Преобразователь напряжения: назначение, функции и области применения

Назначение устройства

Устройство, преобразующее напряжение, еще называют инвертором.

Инвертор — это электронное устройство, используемое для преобразования напряжения постоянного тока, подаваемого на его вход, в электрический сигнал, который со временем изменяется с различным значением амплитуды. То есть, если на вход устройства подать постоянный сигнал, равный 12 вольт, можно получить на его выходе переменное напряжение 220 вольт.

Принцип работы устройства основан на преобразовании электрической энергии. Бывают как заводские, так и самодельные устройства, но принцип работы у них одинаковый. Отличие только в качестве — надежности и правильности формы выходного сигнала.

Схема устройств основана на использовании высокочастотных трансформаторов, специализированных микросхем и транзисторов. По типу схемотехники инверторы бывают:

1. Мост: трансформаторы не используются в принципиальной схеме преобразователей этого типа. Обычно таким способом изготавливают устройства мощностью до 100 ВА.
2. Трансформатор — ключевую роль в схеме играет трансформатор с нулевым выводом. Эта схема проста, но обычно предназначена для питания устройств мощностью менее 500 ВА.
3. Комбинированные: в их схемах используются транзисторы и трансформаторы. Такой подход позволяет создавать преобразователи с широким диапазоном мощностей.

Принцип работы

Преобразователь напряжения 12 / 220В HP-1200

Основное требование, определяющее принцип работы преобразователей напряжения, — это возможность передавать полезную мощность на выход с минимальными потерями (для обеспечения максимального КПД). Для этого часто используют экономичные по потерям модули, например, электронные инверторы. Преобразователь электрического напряжения, построенный по трансформаторной схеме, удобнее всего рассматривать по принципу действия. Суть его работы заключается в следующем:

• на входе устройства потенциал идет от генератора переменного напряжения или аналогичного источника тока;
• сигнал аналогичной формы снимается с выхода трансформатора (с его вторичной обмотки);
• при необходимости переменное выходное напряжение сначала выпрямляется специальным диодным блоком, а затем стабилизируется.

достичь желаемого КПД от такой схемы очень сложно, так как часть передаваемой мощности теряется в обмотках трансформатора (из-за рассеивания тепла).
Для достижения высокого КПД от устройства на выходе трансформатора установлены ключевые схемы, работающие в экономичном режиме. В процессе их работы, благодаря быстрому переключению транзисторов из закрытого состояния в открытое, потери мощности в обмотках значительно снижаются.

Самоиндукция традиционно используется в преобразователях напряжения, предназначенных для работы с источниками питания высокого напряжения. Он выполнен в выходных ферритовых сердечниках с резким прерыванием тока в первичной обмотке. В качестве такого прерывателя используются все те же транзисторы, и импульсное напряжение, полученное на выходе, затем выпрямляется. Такие схемы позволяют получать высокие потенциалы порядка нескольких десятков кВ. Они используются в цепях питания уже устаревших кинескопов, а также в телевизионных кинескопах. В этом случае можно получить хороший КПД (до 80%).

Области применения

Сфера применения мультизональных преобразователей напряжения очень широка. Их традиционно используют для следующих целей:

• в линейных устройствах распределения и передачи электрической энергии;
• выполнять ответственные технологические операции, такие как сварка, термообработка и тому подобное;
• когда необходимо обеспечить питание цепей нагрузки в самых разных технологических областях.

В первом случае генерируемая на электростанциях ЭДС повышается с помощью этих устройств с 6-24 кВ до 110-220 кВ — в таком виде ее легче «гнать» по проводам на большие расстояния. На региональных подстанциях уже другие трансформаторы обеспечивают его снижение сначала до 10 (6,3) кВ, а потом до обычных 380 вольт.

При обслуживании технологического оборудования преобразователи напряжения используются как электротермические установки или сварочные трансформаторы.

В промышленности

Самая широкая область применения — обеспечение качественными продуктами питания следующих потребительских промышленных моделей:

• оборудование, работающее в линиях автоматического управления и контроля;
• телекоммуникационные и коммуникационные устройства;
• широкий ассортимент электроизмерительных приборов;
• специальное радио и телевизионное оборудование и тому подобное.

