Kolo pretvarača napona 12 220V. Pokušavate sami napraviti pretvarač napona

Naravno, ovaj uređaj je izuzetno primitivan i više je vježba za um. Za stabilniji rad, potrebno ga je dopuniti jednostavnim upravljačkim krugom koji mnogo preciznije održava prag isključivanja:

Svi su navikli na električne uređaje koji rade na 220V. Ali šta ako idete na planinarenje ili neko dugo putovanje, a želite sa sobom ponijeti zgodne kućne aparate? Neće moći raditi direktno iz akumulatora automobila, jednostavno nemaju dovoljno snage. Tu u pomoć mogu priskočiti pretvarači napona od 12 do 220V.

Šta je pretvarač i njegova suština

Zahvaljujući tehnološkom napretku, ovi uređaji su postali za red veličine manji i praktičniji. Lako se nose i ne zauzimaju puno prostora. Konvertori mogu podići napon baterije na 220V. Čak rade i od upaljača za cigarete. Uz pomoć ovakvih invertera lako možete ugraditi rasvjetu u šator, kao i napajati svoj tablet, laptop i telefon iz njih.

PWM kontroleri su takve uređaje učinili naprednijim. Efikasnost se značajno povećala, a trenutni oblik je postao sličan čistom sinusnom talasu. Ali to je samo kod skupih uređaja. Postalo je moguće povećati snagu na nekoliko kW.

Trajanje rada ovisi o snazi ​​i kapacitetu baterija. Stoga, kada idete na putovanje, bolje je ograničiti se na električne uređaje s niskom potrošnjom energije.

Danas je moguće kupiti razne vrste strujnih pretvarača koji mogu proizvesti snagu od nekoliko stotina vati do nekoliko kW. Ali za turistička putovanja vrijedi kupiti pretvarač male snage.

Jedina prepreka njihovoj punoj primjeni je izmijenjen oblik struje. Od obične sinusoide pretvara se u gotovo pravokutni oblik. Nisu svi kućni aparati sposobni da rade na tome.

Postoje 3 vrste dizajna pretvarača:

• Automotive;
• Compact;
• Stacionarno.

Vrijedi napomenuti da se povećanjem opterećenja smanjuje efikasnost pretvarača. Stacionarni pretvarači mogu proizvesti sinusni val. Pogodni su za korištenje za povećanje napona iz vjetrogeneratora i solarnih panela.

Karakteristike pretvarača

Prije kupovine morate znati kako odabrati pretvarač napona. Prvo na šta treba obratiti pažnju su njegove karakteristike. Često prodavači daju pogrešne performanse pretvarača. Navedite njegovu vršnu snagu, na kojoj uređaj može raditi nekoliko minuta, nakon čega se gasi zbog pregrijavanja. Ovako se oglašavaju najpovoljniji pretvarači.

Snažni DC-AC pretvarači povećavaju napon sa 12V na 220V, trenutni oblik i frekvencija jednaki su uobičajenim pokazateljima kućne mreže. Stoga su svi uređaji i alati sposobni za rad iz njega.

Svi strujni pretvarači imaju sljedeće parametre:

• Radna snaga;
• Tip hlađenja;
• Potrošnja energije tokom rada u praznom hodu;
• Maksimalna potrošnja ulazne struje;
• Zaštitni mehanizmi protiv kratkog spoja i pregrijavanja;
• Oblik izlazne struje;
• Nivo napona za napajanje.

Visoka efikasnost modernih invertera je rezultat pulsnih kontrolera koji se koriste u dizajnu. Gotovo 95% energije odlazi na nosivost. Ostatak se raspršuje u uređaju i zagrijava ga.

U najjednostavnijim i najpristupačnijim pretvaračima, trenutna sinusoida se mijenja. Postaje pravougaona, a u skupim i moćnim uređajima trenutni oblik ostaje ista glatka sinusoida kao u standardnoj utičnici.

Ponekad snaga pretvarača napona možda neće biti dovoljna za pokretanje građevinskih alata. Na primjer, ako bušilica troši 750 W, onda neće raditi na pretvaraču od 1000 W. Za rješavanje ovog problema prodaju se soft starteri.

Za kućni rad koriste se pretvarači stacionarnog tipa. Ovo su moćni uređaji koji mogu isporučiti nekoliko hiljada vati. U preduzećima se koriste ozbiljniji pretvarači, čija snaga iznosi desetine hiljada vati.

Za automobile se koriste pretvarači male snage od nekoliko stotina vati. Zato što baterija nije sposobna da radi dugo pod velikim opterećenjima.

Ne preporučuje se korištenje pretvarača pri maksimalnim opterećenjima. Njegov radni vijek će se brzo smanjiti. Skupi uređaji imaju rezervu snage, a kod najpristupačnijih ova brojka je nešto manja od one koja je naznačena na kućištu.

Morate kupiti uređaj koji je 20% jači od očekivane potrošnje. Također morate biti zainteresirani za vrstu snage naznačenu na kućištu. ona može biti:

• nominalni;
• dugotrajno;
• kratkoročno.

Tip hlađenja

Aluminij je metal visoke toplinske provodljivosti, a pretvarači (posebno snažni) mogu se pregrijati kada rade pod velikim opterećenjima. Stoga su kućišta napravljena od ovog metala.

Za aktivni sistem hlađenja, ventilator je montiran u kućište. Uključuje se kada senzor temperature otkrije povećanje temperature. U automobilskim inverterima ventilatori se mogu začepiti prašinom, što dovodi do loše ventilacije zraka i pregrijavanja.

Kućište može imati pasivne rashladne elemente. Izgledaju kao aluminijska rebra koja pomažu u rasipavanju topline.

Domaći pretvarač

Radio amateri imaju priliku napraviti jednostavan inverter koristeći sklop. Rezultat je kompaktan uređaj sposoban za napajanje raznih džepnih naprava.

U krugu su samo četiri tranzistora. Svako ko zna da koristi lemilicu može da je sastavi. Dobiveni uređaj pogodan je za korištenje u automobilu. Može da obezbedi punu utičnicu od 220V na ploči.

