời, sẽ thuận tiện hơn khi kết nối các đầu dò của máy hiện sóng không theo cách tiêu chuẩn, nếu không - dây tín hiệu của đầu dò với một trong các cổng của công tắc nguồn và dây chung của đầu dò máy hiện sóng với cổng của một công tắc nguồn khác... Điều này sẽ giúp bạn có thể nhìn thấy các xung của các nửa chu kỳ khác nhau cùng một lúc... (những gì ở nửa chu kỳ lân cận, chúng ta sẽ thấy các xung có cực tính ngược nhau, bây giờ điều đó không quan trọng). Điều quan trọng NHẤT là đảm bảo (hoặc đạt được) rằng khi BẬT bộ ghép quang phản hồi, các xung điều khiển KHÔNG thu hẹp về 0 (vẫn duy trì khoảng thời gian tối thiểu nhưng không mất dạng hình chữ nhật...). Ngoài ra, điều quan trọng là bằng cách chọn điện trở R5 (hoặc R4), phải đảm bảo rằng các xung trong nửa chu kỳ liền kề có cùng khoảng thời gian... (sự khác biệt rất có thể là do sự khác biệt về đặc tính của trình điều khiển quang ). Xem hình 2

Hình 2

Sau rắc rối này, việc kết nối biến tần với mạng 220 Volt rất có thể sẽ diễn ra mà không gặp bất kỳ sự cố nào. Khi thiết lập, nên kết nối một tải nhỏ (bóng đèn ô tô 5 W) với đầu ra biến tần... Do thời lượng xung điều khiển tối thiểu khác 0, khi không tải, điện áp ở đầu ra biến tần có thể là cao hơn điện áp ổn định. Điều này không ảnh hưởng đến hoạt động của biến tần, nhưng tôi hy vọng sẽ thoát khỏi khoảnh khắc khó chịu này trong phiên bản tiếp theo của biến tần.

Một điều quan trọng về thiết kế bảng mạch in là nó có một số tính năng...

Trong vài năm gần đây, tôi đã sử dụng các bảng được thiết kế để gắn các phần tử theo mặt phẳng... Nghĩa là, tất cả các phần tử đều nằm ở phía bên của dây dẫn được in. Bằng cách này, TẤT CẢ các phần tử của mạch đều được hàn... ngay cả những phần tử ban đầu không nhằm mục đích lắp trên mặt phẳng. Điều này làm giảm đáng kể cường độ lao động của sản xuất. Ngoài ra, bo mạch có phần đáy hoàn toàn bằng phẳng và có thể đặt bo mạch trực tiếp lên bộ tản nhiệt. Thiết kế này đơn giản hóa đáng kể quá trình thay thế các bộ phận trong quá trình thiết lập và sửa chữa. Một số kết nối (bất tiện nhất đối với hệ thống dây in) được chế tạo bằng dây lắp cách điện. Điều này khá hợp lý vì nó cho phép bạn giảm đáng kể kích thước của bảng.

Bản thân thiết kế bảng mạch in (xem Hình 3) là CƠ SỞ cho thiết kế cụ thể của bạn sẽ cần được điều chỉnh để phù hợp với trình điều khiển quang mà bạn sử dụng. Cần lưu ý rằng các trình điều khiển quang khác nhau có vỏ KHÁC NHAU và việc đánh số cũng như gán các chân có thể khác với cách đánh số và gán các chân có thể khác với cách hiển thị trong sơ đồ trong bài viết này. Bảng được trình bày đã trải qua khoảng mười lần sửa đổi liên quan đến phần tín hiệu. Việc chỉnh sửa phần tín hiệu, đôi khi rất đáng kể, lại không mất nhiều thời gian.

Hình 3

Tôi không có ý định cung cấp danh sách chính xác các yếu tố trong khuôn khổ bài viết này. Lý do rất đơn giản - mục tiêu chính của tất cả sự ồn ào này là tạo ra một thứ hữu ích với lượng lao động tối thiểu từ những yếu tố tối đa sẵn có. Đó là, thu thập từ những gì bạn có. Nhân tiện, nếu điện áp đầu ra của biến tần không được lên kế hoạch lớn hơn 20 volt, thì bất kỳ máy biến áp nào từ nguồn điện máy tính (được lắp ráp bằng mạch nửa cầu) đều có thể được sử dụng làm máy biến áp đầu ra. Ảnh bên dưới là hình ảnh tổng quát về bộ biến tần đã được lắp ráp, để bạn hình dung nó trông như thế nào (thà xem một lần còn hơn nghe trăm lần). Tôi cầu xin bạn hãy khoan dung với chất lượng xây dựng, nhưng đơn giản là tôi không có lựa chọn nào khác - tôi chỉ có hai tay... Bạn hàn phiên bản hiện tại, nhưng trong đầu bạn, lựa chọn tiếp theo gần như đã chín muồi... Và nếu không thì - có không thể nào... - bạn không thể nhảy qua bậc thang... .