Особую функцию выполняют так называемые «изолирующие» трансформаторы, используемые для изоляции линий нагрузки от входа высокого напряжения.

Поскольку такие преобразователи «играют вспомогательную роль», они очень часто имеют небольшую мощность и относительно небольшие размеры.

В быту, медицине и оборонной промышленности

Преобразователь напряжения 24 / 12В DC-20

Преобразователи напряжения широко используются в быту. Большинство блоков питания используются для зарядки бытовой техники, а также более сложных устройств, таких как:

• устройства защиты от перенапряжения;
• инвертор;
• резервные источники питания и т д.

Эти устройства наиболее востребованы в медицине, в военной сфере, а также в энергетике и науке. В этих отраслях к ним предъявляются особо «жесткие» требования в отношении качества преобразованного напряжения (например, «чистоты» синусоиды).

Преимущества и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

• возможность управления параметрами выходного сигнала — преобразование его переменного значения в постоянное значение по принципу преобразования частоты;
• наличие возможности переключения входных и выходных цепей (изменением амплитуды напряжения);
• допустимость корректировки их номинальных значений под конкретную нагрузку;
• компактность и простота конструкции бытовых преобразователей, которые часто выполняются в модульном или настенном исполнении;
• рентабельность (по заявлению производителей их КПД достигает 90%);
• простота использования и универсальность;
• возможность передачи электроэнергии на большие расстояния и обеспечение функционирования особо ответственных производств.

К недостаткам можно отнести дороговизну и невысокую влагостойкость (за исключением моделей, разработанных специально для работы в условиях повышенной влажности).

Разновидности преобразователей

Среди всего многообразия существующих типов преобразователей выделяют следующие классы:

• специальные бытовые приборы;
• высоковольтное и высокочастотное оборудование;
• импульсные устройства без трансформаторов и инверторов;
• преобразователи постоянного напряжения;
• регулируемые устройства.

К этой категории электронных устройств относятся преобразователи тока в напряжение.

Аппаратура для дома

Рядовой пользователь постоянно сталкивается с подобным типом преобразователей, так как большинство моделей современной техники имеют встроенный блок питания. Источники бесперебойного питания (ИБП) со встроенным аккумулятором относятся к тому же классу.

В некоторых случаях домашние преобразователи изготавливают по двухконтурной схеме (инвертор.

За счет такого преобразования от источника постоянного тока (например, аккумуляторной) можно получить на выходе переменное напряжение стандартного значения 220 вольт. Особенностью электронных схем является возможность получения на выходе чисто синусоидального сигнала постоянной амплитуды.

Регулируемые устройства

Эти блоки способны измерять значение выходного напряжения и увеличивать его. На практике чаще встречаются устройства, позволяющие плавно изменять небольшое значение выходного потенциала.

Классический случай, когда на входе действует 220 вольт, а на выходе получается регулируемое постоянное напряжение от 2 до 30 вольт.

Устройства с точной настройкой выходного параметра традиционно используются для тестирования цифровых измерительных приборов и циферблатов в современных исследовательских лабораториях.

Бестрансформаторные приборы

Бестрансформаторные блоки (инверторы) построены по электронному принципу, предполагающему использование отдельного модуля управления. В них в качестве промежуточного звена используется преобразователь частоты, который приводит выходной сигнал в удобную для выпрямления форму. В современных образцах инверторной техники часто устанавливают программируемые микроконтроллеры, которые значительно повышают качество управления преобразованием.

Устройства высокого напряжения представлены уже описанными станционными трансформаторами, которые увеличивают и уменьшают передаваемое напряжение в желаемых соотношениях.

При передаче энергии по высоковольтным линиям и последующему преобразованию они стремятся минимизировать ее потери в ваттах.

В этот класс также входят устройства, генерирующие сигнал для управления лучом в телевизионной трубке (кинескоп).