Fotografije pretvarača od 12 do 220

Šematski dijagram pretvarača 12-220 na TL494

Ovaj inverter koristi gotov visokofrekventni transformator za smanjenje napajanja iz računarskog napajanja, ali će u našem pretvaraču postati, naprotiv, transformator za povećanje frekvencije. Ovaj transformator se može preuzeti i sa AT i sa ATX. Tipično, takvi transformatori se razlikuju samo po veličini, a njihova lokacija pinova je ista. Možete potražiti mrtvo napajanje (ili transformator iz njega) u bilo kojoj radionici za popravku računara.

Ako ne pronađete takav transformator, možete ga pokušati namotati ručno (ako imate strpljenja). Evo transformatora koji sam koristio u svojoj verziji:

Tranzistori se moraju postaviti na radijator, inače se mogu pregrijati i pokvariti.

Koristio sam aluminijumski radijator sa poluvodičkog sovjetskog televizora. Ovaj radijator nije baš odgovarao veličini tranzistora, ali nisam imao drugu opciju.

Također je preporučljivo izolirati sve visokonaponske stezaljke ovog pretvarača i bolje je sve sklopiti u kućište, jer ako se to ne učini može slučajno doći do kratkog spoja ili jednostavno dodirnuti visokonaponsku stezaljku koja biće veoma neprijatno.

Budi pazljiv! Izlazni krug je visokog napona i može uzrokovati vrlo ozbiljan udar.

Koristio sam kućište za napajanje laptopa. Vrlo dobro se uklapa u veličinu.

I naravno inverter u akciji:

Sretno svima, Kirill.

Inverter 12V/220V je neophodna stvar u domaćinstvu. Ponekad je to jednostavno neophodno: mreža je, na primjer, nestala, a telefon je mrtav i u hladnjaku je meso. Potražnja određuje ponudu: za gotove modele od 1 kW ili više, iz kojih možete napajati bilo koje električne uređaje, morat ćete platiti negdje od 150 dolara. Moguće preko 300 dolara. Međutim, izrada pretvarača napona vlastitim rukama u naše vrijeme dostupna je svima koji znaju lemiti: sastavljanje iz gotovog seta komponenti koštat će tri do četiri puta manje + malo rada i metala iz otpada. Ako postoji akumulator za automobile, općenito možete potrošiti 300-500 rubalja. A ako imate i osnovne radio-amaterske vještine, onda je, nakon preturanja po zalihama, sasvim moguće napraviti inverter 12V DC/220V AC 50Hz za 500-1200 W u bescjenje. Razmotrimo moguće opcije.

Opcije: Globalno

Pretvarač napona od 12-220 V za napajanje opterećenja do 1000 W ili više općenito se može izraditi nezavisno na sljedeće načine (po redoslijedu povećanja troškova):

1. Stavite gotovu jedinicu u kućište sa hladnjakom iz Avito, Ebay ili AliExpress. Potražite "inverter 220" ili "inverter 12/220"; možete odmah dodati potrebnu snagu. To će koštati cca. upola niža od iste fabričke. Nisu potrebne električne vještine, ali - pogledajte dolje;
2. Sastavite isti iz kompleta: štampana ploča + "razbacane" komponente. Tamo se može kupiti, ali uz zahtjev se dodaje diy, što znači samomontaža. Cijena još cca. 1,5 puta niže. Potrebne su vam osnovne vještine u radio elektronici: korištenje multimetra, poznavanje ožičenja (pinouta) terminala aktivnih elemenata ili sposobnost njihovog traženja, pravila za uključivanje polarnih komponenti (diode, elektrolitički kondenzatori) u krug i sposobnost određivanja koja struja i koje žice poprečnog presjeka su potrebne;
3. Prilagodite računarsko besprekidno napajanje (UPS, UPS) na pretvarač. Radni polovni UPS bez standardne baterije može se naći za 300-500 rubalja. Ne trebaju vam nikakve vještine - jednostavno priključite akumulator automobila na UPS. Ali moraćete da ga naplatite posebno, takođe pogledajte ispod;
4. Odaberite način konverzije, dijagram (vidi dolje) u skladu sa svojim potrebama i dostupnošću dijelova, sami izračunajte i sastavite u potpunosti. Možda je potpuno besplatno, ali osim osnovnih elektronskih vještina, trebat će vam sposobnost korištenja nekih posebnih mjernih instrumenata (takođe pogledajte dolje) i obavljanja jednostavnih inženjerskih proračuna.

Od gotovog modula

Metode montaže prema st. 1 i 2 zapravo nisu tako jednostavni. Kućišta gotovih fabričkih invertera služe i kao hladnjaci za snažne tranzistorske prekidače unutra. Ako uzmete "poluproizvod" ili "labav", onda za njih neće biti kućišta: s obzirom na trenutne troškove elektronike, ručnog rada i obojenih metala, razlika u cijenama objašnjava se upravo odsustvom drugi i, eventualno, treći. Odnosno, morat ćete sami napraviti radijator za moćne ključeve ili potražiti gotov aluminijski. Njegova debljina na mjestu ugradnje ključeva treba biti najmanje 4 mm, a površina za svaki ključ mora biti najmanje 50 kvadratnih metara. vidi za svaki kW izlazne snage; sa puhanjem iz kompjuterskog ventilatora-hladnjaka od 12 V 110-130 mA – od 30 sq. cm*kW*ključ.

Na primjer, postoje 2 ključa u setu (modulu) (mogu se vidjeti, vire iz ploče, vidi lijevo na slici); moduli sa ključevima na radijatoru (desno na slici) su skuplji i dizajnirani su za određenu, obično ne baš veliku snagu. Nema hladnjaka, potrebna snaga je 1,5 kW. To znači da vam je potreban radijator od 150 kvadratnih metara. vidi.. Osim ovoga, tu su i setovi za ugradnju ključeva: izolacione toplovodne zaptivke i okovi za montažne vijke - izolacione čaše i podloške. Ako modul ima termičku zaštitu (između tipki će viriti još neki komad - termo senzor), onda malo termalne paste da ga zalijepite na radijator. Žice - naravno, pogledajte u nastavku.