Vâng, đó là điều tôi đã quên đề cập – có thể sẽ có nhiều câu hỏi về sức mạnh của biến tần. Tôi sẽ trả lời theo cách này - công suất tối đa của một biến tần như vậy rất khó ước tính khi vắng mặt..., nó được xác định chủ yếu bởi công suất của các phần tử nguồn được sử dụng, máy biến áp đầu ra và dòng điện cực đại tối đa của đầu ra của quang trình điều khiển. Ở công suất cao, bản thân thiết kế, các mạch giảm chấn của công tắc nguồn sẽ bắt đầu có ảnh hưởng lớn..., bạn sẽ cần sử dụng các bộ chỉnh lưu đồng bộ thay vì điốt ở đầu ra... Tóm lại, đây là một sự khác biệt hoàn toàn. câu chuyện, khó thực hiện hơn nhiều... Còn với biến tần được mô tả, tôi sử dụng nó để sạc pin LiFePO4 với điện áp 21,9 Volts (công suất - 15A/h) với dòng điện 7-8 Ampe... Đây là đường dây trong đó nhiệt độ của bộ tản nhiệt và máy biến áp nằm trong giới hạn hợp lý và không cần phải làm mát cưỡng bức... Theo sở thích của tôi - rẻ và vui vẻ..

Tôi không định nói chi tiết hơn về biến tần này trong khuôn khổ bài viết này. Không thể đề cập hết mọi thứ (và cần lưu ý là mất rất nhiều thời gian...), vì vậy sẽ hợp lý hơn nếu thảo luận các vấn đề nảy sinh trong một chủ đề riêng trên diễn đàn hàn sắt. Ở đó tôi sẽ lắng nghe mọi mong muốn và phê bình cũng như trả lời các câu hỏi.

Tôi chắc chắn rằng nhiều người có thể không thích cách tiếp cận này. Và nhiều người chắc chắn rằng mọi thứ đã được phát minh ra trước chúng ta... Tôi đảm bảo với bạn, không phải vậy...

Nhưng đó không phải là kết thúc của câu chuyện. Nếu có hứng thú thì chúng ta có thể tiếp tục cuộc trò chuyện... bởi vì có một phiên bản cực đoan khác của phần tín hiệu. ...Tôi hy vọng nó sẽ được tiếp tục.

Bổ sung ngày 25 tháng 6 năm 2014

Hóa ra lần này cũng vậy - mực trên bài viết vẫn chưa khô, nhưng những ý tưởng rất thú vị đã xuất hiện về cách làm cho phần tín hiệu của biến tần trở nên hoàn hảo hơn...

Tôi muốn cảnh báo bạn rằng tất cả các bản vẽ được đánh dấu bằng chữ ký “dự án” trong một biến tần được lắp ráp hoàn chỉnh CHƯA được kiểm tra! Nhưng nếu hiệu suất của từng đoạn mạch riêng lẻ đã được kiểm tra trên bảng mạch và hiệu suất của chúng đã được xác nhận, thì tôi sẽ đặt trước đặc biệt.

Nguyên lý hoạt động của phần tín hiệu được chỉnh sửa vẫn dựa trên sự phân biệt xung từ vi mạch IR2153. Nhưng từ quan điểm xây dựng chính xác các mạch điện tử, cách tiếp cận ở đây có hiệu quả hơn.

Một số giải thích rõ ràng - các mạch phân biệt thực tế hiện bao gồm C2, R2, R4 và C3, R3, R5 cùng với điốt VD1, VD2 và bộ ghép quang phản hồi. Các điốt loại bỏ phát xạ âm phát sinh trong quá trình vi phân bị loại trừ..., vì chúng không cần thiết - bóng bán dẫn hiệu ứng trường cho phép cung cấp điện áp nguồn cổng +/- 20 Vôn. Các xung khác biệt, thay đổi thời lượng của chúng dưới tác động của bộ ghép quang phản hồi, đi vào cổng của bóng bán dẫn T1, T2, bật đèn LED của trình điều khiển quang...