Высоковольтный преобразователь напряжения

Такое электронное устройство, предназначенное для выработки высокого переменного или постоянного напряжения (до нескольких тысяч вольт). Например, такие устройства используются для получения высоковольтной энергии для телевизионных кинескопов, а также для лабораторных исследований и испытаний электрооборудования с повышенным в несколько раз напряжением. Кабели или цепи питания масляных выключателей, рассчитанных на напряжение 6 кВ, испытывают напряжением 30 кВ и выше, однако это значение напряжения не имеет большой мощности и сразу отключается в случае неисправности. Эти преобразователи довольно компактны, потому что их приходится переносить с одной подстанции на другую, большую часть времени вручную. Следует отметить, что все лабораторные блоки питания и преобразователи имеют почти эталонное и точное напряжение.

Для управления люминесцентными лампами используются более простые преобразователи высокого напряжения. Существенно увеличить импульс до желаемого можно благодаря пусковой и дроссельной заслонке, которая может быть электронной или электромеханической.

Промышленные установки, которые преобразуют более низкое напряжение в более высокое, имеют множество защит и выполняются на повышающих трансформаторах (STP). Вот одна такая схема, которая обеспечивает на выходе от 8 до 16 тысяч вольт, при этом для ее работы требуется всего около 50 В.

В связи с тем, что в обмотках трансформатора генерируется и течет достаточно высокое напряжение, к изоляции этих обмоток, а также к ее качеству предъявляются высокие требования. Чтобы исключить возможность коронного разряда, детали выпрямителя высокого напряжения необходимо тщательно приварить к плате, без заусенцев и острых краев, после чего залить с двух сторон эпоксидной смолой или слоем парафина толщиной 2… 3 мм, обеспечивая изоляцию друг от друга. Иногда эти электронные системы и устройства называют повышающими преобразователями напряжения.

Следующая схема представляет собой линейный резонансный преобразователь напряжения, работающий в режиме повышения напряжения. Он основан на разделении функций увеличения U и его четкой стабилизации в совершенно разных фазах.

При этом некоторые инверторные блоки могут работать с минимальными потерями на переключателях мощности, а также на выпрямленном мосте, где появляется высокое напряжение.

Высокочастотный преобразователь напряжения

Благодаря использованию повышающих преобразователей становится возможным уменьшить размер всех электронных и электромагнитных элементов, составляющих схемы, а это означает, что стоимость трансформаторов, катушек, конденсаторов и т.д. Также снижается, это может вызвать помехи высокочастотным радиоприемникам, которые влияют на работу других электронных систем и обычных радиоприемников, поэтому необходимо надежно экранировать их корпуса. Расчет преобразователя и его помех должен выполняться высококвалифицированным персоналом.

Что такое сопротивление преобразователю напряжения?

Это особый тип, который используется только при изготовлении измерительных приборов, особенно омметров. Ведь основание омметра, то есть устройства, измеряющего сопротивление, сделано для измерения падения U и преобразования его в стрелки или цифровые индикаторы. Измерения обычно производятся по постоянному току. Измерительный преобразователь: технический инструмент, используемый для преобразования измеренного значения в другое измеренное значение или сигнал, полезный для обработки, хранения, дальнейшего преобразования, индикации и передачи. Это часть измерительного прибора.

Конструкция преобразователей напряжения

С увеличением частоты потери на вихревые токи в сердечниках трансформатора увеличиваются. Они пытаются подавить явление смешиванием. Сердечник разделен на пластины, плоскость которых параллельна силовым линиям магнитного поля. Используется специальная электротехническая сталь с высоким удельным сопротивлением.

По мере увеличения частоты магнитный поток вытесняется из толщины сердечника. Ферромагнитные материалы используются для увеличения индуктивности. На высоких частотах это становится непрактичным по вышеуказанной причине. Магнитная проницаемость перестает расти, нет смысла создавать такое ядро. На ВЧ широко используются магнитодиэлектрики из спрессованных порошков. Устранение потерь от вихревых токов. Сила магнитного потока сильно снижается. Частота законов изменения тока, напряжения диктуется следующим правилом…

В устройствах используются индуктивные или емкостные запоминающие устройства. Это объясняет использование ферромагнитных материалов в источниках питания, объясняет, почему Тесла поступил иначе в своих экспериментах. Ученый использовал колебательные контуры для создания токов высокой частоты. Сегодня технология преобразователей напряжения развивается аналогичным образом. Для постоянного тока конструкция выглядит так:

1. Входное напряжение одновременно становится напряжением питания.
2. Сердце преобразователя — генератор переменного напряжения. Знаменитый мультивибратор (триггер на двух транзисторах) изображение присутствует везде. Иногда бывает полезно использовать готовые микросхемы промышленных серий, инверторы.
3. Результирующее напряжение бывает переменным, часто прямоугольной формы. При необходимости его усиливают, умножают или уменьшают (с помощью переключаемых конденсаторов), выпрямляют, получают нужную полярность (преобразователь полярности напряжения). Примечание: эти действия иногда выполняются на микросхемах. Мультиплексоры широко используются для переключения конденсаторов, накапливающих энергию.

Преобразователь напряжения не строится напрямую без трансформатора. Однако если вы отойдете от строгого определения, вы сможете решить ряд проблем. Любой мультивибратор содержит RC-цепочку, которую использовал Тесла. Для получения напряжения прикладывается необходимая полярность, применяется правильно выполненное соединение диодов и конденсаторов фильтра. Выпрямитель мостовой (см. Диодный мост).

Такие схемы встречаются на практике в электронике по простой причине: трудно получить большие мощности. Полупроводниковые переключатели не создавались, чтобы обойти это ограничение; емкости конденсаторов потребуются просто гигантские. Поэтому производители постоянно стремятся экономить электроэнергию.

Системный блок ПК использует импульсные трансформаторы, кварцевые резонаторы используются для обеспечения стабильной чистоты. Указываем на разницу. Работа с высокочастотным напряжением может значительно снизить количество энергии, запасенной во время периода колебаний. Размер трансформатора можно значительно уменьшить, можно полностью исключить использование вредных ферромагнитных сердечников, что снизит вес. Есть конструктивные особенности иного рода. Как сказал выдающийся схемотехник М.А. Шустов:

1. Индуктивные преобразователи меньшего размера, при прочих равных. Поэтому они используются для больших возможностей. Что мы видим на примере трансформаторов.
2. Что касается емкостных преобразователей, то их выгодно использовать на малой мощности. Напомним мультивибраторы с RC цепью.

Вы слышали о «трансформаторах» постоянного напряжения. Допускается ссылка на характеристики проекта. В генераторе используется обратная связь — кристалл кварца. Накопительный конденсатор контролирует режим работы транзистора; через пьезоэлемент проходит переменное напряжение в виде акустической волны. По понятным причинам рабочие частоты находятся в диапазоне МГц, мощность небольшая. Понятно, что система не способна передавать постоянное напряжение напрямую, термин трансформатор используется иносказательно.

Синусоида

Форму сигнала на выходе автомобильного инвертора формирует высокочастотный генератор. Синусоида бывает двух типов:

1. модифицированная синусоида;
2. чистая синусоида, чистая синусоида.

Не все электрические устройства могут работать с измененной синусоидой прямоугольной формы. У некоторых компонентов меняется режим работы, они могут перегреться и начать царапаться. Подобного можно добиться, приглушив светодиодную лампу, которая не диммируется. Начинается треск и мигание.

Дорогие повышающие преобразователи постоянного тока 12 В и 220 В имеют чистый синусоидальный выходной сигнал. Стоят они намного дороже, но бытовая техника работает отлично.

Пример начинки преобразователя

 

..

 

Сборка из ИБП

Чтобы ничего не выдумывать и не покупать готовые модули, можно попробовать компьютерный ИБП, сокращенно IPB. Они рассчитаны на 300-600Вт. Имею Ippon на 6 розеток, 2 монитора, 1 системник, 1 телевизор, 3 камеры наблюдения, подключена система управления видеонаблюдением. Периодически перевожу в рабочий режим, отключая от сети 220, чтобы разрядился аккумулятор, иначе срок службы значительно сократится.

Коллеги электрики подключили обычный автомобильный кислотный аккумулятор к источнику бесперебойного питания, отлично проработали без перерыва 6 часов, смотрели футбол на даче. ИБП обычно имеет встроенную систему диагностики гелевых аккумуляторов, которая обнаруживает низкую емкость аккумулятора. Неизвестно, как он отреагирует на машину, хотя основное отличие — гель вместо кислоты.