Od UPS-a

Inverter 12V DC/220V AC 50Hz, na koji možete priključiti bilo koji uređaj u granicama dozvoljene snage, napravljen je od kompjuterskog UPS-a prilično jednostavno: standardne žice do "vašeg" akumulatora zamjenjuju se dugim sa stezaljkama za akumulator automobila. terminali. Presjek žice se izračunava na osnovu dozvoljene gustine struje od 20-25 A/sq. mm, vidi i ispod. Ali zbog nestandardne baterije mogu nastati problemi - s njom, a ona je skuplja i potrebnija od pretvarača.

UPS također koristi olovne baterije. Ovo je danas jedini široko dostupan sekundarni hemijski izvor energije sposoban da redovno isporučuje velike struje (dodatne struje) bez da bude potpuno "ubijen" u 10-15 ciklusa punjenja-pražnjenja. U avijaciji se koriste srebrno-cink baterije koje su još snažnije, ali su monstruozno skupe, nisu široko dostupne, a vijek trajanja im je po svakodnevnim standardima zanemariv - cca. 150 ciklusa.

Pražnjenje kiselih baterija se jasno prati naponom na banci, a UPS kontroler neće dozvoliti da se “strana” baterija prekomjerno isprazni. Ali u standardnim UPS baterijama elektrolit je gel, dok je u automobilskim baterijama tečan. Načini punjenja u oba slučaja su značajno različiti: iste struje ne mogu proći kroz gel kao kroz tekućinu, a u tekućem elektrolitu, ako je struja punjenja preniska, mobilnost jona će biti niska i neće sve oni će se vratiti na svoja mjesta u elektrodama. Kao rezultat toga, UPS će kronično nedovoljno puniti akumulator automobila; uskoro će postati sulfatiziran i postati potpuno neupotrebljiv. Stoga je za pretvarač na UPS-u potreban punjač baterija. Možete ga i sami napraviti, ali to je druga tema.

Baterija i struja

Pogodnost pretvarača za određenu namjenu također ovisi o bateriji. Inverter pojačanog napona ne uzima energiju za potrošače iz "tamne materije" Univerzuma, crnih rupa, svetog duha, ili bilo gdje drugdje na taj način. Samo iz baterije. I iz njega će uzeti snagu koja se isporučuje potrošačima, podijeljenu s efikasnošću samog pretvarača.

Ako vidite “6800W” ili više na kućištu brendiranog pretvarača, vjerujte svojim očima. Moderna elektronika omogućava ugradnju još snažnijih uređaja u zapreminu kutije cigareta. Ali recimo da nam je potrebna snaga opterećenja od 1000 W, a na raspolaganju imamo običnu automobilsku bateriju od 12 V 60 A/h. Tipična vrijednost efikasnosti pretvarača je 0,8. To znači da će trebati cca. 100 A. Za takvu struju potrebne su i žice s poprečnim presjekom od 5 četvornih metara. mm (vidi gore), ali to ovdje nije glavna stvar.

Ljubitelji automobila znaju: ako palite starter 20 minuta, kupite novi akumulator. Istina, nove mašine imaju vremenske limitatore za svoj rad, pa možda i ne znaju. I sigurno ne znaju svi da starter automobila, kada se jednom okrene, uzima struju od cca. 75 A (unutar 0,1-0,2 s pri pokretanju - do 600 A). Najjednostavniji izračun - i ispada da ako pretvarač nema automatsku opremu koja ograničava pražnjenje baterije, onda će se naš potpuno isprazniti za 15 minuta. Stoga odaberite ili dizajnirajte svoj pretvarač uzimajući u obzir mogućnosti postojeće baterije.

Bilješka: To implicira ogromnu prednost 12/220 V pretvarača zasnovanih na kompjuterskim UPS-ovima - njihov kontroler neće dozvoliti da se baterija potpuno isprazni.

Vijek trajanja kiselih baterija se ne smanjuje primjetno ako se prazne 2-satnom strujom (12 A za 60 A/h, 24 A za 120 A/h i 42 A za 210 A/h). Uzimajući u obzir efikasnost konverzije, ovo daje dozvoljenu dugotrajnu snagu opterećenja od cca. 120 W, 230 W i 400 W. Za 10 min. opterećenje (na primjer, za napajanje električnog alata), može se povećati za 2,5 puta, ali nakon toga ABC mora mirovati najmanje 20 minuta.

Sve u svemu, rezultat nije sasvim loš. Od običnih kućnih električnih alata, samo brusilica može izdržati 1000-1300 W. Ostatak, u pravilu, košta do 400 W, a odvijači do 250 W. Frižider sa 12 V 60 A/h baterije će raditi preko invertera 1,5-5 sati; sasvim dovoljno da se preduzmu potrebne mjere. Stoga, pravljenje pretvarača od 1 kW za bateriju od 60 A/h ima smisla.

Šta će biti izlaz?

Kako bi se smanjila težina i veličina uređaja, uz rijetke izuzetke (vidi dolje), pretvarači napona rade na povećanim frekvencijama od stotina Hz do jedinica i desetina kHz. Nijedan potrošač neće prihvatiti struju takve frekvencije, a gubitak njegove energije u konvencionalnom ožičenju bit će ogroman. Stoga su pretvarači 12-200 napravljeni za sljedeći izlazni napon. vrste:

• Konstantno ispravljeno 220 V (220 V AC). Pogodno za napajanje telefonskih punjača, većine izvora napajanja (PS) za tablete, žarulje sa žarnom niti, fluorescentne kućne pomoćnice i LED lampe. Sa snagom od 150-250 W, savršeni su za ručne električne alate: DC snaga koju troše je neznatno smanjena, a okretni moment se povećava. Nije pogodan za uklopna napajanja (UPS) televizora, računara, laptopa, mikrotalasnih pećnica itd. sa snagom većom od 40-50 W: ovi obavezno imaju tzv. startna jedinica, za čiji normalan rad napon mreže mora periodično prolaziti kroz nulu. Neprikladan i opasan za uređaje sa energetskim transformatorima na željeznim i AC elektromotorima: stacionarni električni alati, frižideri, klima uređaji, većina Hi-Fi audio uređaja, kuhinjski roboti, neki usisivači, aparati za kafu, mlinci za kafu i mikrotalasne pećnice (za ove poslednje - zbog prisustva rotacionog motornog stola).
• Modifikovani sinusni val (vidi dolje) - pogodan za sve potrošače, osim za Hi-Fi audio sa UPS-om, druge uređaje sa UPS-om od 40-50 W (vidi gore) i često lokalne sigurnosne sisteme, kućne meteorološke stanice, itd. sa osjetljivim analognim senzorima.
• Čisti sinusoidni - pogodan bez ograničenja, osim za struju, za sve potrošače električne energije.