Đề án này đã được thử nghiệm trên một bảng mạch. Nó cho thấy hiệu suất tốt và tính linh hoạt cao trong cấu hình. Tôi đánh giá cao nó để sử dụng.

Bức ảnh dưới đây hiển thị một đoạn sơ đồ mạch với phần tín hiệu được sửa đổi và bản vẽ bảng mạch in có các phần chỉnh sửa cho phần tín hiệu được sửa đổi...

Còn tiếp...

Cập nhật từ ngày 29/06/14

Đây chính là phiên bản cực đoan của phần tín hiệu của biến tần mà tôi đã đề cập ở đầu bài viết. Cuối cùng, tôi đã tìm thấy thời gian để bố trí nó và xem xét công việc của nó trong thực tế... Tôi đã nhìn..., tuy nhiên - vâng, chính anh ấy sẽ là người hoàn hảo nhất trong số những người được đề xuất... Đề án có thể được gọi là thành công vì tất cả các phần tử trong đó đều thực hiện các chức năng đã được dự định từ khi sinh ra.

Phiên bản này của bộ điều khiển sử dụng một phương pháp khác, quen thuộc hơn để thay đổi thời lượng điều khiển. Các xung từ đầu ra của IR2153 được chuyển đổi từ hình chữ nhật sang hình tam giác bằng cách tích hợp các mạch R2,C2 và R3,C3. Các xung tam giác được tạo ra được cung cấp cho đầu vào đảo ngược của bộ so sánh kép LM393. Các đầu vào không đảo của bộ so sánh nhận điện áp từ bộ chia R4, R5. Bộ so sánh so sánh giá trị hiện tại của điện áp tam giác với điện áp từ bộ chia R4, R5 và tại những thời điểm khi giá trị của điện áp tam giác vượt quá điện áp từ bộ chia R4, R5, một điện thế thấp sẽ xuất hiện ở đầu ra của bộ so sánh. Điều này dẫn đến đèn LED điều khiển quang bật... TĂNG điện áp từ bộ chia R4, R5 dẫn đến GIẢM thời lượng xung ở đầu ra của bộ so sánh. Đây là điều sẽ giúp tổ chức phản hồi của đầu ra biến tần bằng bộ định hình thời lượng xung, và do đó đảm bảo ổn định và kiểm soát điện áp đầu ra biến tần. Khi bộ ghép quang phản hồi được kích hoạt, Transistor của bộ ghép quang mở ra một chút, điện áp từ bộ chia R4,R5 tăng lên dẫn đến thời lượng các xung điều khiển giảm..., trong khi điện áp đầu ra giảm... Giá trị của điện trở R6* xác định mức độ ảnh hưởng của mạch phản hồi đến thời lượng của các xung được tạo ra ... - giá trị của điện trở R6* càng nhỏ thì thời lượng của các xung khi bộ ghép quang phản hồi được kích hoạt... Khi thiết lập, việc thay đổi giá trị của điện trở R6* cho phép bạn đảm bảo rằng thời lượng của các xung được tạo tại thời điểm bộ ghép quang phản hồi được kích hoạt sẽ có xu hướng (hoặc bằng - ở đây không đáng sợ) về 0. Những hình ảnh dưới đây sẽ giúp bạn hiểu được bản chất hoạt động của bộ so sánh.

Một vài lời về những gì quan trọng khi thiết lập. Bản thân quy trình thiết lập khá đơn giản, nhưng thậm chí đừng cố thực hiện nó mà không có máy hiện sóng... Nó tương đương với việc cố gắng lái xe bị bịt mắt... Điểm đặc biệt (và đây đúng hơn là ưu điểm của nó hơn là nhược điểm) là nó cho phép bạn tạo ra các xung với bất kỳ tỷ lệ thời lượng nào trong các kênh lân cận... Bạn cần hiểu rằng bộ tạo hình có thể thay đổi (giới thiệu hoặc loại bỏ hoàn toàn) khoảng thời gian chết giữa các xung của các kênh lân cận, nhưng thậm chí tạo thành chúng theo cách như vậy một cách mà các xung của các kênh lân cận sẽ "chồng lên nhau" ..., điều này tất nhiên là không thể chấp nhận được... Nhiệm vụ của bạn là theo dõi các xung ở đầu ra của trình điều khiển bằng máy hiện sóng, thay đổi giá trị của điện trở R4*, đặt đầu vào không đảo của bộ so sánh thành điện áp sao cho các xung cách nhau bởi thời gian chết 1 sẽ được tạo ra ở đầu ra của trình điều khiển -2 μS (thời gian chết càng rộng thì nguy cơ dòng điện chạy qua càng thấp ).