Заправка ИБП

Проблема только в том, что ИБП может не любить скачки в автомобильной сети при работающем двигателе. Для настоящего радиолюбителя эта проблема решена. Может использоваться только при выключенном двигателе.

В основном ИБП рассчитаны на кратковременную работу, когда в розетке пропадает 220В. Для длительной непрерывной работы крайне желательно обеспечить активное охлаждение. Вентиляция пригодится для стационарной версии и для автомобильного инвертора.

Как и все устройства, он будет вести себя непредсказуемо при запуске двигателя с присоединенной нагрузкой. Стартер автомобиля очень сильно разряжает вольт, в лучшем случае он уйдет на защиту, как если бы батарея вышла из строя. В худшем случае на выходе 220В будут скачки, синусоида будет искажена.

Сборка из готовых блоков

Бустер на 150 Вт

Для сборки стационарного или автомобильного инвертора 12в 220в своими руками можно использовать готовые блоки, продаваемые на Ebey или китайцами. Это экономит время на изготовление, сварку и окончательную настройку платы. Просто добавьте чехол и крокодиловые провода.

Также можно купить радиоконструктора, у которого есть все радиодетали, осталось только припаять.

Ориентировочная цена на осень 2016 г:

1. 300 Вт — 400 руб;
2. 500Вт — 700 руб;
3. 1000Вт — 1500 руб;
4. 2000Вт — 1700 руб;
5. 3000Вт — 2500 руб

Для поиска на Алиэкпресс введите свой запрос в поисковую строку «Инвертор 220 своими руками». Аббревиатура «DIY» означает «DIY сборка».

Карта на 500Вт, выход на 160, 220, 380 вольт

150 Вт

Инвертор 50 Вт

Автоматический инвертор 300 Вт

Радиоконструкторы

Радиоприёмник дешевле готовой карты. Более сложные элементы могут быть уже на доске. После сборки практически не требуется настройка, требующая осциллографа. Диапазон параметров и рейтингов радиокомпонентов хорошо подобран. Иногда складывают запчасти в сумку, вдруг по неопытности ногу оторвут.

Производитель радио на 1000w

Производитель радиоприемников мощностью 2000 Вт

Несколько слов о самом устройстве

Автомобильный преобразователь напряжения, или, как его еще называют, инвертор, способен преобразовывать постоянный ток с напряжением 12 или 24 В в переменный с напряжением 220 В как от стандартной розетки, так и от USB-порта. Некоторые модели имеют оба разъема, что делает их универсальными. К USB-порту можно подключить мобильный телефон, навигатор, электронную книгу и другие гаджеты с помощью соответствующего кабеля. Розетку можно использовать для питания ноутбука, портативного телевизора или DVD-плеера или небольших электроинструментов, таких как паяльник или клеевой пистолет.

важно знать! К бортовой сети автомобиля можно подключать электрические устройства мощностью не более 300 Вт. Электропроводка просто не выдержит большой нагрузки, поэтому наиболее мощные потребители энергии подключаются непосредственно к автомобильному аккумулятору.

Казалось бы, проблем с использованием автомобильного инвертора возникнуть не должно — достаточно соблюдать допустимую нагрузку. Но это не совсем так, ведь каждый преобразователь имеет предел мощности и далеко не всегда равен 300 Вт. Чтобы купленное устройство не вышло из строя из-за перегрузки и не было повреждений автомобильной проводки, необходимо правильно рассчитать необходимую нагрузку. Мы расскажем, как в дальнейшем выбрать автомобильный преобразователь напряжения для питания.