Sinus ili pseudosin?

Kako bi se povećala efikasnost, konverzija napona se provodi ne samo na višim frekvencijama, već i sa heteropolarnim impulsima. Međutim, nemoguće je napajati veliki broj potrošačkih uređaja nizom višepolarnih pravokutnih impulsa (tzv. meandar): veliki prenaponi na frontama meandra čak i uz blago reaktivno opterećenje dovest će do velikih gubitaka energije i mogu uzrokovati kvar potrošača. Međutim, nemoguće je projektovati pretvarač za sinusodalnu struju - efikasnost neće prelaziti cca. 0.6.

Tiha, ali značajna revolucija u ovoj industriji dogodila se kada su mikro kola razvijena posebno za pretvarače napona, formirajući tzv. modificirana sinusoida (na lijevoj strani na slici), iako bi bilo ispravnije nazvati je pseudo-, meta-, kvazi-, itd. sinusoida. Trenutni oblik modifikovane sinusoide je stepenasti, a frontovi impulsa su produženi (frontovi meandra često se uopšte ne vide na ekranu katodnog osciloskopa). Zahvaljujući tome, potrošači s transformatorima na željezo ili primjetnom reaktivnošću (asinhroni elektromotori) „shvaćaju“ pseudosin val „kao stvaran“ i rade kao da se ništa nije dogodilo; Hi-Fi audio sa mrežnim transformatorom na hardveru može se napajati modifikovanim sinusnim talasom. Osim toga, modificirana sinusoida se može izgladiti na prilično jednostavne načine do "skoro stvarne", razlike u odnosu na čistu na osciloskopu su jedva primjetne okom; Pretvarači tipa "Pure Sine" nisu mnogo skuplji od konvencionalnih, desno na Sl.

Međutim, nije preporučljivo pokretati uređaje sa hirovitim analognim komponentama i UPS-ovima iz modificiranog sinusnog vala. Potonji su izuzetno nepoželjni. Činjenica je da srednja platforma modificirane sinusoide nije čist nulti napon. Pokretačka jedinica UPS-a iz modificiranog sinusnog vala ne radi jasno i cijeli UPS možda neće izaći iz načina pokretanja u radni način. Korisnik to prvo vidi kao ružne greške, a onda iz uređaja izlazi dim, kao u šali. Stoga se uređaji u UPS-u moraju napajati iz Pure Sine invertera.

Inverter izrađujemo sami

Dakle, za sada je jasno da je najbolje napraviti inverter za izlaz od 220 V 50 Hz, mada ćemo se prisjetiti i AC izlaza. U prvom slučaju, za kontrolu frekvencije trebat će vam mjerač frekvencije: norma za fluktuacije frekvencije mreže za napajanje je 48-53 Hz. Električni motori na naizmjeničnu struju posebno su osjetljivi na njegova odstupanja: kada frekvencija napona napajanja dosegne granice tolerancije, zagrijavaju se i „odlaze“ od nazivne brzine. Potonji je vrlo opasan za frižidere i klima-uređaje, oni mogu nepopravljivo otkazati zbog smanjenja pritiska. Ali ne trebamo kupovati, iznajmiti ili moliti za zajam precizan i višenamjenski elektronski frekventni mjerač - ne treba nam njegova točnost. Ili elektromehanički mjerač rezonantne frekvencije (poz. 1 na slici) ili pokazivač bilo kojeg sistema, poz. 2:

Oba su jeftina, prodaju se na Internetu, au velikim gradovima u specijaliziranim trgovinama električne energije. Na pijaci željeza može se naći stari mjerač rezonantne frekvencije, a jedan ili drugi, nakon postavljanja invertera, vrlo su pogodni za praćenje mrežne frekvencije u kući - mjerač ne reagira na povezivanje na mrežu.

50 Hz sa računara

U većini slučajeva, snagu od 220 V 50 Hz zahtijevaju potrošači koji nisu posebno snažni, do 250-350 W. Tada osnova za pretvarač 12/220 V 50 Hz može biti UPS sa starog kompjutera - ako, naravno, leži u smeću ili ga neko jeftino prodaje. Snaga koja se isporučuje na teret će biti cca. 0,7 od ocijenjenog UPS-a. Na primjer, ako je na njegovom tijelu napisano "250W", onda se uređaji do 150-170 W mogu povezati bez straha. Treba vam više - prvo ga morate testirati na sijalici sa žarnom niti. Trajao je 2 sata – takvu snagu može isporučiti dugo vremena. Kako napraviti 12V DC/220V AC 50Hz inverter iz računarskog napajanja, pogledajte video ispod.

Video: jednostavan pretvarač 12-220 iz računarskog napajanja

Ključevi

Recimo da nema računarskog UPS-a ili vam treba više energije. Tada izbor ključnih elemenata postaje važan: oni moraju prebacivati ​​velike struje uz minimalne komutacijske gubitke, biti pouzdani i pristupačni. U tom smislu, bipolarni tranzistori i tiristori pouzdano postaju stvar prošlosti u ovoj oblasti primjene.

Druga revolucija u poslovanju s inverterima povezana je s pojavom moćnih tranzistora sa efektom polja („tranzistori polja“), tzv. vertikalna struktura. Međutim, oni su revolucionirali cjelokupnu tehnologiju napajanja za uređaje male snage: sve je teže pronaći transformator na željezo u kućanskim aparatima.