Sau đó, cần bật bộ ghép quang phản hồi và thay đổi giá trị của điện trở R6*, chọn nó sao cho thời lượng của các điện trở được tạo giảm xuống 0. Trong quá trình này, việc kiểm soát THỜI ĐIỂM BIẾN MẤT của các xung được tạo ra sẽ không có hại. Điều rất mong muốn là sự biến mất hoàn toàn của các xung được tạo ra xảy ra ĐỒNG HÀNH... Sự biến mất không đồng thời có thể xảy ra nếu các tham số của các bộ tích phân R2,C2 và R3,C3 rất khác nhau. Điều này có thể được khắc phục bằng một thay đổi nhỏ trong giá trị của các phần tử của một trong các bộ tích hợp. Tôi đã làm nó một cách thực tế. Để thuận tiện, tạm thời, thay vì sử dụng mạch bán dẫn quang-R6* của bộ ghép quang, tôi kết nối một chiết áp 20 Kohm và đặt thời lượng xung đến điểm biến mất. Sự khác biệt về thời lượng của các xung được tạo ra hóa ra không đáng kể... Nhưng tôi cũng loại bỏ nó bằng cách lắp thêm một tụ điện (chỉ 30 pF) song song với tụ C3.

Đôi lời về các tính năng vận hành của trình điều khiển quang... Trong quá trình thiết lập, hóa ra trình điều khiển quang hoạt động tốt hơn với dòng điện LED cao hơn. Ngoài ra, còn có một sắc thái quan trọng khác - đèn LED của trình điều khiển quang tiêu thụ nhiều dòng điện hơn không phải trong toàn bộ xung. nhưng chỉ trong những khoảng thời gian khá ngắn (1-2 µS), trùng khớp với vị trí của các mặt trước xung. Điều này rất quan trọng, vì nó cho phép chúng ta hiểu rằng dòng điện trung bình mà đèn LED optodriver tiêu thụ thực sự không cao chút nào. Những cân nhắc này quyết định việc lựa chọn giá trị của điện trở R7. Dòng điện PEAK thực tế đo được của đèn LED optodriver, với giá trị danh nghĩa được chỉ ra trên sơ đồ, là 8-10 mA.

Một diode (VD5) đã được thêm vào mạch trong mạch cấp nguồn của trình điều khiển phía dưới. Hãy để tôi giải thích tại sao. Trình điều khiển quang tôi sử dụng có hệ thống điều khiển nguồn tích hợp. Do mạch nguồn của trình điều khiển phía trên luôn sử dụng một diode nên điện áp cung cấp của trình điều khiển phía trên luôn thấp hơn một chút so với điện áp cung cấp của trình điều khiển phía dưới. Do đó, khi điện áp nguồn giảm, các xung từ đầu ra của trình điều khiển phía trên sẽ biến mất sớm hơn một chút so với xung phía dưới. Để mang lại những khoảnh khắc tắt trình điều khiển gần hơn, diode VD5 đã được giới thiệu. Bạn phải luôn chú ý đến những khoảnh khắc này...

Ở đây, cần lưu ý rằng trình điều khiển này có thể được sử dụng (sau một thay đổi nhỏ về logic của bộ so sánh) cùng với các trình điều khiển nửa cầu thông thường (không quang). Đối với những người không hiểu những gì chúng ta đang nói đến, chẳng hạn, hãy xem IR2113 là gì. Có rất nhiều cái tương tự..., và việc sử dụng chúng có thể thậm chí còn được ưa chuộng hơn so với cái quang học... Nhưng đây là chủ đề cho phần bổ sung tiếp theo của bài viết... Tôi không hứa rằng tôi sẽ kiểm tra công việc của họ trong thực tế, nhưng ít nhất ở cấp độ sơ đồ mạch của một số tùy chọn - không vấn đề gì....

Thế là xong – có rất nhiều cây sồi – nhưng trên thực tế, việc thiết lập chỉ bao gồm việc chọn hai điện trở. Tôi đặc biệt muốn lưu ý rằng trình điều khiển này KHÔNG quan trọng đối với nguồn điện của nó - trong dải công suất của vi mạch IR2153 (9-15 Vôn), nó hoạt động hoàn toàn đầy đủ. Sự biến mất của các xung từ đầu ra của IR2153 khi nguồn điện của nó giảm (tại thời điểm thiết bị tắt), dẫn đến việc đóng các công tắc nguồn.