Подсчитываем необходимую мощность автоинвертора

Прежде чем сравнивать характеристики разных моделей устройств, нужно определиться, что вы будете подключать к бортовой сети автомобиля. Например, чаще всего это будет ноутбук мощностью 60 Вт и мобильный телефон, потребляющий при зарядке 20 Вт. Также при одновременном подключении их общая мощность составит 80 Вт. Но это не значит, что мощность инвертора должна быть равна этому значению. Ведь устройство не должно работать на пределе своих возможностей. Также необходимо учитывать режимы его работы:

• Режим запуска: длится несколько миллисекунд при запуске устройств с электродвигателем или емкостными нагрузками. В этом случае мощность может быть в несколько раз выше номинальной.
• Непрерывный режим работы: непрерывный в течение всей работы или зарядки подключенной к инвертору электроники, потребляемая мощность равна общей номинальной мощности потребителей.
• Режим перегрузки: обычно длится до 30 секунд. В этом режиме инвертор может выдавать мощность в 1,2–1,5 раза превышающую номинальную.

Исходя из этого, для нормальной работы автомобильного преобразователя напряжения рекомендуется к расчетной мощности добавить еще 20-25%. Это означает, что если вам нужно подключить ноутбук и мобильный телефон с общей потребляемой мощностью 80 Вт, вам нужно добавить еще 20 Вт (25%) к этому значению. Получается, что мощность инвертора должна быть не менее 100Вт.

Примечание! Многие модели преобразователей напряжения имеют разные номиналы мощности. Так, например, номинальная мощность подключенных потребителей может составлять 150 Вт, максимальная выходная мощность — 180 Вт (для режима перегрузки), а пиковая мощность — 360 Вт (для режима пиковой нагрузки). Ориентируйтесь на показатель номинальной мощности, так как это рекомендуемая нагрузка для непрерывной работы.

Производители автомобильных аксессуаров предлагают преобразователи напряжения от 75 Вт до 300 Вт, поэтому вы легко найдете тот, который соответствует вашим потребностям, исходя из приведенного выше алгоритма расчета.

Варианты сборки

Есть 3 оптимальных способа сделать инвертор от 12 до 220 своими руками:

1. сборка из готовых блоков или радиоконструкторов;
2. изготовление от источника бесперебойного питания;
3. использование любительских схем радиосвязи.

У китайцев можно найти хорошие радиостроители и готовые блоки для сборки преобразователей постоянного тока в переменный 220В. По цене этот способ будет самым дорогим, но зато займет меньше всего времени.

Второй способ — модернизировать источник бесперебойного питания (ИБП), который без аккумулятора продается на Авито в больших количествах и стоит от 100 до 300 рублей.

Самый сложный вариант — сборка с нуля, без радиолюбителя не обойтись. Придется сделать печатные схемы, подобрать комплектующие, много работы.

Распространенные схемы

Для преобразования напряжения одного уровня в другой используются импульсные преобразователи с установленными индуктивными накопителями энергии. Исходя из этого, различают три типа схем преобразования:

• Чтобы повернуть вспять.
• Повышение.
• Вниз.

Во всех вышеперечисленных схемах используются электрические компоненты:

1. Основная коммутационная составляющая.
2. Источник питания.
3. Конденсатор фильтра, который подключен параллельно нагрузочному резистору.
4. Индуктивный накопитель энергии (индуктивность, индуктор).
5. Диод для блока.

Объединение этих элементов в определенной последовательности позволяет создать любую из перечисленных выше схем.

Простой импульсный преобразователь

Самый простой преобразователь можно собрать из ненужных деталей от старого системного блока компьютера. Существенным недостатком этой схемы является то, что выходное напряжение 220 В далеко от идеала с точки зрения формы синусоиды и имеет частоту выше стандартных 50 Гц. К такому устройству не рекомендуется подключать чувствительные электронные устройства.

В этой схеме использовано интересное техническое решение. Для подключения к преобразователю оборудования с импульсными блоками питания (например, ноутбука) на выходе устройства используются выпрямители со сглаживающими конденсаторами. Единственный недостаток — адаптер будет работать только в том случае, если полярность выходного напряжения соответствует напряжению выпрямителя, встроенного в адаптер.

Для простых потребителей энергии подключение может производиться непосредственно к выходу трансформатора TR1. Рассмотрим основные составляющие этой схемы:

• Резистор R1 и конденсатор C2 — задают частоту преобразователя.
• ШИМ-контроллер TL494. Основа всей схемы.
• Силовые полевые транзисторы Q1 и Q2 используются для повышения эффективности. Ставится на алюминиевые радиаторы.
• Транзисторы IRFZ44 можно заменить на IRFZ46 или IRFZ48 с аналогичными характеристиками.
• Диоды D1 и D2 также можно заменить на FR107, FR207.