Najbolji među poljski uređaji velike snage za pretvarače napona su izolovani kanal indukovani gejtom (MOSFET), npr. IFR3205, lijevo na slici:

Zbog zanemarljive sklopne snage, efikasnost pretvarača sa DC izlazom na takvim tranzistorima može doseći 0,95, a sa izlazom AC 50 Hz 0,85-0,87. Analogi MOSFET-a sa ugrađenim kanalom, npr. IFRZ44, daju nižu efikasnost, ali su mnogo jeftiniji. Par jednog ili drugog omogućava vam da dovedete snagu u opterećenju na cca. 600 W; oba se mogu bez problema spojiti paralelno (desno na slici), što omogućava izradu pretvarača snage do 3 kW.

Bilješka: Gubitak snage prekidača s ugrađenim kanalom pri radu na značajnom reaktivnom opterećenju (na primjer, asinkroni elektromotor) može doseći 1,5 W po prekidaču. Tipke s induciranim kanalom nemaju ovog nedostatka.

TL494

Treći element koji je omogućio dovođenje pretvarača napona u njihovo trenutno stanje je specijalizirano mikrokolo TL494 i njegovi analozi. Svi oni su kontroler pulsno-širinske modulacije (PWM) koji generiše modifikovani sinusni signal na izlazima. Izlazi su multipolarni, što vam omogućava kontrolu parova ključeva. Referentnu frekvenciju konverzije postavlja jedno RC kolo, čiji se parametri mogu mijenjati u širokim granicama.

Kada je dovoljan stalni posao?

Krug 220 V DC potrošača je ograničen, ali je njima potrebno autonomno napajanje ne samo u hitnim situacijama. Na primjer, kada radite s električnim alatima na cesti ili u udaljenom kutu vlastite stranice. Ili je uvijek prisutna recimo kod hitne rasvjete ulaza u kuću, hodnika, hodnika, lokala iz solarne baterije koja puni bateriju tokom dana. Treći tipični slučaj je punjenje telefona u pokretu iz upaljača. Ovdje je izlazna snaga potrebna vrlo mala, tako da se inverter može napraviti sa samo 1 tranzistorom prema krugu relaksacionog generatora, vidi sljedeće. video klip.

Video: pojačani pretvarač na jednom tranzistoru

Već za napajanje 2-3 LED sijalice potrebno vam je više snage. Kada ga pokušate "stisnuti", efikasnost blokirajućih generatora naglo opada i morate se prebaciti na sklopove s odvojenim vremenskim elementima ili punom internom induktivnom povratnom spregom; oni su najekonomičniji i sadrže najmanji broj komponenti. U prvom slučaju, za prebacivanje jednog prekidača, koristi se samoindukcijski EMF jednog od namotaja transformatora zajedno s vremenskim krugom. U drugom, element za podešavanje frekvencije je sam pojačani transformator zbog svoje vremenske konstante; njegovu vrijednost određuje prvenstveno fenomen samoindukcije. Stoga se oba pretvarača ponekad nazivaju samoindukcijskim pretvaračima. Njihova efikasnost, u pravilu, nije veća od 0,6-0,65, ali, prvo, krug je jednostavan i ne zahtijeva podešavanje. Drugo, izlazni napon je više trapezoidni nego kvadratni; “Zahtjevni” potrošači to “shvate” kao modificirani sinusni val. Nedostatak: prekidači polja u takvim pretvaračima su praktično neprimjenjivi, jer često pokvare zbog skokova napona na primarnom namotu tokom prebacivanja.

Primjer kola s vanjskim vremenskim elementima dat je u poz. 1 slika:

Autor dizajna nije uspio iz njega izvući više od 11 W, ali je očigledno pobrkao ferit sa karbonilnim željezom. U svakom slučaju, oklopno magnetno kolo na njegovoj vlastitoj fotografiji (vidi sliku desno) ni na koji način nije feritno. Više liči na stari karbonil, oksidiran izvana s vremenom, vidi sl. desno. Transformator za ovaj pretvarač je bolje namotati na feritni prsten s feritnim poprečnim presjekom od 0,7-1,2 četvornih metara. cm Primarni namotaj tada treba da sadrži 7 zavoja žice prečnika bakra 0,6-0,8 mm, a sekundarni namotaj treba da sadrži 57-58 zavoja žice 0,3-0,32 mm. Ovo je za ravnanje sa dupliranjem, pogledajte dolje. Za "čiste" 220 V - 230-235 zavoja žice 0,2-0,25. U ovom slučaju, prilikom zamjene KT814 sa KT818, ovaj inverter će isporučiti snagu do 25-30 W, što je dovoljno za 3-4 LED lampe. Prilikom zamjene KT814 sa KT626, snaga opterećenja će biti cca. 15 W, ali će se efikasnost povećati. U oba slučaja, ključni radijator je od 50 kvadratnih metara. cm.

Na pos. Na slici 2 prikazan je dijagram “prepotopnog” pretvarača 12-220 sa odvojenim povratnim namotajima. Nije tako arhaično. Prvo, izlazni napon pod opterećenjem je trapezoidan sa zaobljenim lomovima i bez šiljaka. Čak je i bolji od modificiranog sinusnog vala. Drugo, ovaj pretvarač može biti dizajniran bez ikakvih modifikacija u krugu za snagu do 300-350 W i frekvenciju od 50 Hz, tada ispravljač nije potreban, samo trebate instalirati VT1 i VT2 na radijatore od 250 kW . vidi svaki. Treće, štiti bateriju: kada je preopterećena, frekvencija konverzije opada, izlazna snaga se smanjuje, a ako je dodatno opteretite, proizvodnja se zaustavlja. Odnosno, da bi se izbjeglo prekomjerno pražnjenje baterije, nije potrebna automatizacija.

Procedura za proračun ovog pretvarača data je u skeniranju na Sl.

Ključne veličine u njemu su frekvencija konverzije i radna indukcija u magnetskom kolu. Frekvencija konverzije se bira na osnovu materijala dostupnog jezgra i potrebne snage:

Ova „svejedinost“ ferita objašnjava se činjenicom da je njegova histerezna petlja pravokutna i da je radna indukcija jednaka indukciji zasićenja. Smanjenje izračunatih vrijednosti indukcije u čeličnim magnetskim jezgrama u odnosu na tipične vrijednosti uzrokovano je naglim povećanjem prekidačkih gubitaka nesinusoidnih struja kako se povećava. Stoga će iz jezgre energetskog transformatora starog TV-a "lijes" od 270 W u ovom 50 Hz pretvaraču biti moguće ukloniti najviše 100-120 W. Ali - bez ribe, u ribi postoji rak.