Một số mẹo nữa - bạn không nên cố gắng thay thế IR2153 bằng một số bộ phận tương tự trên các phần tử rời rạc - nó không hiệu quả... Trên thực tế, điều đó là có thể, nhưng đơn giản là nó không hợp lý - số lượng bộ phận sẽ tăng lên đáng kể (trong bản gốc - chỉ có ba người trong số họ..., ít hơn nhiều). Ngoài ra, bạn sẽ phải giải quyết các vấn đề liên quan đến hoạt động của thiết bị tương tự khi bật và tắt (và chắc chắn là như vậy). Đấu tranh với điều này sẽ làm phức tạp thêm kế hoạch, và ý nghĩa của ý tưởng này sẽ bị vô hiệu hóa...

Đối với những người quan tâm đến chủ đề này, để thuận tiện, tôi đính kèm bản vẽ bảng mạch in được điều chỉnh cho trình điều khiển này. Trong số đó có bộ tạo hình ở dạng mô-đun con... - sẽ thuận tiện hơn khi bạn bắt đầu làm quen lần đầu với chúng. Tôi ĐẶC BIỆT nhấn mạnh rằng nếu bạn quyết định thử định cấu hình trình điều khiển một cách tự động (không kết nối các công tắc nguồn), hãy nhớ rằng khi thiết lập, bạn cần kết nối điểm chung “ảo” của trình điều khiển phía trên với một dây chung thực sự (nếu không, trình điều khiển phía trên sẽ không có điện).

Mặc dù tôi không có kế hoạch thay đổi thêm đối với biến tần, nhưng cần lưu ý rằng sự hiện diện của chỉ một mạch điều chỉnh thời lượng sẽ giúp bạn dễ dàng đưa bất kỳ biện pháp bảo vệ dòng điện nào vào nó. Đây là một chủ đề thú vị riêng biệt và chúng ta có thể quay lại chủ đề này sau...

Để kết thúc phần bổ sung này, hãy để tôi nhắc bạn rằng ngay từ khi sinh ra, mục đích chính của biến tần là sạc pin lithium. Nó có những đặc tính đặc biệt, rất quan trọng khi sử dụng trong mạch Rsh... Đối với những người chưa hiểu mục đích của nó, tôi khuyên bạn nên đi sâu vào phần thảo luận của bài viết một lần nữa.

Nếu chúng ta không sử dụng Rsh (jumper), chúng ta sẽ có một biến tần thông thường có tính năng ổn định điện áp (tất nhiên là không có bất kỳ biện pháp bảo vệ dòng điện nào...).

Danh sách các nguyên tố phóng xạ

chỉ định	Kiểu	Mệnh giá	Số lượng	Ghi chú	sổ ghi chú của tôi
	Trình điều khiển nguồn và MOSFET	IR2153	1		Vào sổ ghi chú
	IC tham chiếu điện áp	TL431	1		Vào sổ ghi chú
T1, T2	Transistor hiệu ứng trường		2		Vào sổ ghi chú
VD1-VD6	Điốt		6		Vào sổ ghi chú
VD7, VD8	Điốt chỉnh lưu	FR607	2		Vào sổ ghi chú
VD9	Cầu điốt	RS405L	1		Vào sổ ghi chú
	Bộ ghép quang		1		Vào sổ ghi chú
	Trình điều khiển quang		2		Vào sổ ghi chú
C1	tụ điện	3900 pF	1		Vào sổ ghi chú
C2, C3, C10	tụ điện	0,01 µF	3		Vào sổ ghi chú
C4		100 µF 25 V	1		Vào sổ ghi chú
C5, C6	tụ điện	1 µF	2		Vào sổ ghi chú
S7, S12	tụ điện	1000 pF	2		Vào sổ ghi chú
S8, S9	Tụ điện	150 µF 250 V	2		Vào sổ ghi chú
C11	Tụ điện	1000 µF	1		Vào sổ ghi chú
R1	Điện trở	5,1 kOhm	1		Vào sổ ghi chú
R2, R3	Điện trở	1,3 kOhm	2		Vào sổ ghi chú
R4, R5	Điện trở	110 Ohm	2		Vào sổ ghi chú
R6, R7	Điện trở	10 ôm	2		Vào sổ ghi chú
R8, R9	Điện trở	10 kOhm	2		Vào sổ ghi chú
R10, R15	Điện trở	3,9 kOhm	2	R10 0,5 W.	Vào sổ ghi chú
R11	Điện trở	3 kOhm	1	0,5 W	Vào sổ ghi chú
R12	Điện trở	51 Ohm	1	1 W	Vào sổ ghi chú
R13, R14	Điện trở	100 kOhm	2		Vào sổ ghi chú
R16, R18	Điện trở	1 kOhm	2		Vào sổ ghi chú
R17	Điện trở	7,76 kOhm	1		Vào sổ ghi chú
Rsh	Điện trở	0,1 Ohm hoặc ít hơn	1		Vào sổ ghi chú
	Máy biến áp		1	Từ nguồn điện máy tính	Vào sổ ghi chú
	Cuộn cảm		1		Vào sổ ghi chú
F1	Cầu chì	2 A	1		Vào sổ ghi chú
	Bộ dao động chính. Lựa chọn 2.
	Trình điều khiển nguồn và MOSFET	IR2153	1		Vào sổ ghi chú
T1, T2	bóng bán dẫn MOSFET	2N7002	2		Vào sổ ghi chú
	Bộ ghép quang		1		Vào sổ ghi chú
	Trình điều khiển quang		2		Vào sổ ghi chú
VD1-VD3	Điốt		3		Vào sổ ghi chú
C1	tụ điện	2200pF	1

Hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại thực tế không sử dụng nguồn điện tương tự (máy biến áp); chúng được thay thế bằng bộ chuyển đổi điện áp xung. Để hiểu tại sao điều này lại xảy ra, cần phải xem xét các đặc điểm thiết kế cũng như điểm mạnh và điểm yếu của các thiết bị này. Chúng tôi cũng sẽ nói về mục đích của các thành phần chính của nguồn xung và đưa ra một ví dụ đơn giản về cách triển khai có thể được lắp ráp bằng tay của chính bạn.

Đặc điểm thiết kế và nguyên lý hoạt động

Trong số một số phương pháp chuyển đổi điện áp thành các linh kiện điện tử công suất, có thể xác định được hai phương pháp phổ biến nhất:

Analog, bộ phận chính của nó là máy biến áp giảm áp, ngoài chức năng chính nó còn cung cấp khả năng cách ly điện.
Nguyên lý xung lực.

Hãy xem hai lựa chọn này khác nhau như thế nào.

PSU dựa trên máy biến áp điện

Hãy xem xét sơ đồ khối đơn giản của thiết bị này. Như có thể thấy trong hình, một máy biến áp giảm áp được lắp ở đầu vào, với sự trợ giúp của nó, biên độ của điện áp nguồn được chuyển đổi, ví dụ, từ 220 V, chúng ta có được 15 V. Khối tiếp theo là một bộ chỉnh lưu, nó nhiệm vụ là chuyển đổi dòng điện hình sin thành dòng xung (sóng hài được hiển thị phía trên hình ảnh tượng trưng). Với mục đích này, người ta sử dụng các phần tử bán dẫn chỉnh lưu (điốt) được kết nối qua mạch cầu. Nguyên tắc hoạt động của họ có thể được tìm thấy trên trang web của chúng tôi.

Khối tiếp theo thực hiện hai chức năng: làm phẳng điện áp (một tụ điện có công suất thích hợp được sử dụng cho mục đích này) và ổn định nó. Điều thứ hai là cần thiết để điện áp không bị “giảm” khi tải tăng.

Sơ đồ khối đã cho được đơn giản hóa rất nhiều; theo quy luật, nguồn loại này có bộ lọc đầu vào và mạch bảo vệ, nhưng điều này không quan trọng để giải thích hoạt động của thiết bị.

Tất cả những nhược điểm của phương án trên đều liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến yếu tố thiết kế chính - máy biến áp. Thứ nhất, trọng lượng và kích thước của nó hạn chế việc thu nhỏ. Để không vô căn cứ, chúng tôi sẽ sử dụng máy biến áp giảm áp 220/12 V có công suất định mức 250 W làm ví dụ. Trọng lượng của một đơn vị như vậy là khoảng 4 kg, kích thước 125x124x89 mm. Bạn có thể tưởng tượng bộ sạc máy tính xách tay dựa trên nó sẽ nặng bao nhiêu.

Thứ hai, giá của những thiết bị như vậy đôi khi cao hơn tổng giá thành của các linh kiện khác rất nhiều lần.