Если в схеме используется общий радиатор, необходимо установить транзисторы через изолирующие прокладки. По схеме выходная индуктивность намотана на ферритовом кольце от индуктивности, которая также снята с блока питания компьютера. Первичная обмотка состоит из проволоки диаметром 0,6 мм. Он должен иметь 10 витков с отводом от центра. На него намотана вторичная обмотка, состоящая из 80 витков. Выходной трансформатор также можно без надобности снять с ИБП.

Схема очень простая. При правильной сборке сразу начинает работать, тюнинга не требует. Он сможет подавать на нагрузку ток до 2,5 А, но оптимальным режимом работы будет ток не более 1,5 А — а это более 300 Вт мощности.

Схема преобразователя с выходом переменного тока

Эта схема известна и радиолюбителям СССР. Однако это не делает его неэффективным. Напротив, он очень хорошо себя зарекомендовал, и его главное преимущество — получение стабильного переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Микросхема K561TM2, представляющая собой D-триггер двойного типа, действует как генератор. Этот элемент можно заменить на зарубежный аналог CD4013.

Сам преобразователь имеет два силовых плеча, построенных на биполярных транзисторах КТ827А. У них есть существенный недостаток по сравнению с новыми полевыми транзисторами: эти компоненты сильно нагреваются в открытом состоянии из-за высоких значений сопротивления. Преобразователь работает на низкой частоте, поэтому в трансформаторе используется мощный стальной сердечник.

В этой схеме используется старый сетевой трансформатор ТС-180. Как и другие инверторы, основанные на простых схемах ШИМ, он выдает существенно другую форму синусоидального напряжения. Однако этот недостаток немного сглаживается большой индуктивностью обмоток трансформатора и выходного конденсатора С7.

ВАЖНО: Трансформатор иногда может издавать заметный гул во время работы. Это указывает на проблему в цепи.

Как сделать своими руками

Зная, как работать с паяльником и имея начальные знания в области электротехники и зная, как работают электронные устройства, можно сделать преобразователь напряжения своими руками.

В зависимости от наличия радиодеталей и возможности их приобретения схемы собранного инвертора могут быть разными.
В данной конфигурации устройство после сборки будет иметь следующие технические характеристики: мощность — до 0,3 кВт, выходной сигнал — модифицированная синусоида, выходное напряжение — 220 В, с частотой чуть выше 50,0 Гц.

С помощью генератора импульсов, которым может быть микросхема КР1211ЕУ1, также можно собрать преобразователь напряжения. Преобразователь 12/220 В на транзисторах — еще один вариант самостоятельного изготовления такого устройства.

В этой схеме используются транзисторы IRFZ44, которые при необходимости заменяют на транзисторы IRFZ40 / 46/48 или IRF3205 / IRL3705 и TIP41 (KT819), которые также при необходимости заменяются на транзисторы KT805, KT815, KT817 и т.п.

Собранная схема (устройство) имеет следующие характеристики: мощность — до 0,3 кВт, входное напряжение — 3,5-18 В, выходное напряжение — 220 В, частота 57 Гц, форма выходных импульсов — прямоугольная.

Преимущества данной схемы: простота и возможность сборки даже для человека с базовыми знаниями и навыками, низкая стоимость комплектующих, компактные размеры печатной платы и устройства в целом, возможность замены компонентов.

Недостатками можно считать: схема не обеспечивает защиты от токов короткого замыкания, КПД ниже, чем у изделий заводской сборки, трансформатор при работе шумит.

Схема и принцип работы инвертора 12 220

Большинство радиодеталей, использующих инверторы, используют в своей работе высокие частоты. Импульсный инвертор полностью заменяет классическую схему, в которой используются трансформаторы. Микросхема К561ТМ2 состоит из двух D-триггеров, имеющих вход R и S. Такая микросхема создана с учетом использования КМОП-технологий и заключена в пластиковый корпус.