Bilješka: Ako imate čelično magnetno jezgro s namjerno prevelikim poprečnim presjekom, nemojte istisnuti struju iz njega! Neka indukcija bude bolja - efikasnost pretvarača će se povećati, a oblik izlaznog napona će se poboljšati.

Ispravljanje

Bolje je ispraviti izlazni napon ovih pretvarača pomoću kola s paralelnim udvostručavanjem napona (stavka 3 na slici sa dijagramima): komponente za to će koštati manje, a gubici snage na nesinusnoj struji bit će manji od u mostu. Kondenzatore treba uzeti "snage", projektovane za veliku reaktivnu snagu (označene PE ili W). Ako stavite "zvučne" bez ovih slova, mogu jednostavno eksplodirati.

50 Hz? Vrlo je jednostavno!

Jednostavan pretvarač od 50 Hz (stavka 4 na gornjoj slici sa dijagramima) je zanimljiv dizajn. Za neke tipove standardnih energetskih transformatora, intrinzična vremenska konstanta je blizu 10 ms, tj. pola perioda od 50 Hz. Podešavanjem pomoću vremenskih otpornika, koji će također djelovati kao ograničavači struje prekidača, možete odmah dobiti izglađeni kvadratni val od 50 Hz na izlazu bez složenih krugova formiranja. Transformatori TP, TPP, TN za 50-120 W su prikladni, ali ne bilo koji. Možda ćete morati promijeniti vrijednosti otpornika i/ili spojiti kondenzatore od 1-22 nF paralelno s njima. Ako je frekvencija konverzije još uvijek daleko od 50 Hz, beskorisno je rastavljati i premotavati transformator: magnetski krug zalijepljen feromagnetnim ljepilom će se ispuhati, a parametri transformatora će se naglo pogoršati.

Ovaj inverter je pretvarač vikendice. Neće isprazniti akumulator automobila iz istih razloga kao i prethodni. Ali dovoljno je osvijetliti kuću s verandom LED lampama i TV-om ili vibracionom pumpom u bunaru. Frekvencija konverzije podešenog pretvarača kada se struja opterećenja promijeni od 0 do maksimuma ne prelazi tehničke norme za mreže napajanja.

Namotaji originalnog transformatora su izvedeni ovako. U tipičnim energetskim transformatorima postoji paran broj sekundarnih namotaja za 12 ili 6 V. Dva su "ostavljena po strani", a ostali su paralelno zalemljeni u grupe od jednakog broja namotaja u svakoj. Zatim se grupe spajaju serijski tako da dobijete 2 polunamota od 12 V svaki, ovo će biti niskonaponski (primarni) namotaj sa srednjom tačkom. Od preostalih niskonaponskih namotaja, jedan je povezan serijski sa mrežnim namotajem od 220 V; ovo će biti namotaj za povećanje. Dodatak je potreban jer... Pad napona na prekidačima napravljenim od bipolarnih kompozitnih tranzistora, zajedno sa gubicima u transformatoru, može doseći 2,5-3 V, a izlazni napon će biti podcijenjen. Dodatno namotavanje će ga dovesti u normalu.

DC iz čipa

Efikasnost opisanih pretvarača ne prelazi 0,8, a frekvencija značajno varira ovisno o struji opterećenja. Maksimalna snaga opterećenja je manja od 400 W, pa je vrijeme da razmislite o modernim rješenjima kola.

Krug jednostavnog pretvarača 12 V DC/220 V DC za 500-600 W prikazan je na slici:

Njegova glavna svrha je napajanje ručnih električnih alata. Takvo opterećenje nije zahtjevno za kvalitetu isporučenog napona, pa se ključevi uzimaju jeftinije; Pogodni su i IFRZ46, 48. Transformator je namotan na ferit poprečnog presjeka 2-2,5 kvadrata. cm; Pogodno je jezgro energetskog transformatora iz kompjuterskog UPS-a. Primarni namotaj - 2x5 zavoja snopa od 5-6 žica za namotaje s promjerom bakra od 0,7-0,8 mm (vidi dolje); sekundarno - 80 zavoja iste žice. Nije potrebno podešavanje, ali nema praćenja pražnjenja baterije, tako da tokom rada morate pričvrstiti multimetar na njegove terminale i ne zaboravite ga pogledati (isto vrijedi i za sve druge domaće pretvarače napona). Ako napon padne na 10,8 V (1,8 V po ćeliji) - zaustavite se, isključite! Pao je na 1,75 V po ćeliji (10,5 V za cijelu bateriju) - ovo je već sulfatizacija!

Kako namotati transformator na prsten

Karakteristike kvaliteta pretvarača, a posebno njegova efikasnost, su pod jakim utjecajem polja lutanja njegovog transformatora. Osnovno rješenje za njegovo smanjenje je odavno poznato: primarni namotaj, koji “pumpa” magnetsko kolo energijom, postavlja se blizu njega; sekundarni iznad nje u opadajućem redosledu njihove moći. Ali tehnologija je takva stvar da se teoretski principi u specifičnim dizajnima ponekad moraju okrenuti naopačke. Jedan od Marfijevih zakona kaže da je cca. dakle: ako komad hardvera i dalje ne želi da radi kako bi trebao, pokušajte u njemu učiniti suprotno. Ovo se u potpunosti odnosi na visokofrekventni transformator na magnetnom jezgru s feritnim prstenom sa namotajima od relativno debele krute žice. Namotajte transformator pretvarača napona na feritni prsten ovako:

• Magnetni krug je izoliran i, pomoću šatla za namotavanje, na njega se namota sekundarni namotaj za povećanje, polažući zavoje što je moguće čvršće, poz. 1 na sl.:

• Čvrsto omotajte sekundarni dio trakom, poz. 2.
• Pripremite 2 identična žičana svežnja za primarni namot: namotajte broj zavoja polovine niskonaponskog namota tankom neupotrebljivom žicom, uklonite je, izmjerite dužinu, odrežite potreban broj segmenata žice za namotaje s rezervom i sastavite ih u snopove.
• Dodatno, sekundarni namotaj se izoluje dok se ne dobije relativno ravna površina.
• Namotajte "primarni" sa 2 snopa odjednom, slažući žice snopova trakom i ravnomjerno raspoređujući zavoje preko jezgre, poz. 3.
• Pozovite krajeve snopova i povežite početak jednog s krajem drugog, to će biti srednja točka namotaja.