Thiết bị xung

Như có thể thấy từ sơ đồ khối trong Hình 3, nguyên lý hoạt động của các thiết bị này khác biệt đáng kể so với các bộ chuyển đổi tương tự, chủ yếu là do không có máy biến áp bước xuống đầu vào.

Hình 3. Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch

Hãy xem xét thuật toán hoạt động của một nguồn như vậy:

Nguồn được cung cấp cho bộ lọc mạng; nhiệm vụ của nó là giảm thiểu nhiễu mạng, cả đầu vào và đầu ra, phát sinh do hoạt động.
Tiếp theo, bộ chuyển đổi điện áp hình sin thành điện áp xung không đổi và bộ lọc làm mịn đi vào hoạt động.
Ở giai đoạn tiếp theo, một bộ biến tần được kết nối với quy trình; nhiệm vụ của nó liên quan đến việc hình thành các tín hiệu tần số cao hình chữ nhật. Phản hồi tới biến tần được thực hiện thông qua bộ điều khiển.
Khối tiếp theo là IT, cần thiết cho chế độ máy phát tự động, cung cấp điện áp cho mạch, bảo vệ, điều khiển bộ điều khiển cũng như tải. Ngoài ra, nhiệm vụ CNTT còn bao gồm việc đảm bảo cách ly điện giữa các mạch điện áp cao và điện áp thấp.

Không giống như máy biến áp giảm áp, lõi của thiết bị này được làm bằng vật liệu sắt từ, điều này góp phần truyền tín hiệu RF đáng tin cậy, có thể nằm trong phạm vi 20-100 kHz. Một đặc điểm đặc trưng của CNTT là khi kết nối nó, việc bao gồm đầu và cuối của cuộn dây là rất quan trọng. Kích thước nhỏ của thiết bị này giúp có thể sản xuất các thiết bị thu nhỏ; một ví dụ là bộ dây điện tử (chấn lưu) của đèn LED hoặc đèn tiết kiệm năng lượng.

Tiếp theo, bộ chỉnh lưu đầu ra đi vào hoạt động vì nó hoạt động với điện áp tần số cao; quá trình này đòi hỏi các phần tử bán dẫn tốc độ cao, vì vậy điốt Schottky được sử dụng cho mục đích này.
Ở giai đoạn cuối, quá trình làm mịn được thực hiện trên bộ lọc có lợi, sau đó điện áp được đưa vào tải.

Bây giờ, như đã hứa, chúng ta hãy xem nguyên lý hoạt động của bộ phận chính của thiết bị này – bộ biến tần.

Biến tần hoạt động như thế nào?

Điều chế RF có thể được thực hiện theo ba cách:

tần số xung;
xung pha;
độ rộng xung.

Trong thực tế, tùy chọn cuối cùng được sử dụng. Điều này là do sự đơn giản trong việc thực hiện và thực tế làPWM có tần số truyền thông không đổi, không giống như hai phương pháp điều chế còn lại. Sơ đồ khối mô tả hoạt động của bộ điều khiển được hiển thị bên dưới.

Thuật toán vận hành thiết bị như sau:

Bộ tạo tần số tham chiếu tạo ra một loạt tín hiệu hình chữ nhật, tần số tương ứng với tần số tham chiếu. Dựa trên tín hiệu này, một U P răng cưa được hình thành, được cung cấp cho đầu vào của bộ so sánh K xung. Tín hiệu UUS đến từ bộ khuếch đại điều khiển được cung cấp cho đầu vào thứ hai của thiết bị này. Tín hiệu do bộ khuếch đại này tạo ra tương ứng với chênh lệch tỷ lệ giữa U P (điện áp tham chiếu) và U RS (tín hiệu điều khiển từ mạch phản hồi). Nghĩa là, trên thực tế, tín hiệu điều khiển UUS là một điện áp không khớp với mức phụ thuộc vào cả dòng điện trên tải và điện áp trên nó (U OUT).

Phương pháp triển khai này cho phép bạn tổ chức một mạch kín cho phép bạn điều khiển điện áp đầu ra, trên thực tế, chúng ta đang nói về một đơn vị chức năng tuyến tính-rời rạc. Các xung được tạo ra ở đầu ra của nó, với thời lượng tùy thuộc vào sự khác biệt giữa tín hiệu tham chiếu và tín hiệu điều khiển. Dựa vào đó, một điện áp được tạo ra để điều khiển bóng bán dẫn chính của biến tần.