Bilješka: na dijagramima električnih kola, počeci namotaja, ako su relevantni, označeni su tačkom.

50 Hz zaglađeno

Modificirani sinusni val iz PWM kontrolera nije jedini način da se dobije 50 Hz na izlazu invertera, pogodan za spajanje bilo kojeg potrošača električne energije u domaćinstvu, a ne bi škodilo ni to "izgladiti". Najjednostavniji od njih je stari dobri željezni transformator, koji zbog svoje električne inercije dobro "pegla". Istina, pronalaženje magnetnog jezgra za više od 500 W postaje sve teže. Takav izolacijski transformator se uključuje na niskonaponski izlaz pretvarača, a opterećenje je priključeno na njegov pojačani namotaj. Inače, većina računalnih UPS-ova izgrađena je prema ovoj shemi, tako da su sasvim prikladni za ovu svrhu. Ako sami namotate transformator, onda se izračunava slično kao i snaga, ali sa tragom. karakteristike:

• Početno utvrđena vrijednost radne indukcije dijeli se sa 1,1 i primjenjuje u svim daljnjim proračunima. To je neophodno kako bi se uzeli u obzir tzv. nesinusni faktor oblika napona Kf; za sinusoidu Kf=1.
• Pojačani namotaj se prvo izračunava kao mrežni namotaj od 220 V za datu snagu (ili se određuje parametrima magnetnog kola i vrijednosti radne indukcije). Zatim se pronađeni broj zavoja množi sa 1,08 za snage do 150 W, sa 1,05 za snage od 150-400 W i sa 1,02 za snage od 400-1300 W.
• Polovina niskonaponskog namota se računa kao sekundarni napon od 14,5 V za bipolarne prekidače ili sa ugrađenim kanalom i 13,2 V za prekidače sa induciranim kanalom.

Primjeri rješenja kola za pretvarače 12-200 V 50 Hz sa izolacijskim transformatorom prikazani su na slici:

Na onom lijevo, tipkama upravlja takozvani master oscilator. “meki” multivibrator, već stvara meandar u blokiranim frontovima i zaglađenim lomovima, tako da nisu potrebne dodatne mjere zaglađivanja. Nestabilnost frekvencije mekog multivibratora je veća nego kod običnog, tako da je za podešavanje potreban potenciometar P. Pomoću tipki na KT827 možete isključiti snagu do 200 W (radijatori od 200 cm2 bez puhanje). Ključevi na KP904 od starog smeća ili IRFZ44 omogućavaju vam da ga povećate na 350 W; pojedinačni na IRF3205 do 600 W, a upareni na njima do 1000 W.

Inverter 12-220 V 50 Hz sa glavnim oscilatorom na TL494 (desno na slici) održava frekvenciju čvrsto u svim mogućim radnim uslovima. Za efikasnije izglađivanje pseudosinusoida koristi se takozvani fenomen. indiferentna rezonancija, u kojoj fazni odnosi struja i napona u oscilatornom krugu postaju isti kao kod akutne rezonancije, ali se njihove amplitude ne povećavaju primjetno. Tehnički, ovo se može jednostavno riješiti: na pojačani namotaj spojen je kondenzator za izravnavanje, čija je vrijednost kapacitivnosti odabrana prema najboljem obliku struje (ne napona!) pod opterećenjem. Za kontrolu oblika struje, otpornik od 0,1-0,5 oma spojen je na krug opterećenja na snazi ​​od 0,03-0,1 nazivne vrijednosti, na koji je priključen osciloskop sa zatvorenim ulazom. Kapacitivnost uglađivanja ne smanjuje efikasnost pretvarača, ali ne možete koristiti kompjuterske programe za simulaciju niskofrekventnih osciloskopa da ga konfigurišete, jer ulaz zvučne kartice koju koriste nije dizajniran za amplitudu od 220x1.4 = 310 V! Ključevi i moći su isti kao i prije. slučaj.

Naprednije kolo pretvarača 12-200 V 50 Hz prikazano je na slici:

Koristi složene složene ključeve. Da bi se poboljšao kvalitet izlaznog napona, koristi se činjenica da je emiter planarnih epitaksijalnih bipolarnih tranzistora dopiran mnogo jače od baze i kolektora. Kada TL494 primijeni potencijal zatvaranja, na primjer, na bazu VT3, njegova kolektorska struja će prestati, ali će zbog resorpcije prostornog naboja emitera usporiti zatvaranje T1 i skokove napona od emf samoindukcije. Tr će biti apsorbiran u krugovima L1 i R11C5; oni će više „nagnuti“ frontove. Izlazna snaga pretvarača određena je ukupnom snagom Tr, ali ne većom od 600 W, jer Nemoguće je koristiti uparene snažne prekidače u ovom krugu - širenje vrijednosti naboja vrata MOSFET tranzistora je prilično značajno i prebacivanje prekidača će biti nejasno, zbog čega se oblik izlaznog napona može čak i pogoršati.

Prigušnica L1 je 5-6 zavoja žice promjera 2,4 mm na bakru, namotana na komad feritne šipke promjera 8-10 m i dužine 30-40 mm sa nagibom od 3,5-4 mm. Magnetni krug gasa ne smije biti kratko spojen! Postavljanje kruga je prilično mukotrpan zadatak i zahtijeva puno iskustva: trebate odabrati L1, R11 i C5 prema najboljem obliku izlazne struje pod opterećenjem, kao u prethodnom. slučaj. Ali Hi-Fi, napajan iz ovog pretvarača, ostaje "hi-fi" za najzahtjevnije uši.

Da li je moguće bez transformatora?

Već će žica za namotavanje za moćni transformator od 50 Hz koštati prilično peni. Magnetna jezgra iz “kovčeg” transformatora sveukupno do 270 W su manje-više dostupna, ali u inverteru ne možete iz toga izvući više od 120-150 W, a efikasnost će u najboljem slučaju biti 0,7, jer “kovčeg” magnetna jezgra su namotana od debele trake, čiji su gubici vrtložnim strujama veliki pri nesinusoidnom naponu na namotajima. Pronalaženje SL magnetnog jezgra napravljenog od tanke trake koja može isporučiti više od 350 W pri indukciji od 0,7 Tesla općenito je problematično, bit će skupo, a cijeli pretvarač će biti ogroman i težak. UPS transformatori nisu dizajnirani za čest rad u dugotrajnom režimu - zagrijavaju se i njihovi magnetni krugovi u inverterima se prilično brzo degradiraju - magnetska svojstva se jako pogoršavaju, snaga pretvarača opada. Ima li izlaza?

Da, i ovo rješenje se često koristi u markiranim pretvaračima. Ovo je električni most napravljen od prekidača na visokonaponskim tranzistorima sa efektom polja s probojnim naponom od 400 V i strujom odvoda većom od 5 A. Pogodan za primarne krugove kompjuterskih UPS-a, te iz starog smeća - KP904, itd.

Most se napaja konstantnim 220 V DC iz jednostavnog invertera 12-220 sa ispravljanjem. Krakovi mosta se otvaraju u parovima, poprečno, naizmjenično, a struja u opterećenju uključena u dijagonalu mosta mijenja smjer; Upravljački krugovi svih ključeva su galvanski razdvojeni. U industrijskom dizajnu, ključevi se kontroliraju posebnim uređajima. IC sa izolacijom optokaplera, ali u amaterskim uslovima oba se mogu zameniti dodatnim inverterom male snage 12 V DC - 12 V 50 Hz, napajanim malim transformatorom na hardveru, vidi sl. Magnetsko jezgro za njega može se uzeti sa kineskog tržišta snage transformatora male snage. Zbog svoje električne inercije, kvalitet izlaznog napona je čak i bolji od modificiranog sinusnog vala.

U posljednje vrijeme često primjećujem da se sve više ljudi zanosi sastavljanjem domaćih invertera. Budući da su početnici radio-amateri zainteresovani, odlučio sam se prisjetiti dijagrama koji sam prije godinu dana objavio na našoj web stranici. Danas sam odlučio da prepravim krug za povećanje izlazne snage i detaljno objasnim proces montaže.

Odmah ću reći - ovo je najjednostavniji pretvarač 12-220, uzimajući u obzir izlaznu snagu kruga. Stari dobri multivibrator se koristi kao glavni oscilator. Naravno, ovo rješenje je mnogo inferiornije u odnosu na moderne visokoprecizne generatore na mikro krugovima, ali ne zaboravimo da sam pokušao maksimalno pojednostaviti sklop kako bi rezultat bio pretvarač koji bi bio dostupan široj javnosti. Multivibrator nije loš, radi pouzdanije od nekih mikro krugova, nije toliko kritičan za ulazne napone i radi u teškim vremenskim uvjetima (sjetite se TL494, koji treba grijati na temperaturama ispod nule).

Transformator koji se koristi je gotov od UPS-a; dimenzije jezgra dozvoljavaju 300 vati izlazne snage. Transformator ima dva primarna namota od 7 volti (svaka ruka) i mrežni namotaj od 220 volti. U teoriji, svi transformatori iz izvora neprekidnog napajanja će biti dovoljni.

Promjer žice primarnog namotaja je oko 2,5 mm, upravo ono što je potrebno.

Glavne karakteristike kola

Ulazni napon - 3,5-18 Volti
Izlazni napon 220V +/-10%
Izlazna frekvencija - 57 Hz
Oblik izlaznog impulsa - Pravokutni
Maksimalna snaga - 250-300 W.

Nedostaci

Dugo sam razmišljao o nedostacima kruga, što se tiče efikasnosti, 5-10% je niža od sličnih industrijskih uređaja.
Kolo nema nikakvu zaštitu na ulazu ili izlazu; u slučaju kratkog spoja ili preopterećenja, prekidači polja će se pregrijati dok ne ispadnu.
Zbog oblika impulsa transformator stvara šum, ali to je sasvim normalno za takva kola.

Prednosti

Jednostavnost, pristupačnost, troškovi, izlaz od 50 Hz, kompaktne veličine ploča, laka popravka, mogućnost rada u teškim vremenskim uvjetima, široka tolerancija korištenih komponenti - sve ove prednosti čine sklop univerzalnim i dostupnim za samostalno ponavljanje.

Kineski inverter za 250-300 vati se može kupiti za oko 30-40 dolara, na ovaj inverter sam potrošio 5 dolara - kupio sam samo tranzistore sa efektom polja, sve ostalo se može naći na tavanu, mislim da ga svi imaju.

Element baza

Uprtač ima minimalan broj komponenti. IRFZ44 tranzistori se mogu uspješno zamijeniti sa IRFZ40/46/48 ili jačim - IRF3205/IRL3705, nisu kritični.

Multivibratorski tranzistori TIP41 (KT819) mogu se zamijeniti sa KT805, KT815, KT817 itd.

Uspješno sam spojio TV, usisivač i ostale kućne uređaje na ovaj inverter, dobro radi, ako uređaj ima ugrađeno prekidačko napajanje, onda nećete primijetiti razliku u radu iz mreže i iz pretvarača, u slučaju uključivanja bušilice - počinje sa nekim zvukom, ali radi sasvim dobro Fino.

Ploča je ručno oslikana običnim manikirom

Na kraju mi ​​se inverter toliko svidio da sam odlučio da ga smjestim u kućište od kompjuterskog napajanja.
Implementirana je i REM funkcija; da biste uključili krug, potrebno je samo spojiti REM žicu na pozitivnu sabirnicu, a zatim će se napajanje napajati generatoru i krug će početi raditi.

Sasvim je moguće izvući više snage iz takvog kola (500-600 W, možda i više), u budućnosti ću pokušati povećati snagu, tako da je sljedeći članak odmah iza ugla, vidimo se sljedeći put...

Spisak radioelemenata