Quá trình ổn định điện áp đầu ra được thực hiện bằng cách theo dõi mức của nó; khi nó thay đổi, điện áp của tín hiệu điều khiển U PC sẽ thay đổi tương ứng, dẫn đến tăng hoặc giảm thời lượng giữa các xung.

Kết quả là công suất của mạch thứ cấp thay đổi, đảm bảo ổn định điện áp đầu ra.

Để đảm bảo an toàn, cần phải cách ly điện giữa mạng lưới cung cấp và phản hồi. Theo quy định, bộ ghép quang được sử dụng cho mục đích này.

Điểm mạnh và điểm yếu của nguồn xung

Nếu chúng ta so sánh các thiết bị analog và xung có cùng công suất thì thiết bị sau sẽ có những ưu điểm sau:

Kích thước và trọng lượng nhỏ do không có máy biến áp giảm tần tần số thấp và các bộ phận điều khiển yêu cầu loại bỏ nhiệt bằng bộ tản nhiệt lớn. Nhờ sử dụng công nghệ chuyển đổi tín hiệu tần số cao, có thể giảm điện dung của các tụ điện được sử dụng trong bộ lọc, cho phép lắp đặt các phần tử nhỏ hơn.
Hiệu suất cao hơn, vì tổn thất chính chỉ xảy ra do các quá trình nhất thời, trong khi ở các mạch tương tự, rất nhiều năng lượng liên tục bị mất trong quá trình chuyển đổi điện từ. Kết quả đã nói lên điều đó, tăng hiệu quả lên 95-98%.
Chi phí thấp hơn do sử dụng các phần tử bán dẫn kém mạnh hơn.
Dải điện áp đầu vào rộng hơn. Loại thiết bị này không yêu cầu cao về tần số và biên độ, do đó cho phép kết nối với các mạng có tiêu chuẩn khác nhau.
Có sẵn biện pháp bảo vệ đáng tin cậy chống đoản mạch, quá tải và các tình huống khẩn cấp khác.

Những nhược điểm của công nghệ xung bao gồm:

Sự hiện diện của nhiễu RF là hậu quả của hoạt động của bộ biến tần cao tần. Yếu tố này yêu cầu lắp đặt bộ lọc để triệt tiêu nhiễu. Thật không may, hoạt động của nó không phải lúc nào cũng hiệu quả, điều này đặt ra một số hạn chế đối với việc sử dụng loại thiết bị này trong các thiết bị có độ chính xác cao.

Yêu cầu đặc biệt đối với tải không được giảm hoặc tăng. Ngay khi mức dòng điện vượt quá ngưỡng trên hoặc dưới, các đặc tính điện áp đầu ra sẽ bắt đầu khác biệt đáng kể so với tiêu chuẩn. Theo quy định, các nhà sản xuất (thậm chí gần đây là các nhà sản xuất Trung Quốc) cung cấp các tình huống như vậy và cài đặt biện pháp bảo vệ thích hợp trong sản phẩm của họ.

Phạm vi ứng dụng

Hầu hết tất cả các thiết bị điện tử hiện đại đều được cấp nguồn từ các khối loại này, ví dụ:

Lắp ráp bộ nguồn chuyển mạch bằng tay của chính bạn

Chúng ta hãy xem xét mạch của một nguồn điện đơn giản, trong đó áp dụng nguyên lý hoạt động được mô tả ở trên.

Chỉ định:

Điện trở: R1 – 100 Ohm, R2 – từ 150 kOhm đến 300 kOhm (có thể lựa chọn), R3 – 1 kOhm.
Công suất: C1 và C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (có thể lựa chọn), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Điốt: VD1-4 - KD258V, VD5 và VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Transistor VT1 – KT872A.
Ổn áp D1 - vi mạch KR142 có chỉ số EH5 - EH8 (tùy theo điện áp đầu ra yêu cầu).
Máy biến áp T1 - sử dụng lõi ferit hình chữ w có kích thước 5x5. Cuộn sơ cấp được quấn 600 vòng dây Ø 0,1 mm, cuộn thứ cấp (chân 3-4) có 44 vòng Ø 0,25 mm và cuộn cuối cùng có 5 vòng Ø 0,1 mm.
Cầu chì FU1 – 0,25A.

Việc thiết lập bao gồm việc chọn các giá trị của R2 và C5, đảm bảo kích thích máy phát ở điện áp đầu vào 185-240 V.