Инверторные задающие генераторы монтируются с учетом K561TM2, с использованием устройства DD1 для работы. Триггер установлен на делителе частоты DD1.2. На каскады усилителя поступает сигнал от микросхем.

Генераторы с синусоидой для инвертора 12 220 В работают на высоких частотах. Для формирования цепи 50 Гц используется вторичная обмотка с параллельно включенными конденсаторами и нагрузками. Подключив какое-либо устройство, инверторы создают преобразовательное напряжение 220 В.

У схемы есть один существенный недостаток — несовершенная форма параметров на выходах.

Говоря о том, как работает инвертор 12 220, стоит отметить, что микросхема К561ТМ2 дублирует К564ТМ2. Вы можете увеличить мощность преобразователя, выбрав более мощный транзистор

важно учитывать тот факт, что на выводах установлены конденсаторы. У них есть напряжение 250 В

Простой инвертор 12-220 до 400 ватт, схема

Сегодня я покажу вам процесс создания компактного преобразователя на 12-220 вольт со стабилизацией выходного напряжения. Сразу скажу, что эти преобразователи излучают на выходе постоянное напряжение, к нему можно подключать все, кроме устройств, содержащих сетевые железные трансформаторы или двигатель переменного тока.

Наш преобразователь может обеспечить выходную мощность 120 Вт, хотя при желании, с некоторыми изменениями, можно увеличить до 400 Вт, об этом я вам расскажу.

Из недостатков; нет защиты от короткого замыкания, поэтому стоит добавить предохранители на вход и выход. Возможно, в будущем доработаю схему и добавлю сюда электронную защиту.

Теперь о дизайне;

Это повышающий DC-DC преобразователь на базе ШИМ-контроллера SG3525, в отличие от старого доброго TL494, эта микросхема имеет мощный выход и способна управлять полевыми транзисторами с большой емкостью затвора без дополнительного драйвера.

Выходы микросхемы загружены портами коммутации поля,
клавиши, в свою очередь, управляют импульсным трансформатором, обратная связь устроена на паре стабилитронов и оптопары, стабилитроны задают нужное значение выходного напряжения,

Оптопара — любая в моем случае оторванная от блока питания компьютера
в случае с такими оптопарами присутствует точечный ключ, он тоже нарисован на печатной плате, чтобы новички не перепутали подключения.

Полевые транзисторы в этом примере — IFRZ44, хотя возможны и более мощные. Ключи устанавливаются на общий радиатор, причем они должны быть изолированы от радиатора с помощью слюдяных прокладок.

Импульсный преобразователь 12-220В на 300 Вт

Схема эта простая, детали есть в наличии, большинство можно снять с блока питания компьютера или приобрести в любом радиотехническом магазине. Достоинством схемы является простота конструкции, недостатком — несовершенная синусоида на выходе и частота выше стандартных 50 Гц, то есть к этому преобразователю нельзя подключать устройства, требующие питания. Непосредственно к выходу можно подключать нечувствительные устройства: лампы накаливания, утюг, паяльник, телефонное зарядное устройство и т.д.

Схема, представленная в нормальном режиме, выдает 1,5 А или тянет нагрузку 300 Вт, максимум до 2,5 А, но в этом режиме транзисторы заметно нагреваются.

Преобразователь напряжения 12 220В: схема преобразователя на базе ШИМ-контроллера

Схема построена на популярном ШИМ-контроллере TLT494. Полевые транзисторы Q1 Q2 следует размещать на радиаторах, желательно отдельно. При установке на радиатор подложите под транзисторы изолирующую прокладку. Вместо IRFZ244, показанного на схеме, можно использовать IRFZ46 или RFZ48 с аналогичными характеристиками.

Частота в этом преобразователе с 12 В на 220 В устанавливается резистором R1 и конденсатором C2. Рейтинги могут незначительно отличаться от представленных на диаграмме. Если у вас есть старый нерабочий безопочник для компьютера и есть исправный выходной трансформатор, вы можете включить его в схему. При выходе из строя трансформатора снимите с него ферритовое кольцо и намотайте обмотки медным проводом диаметром 0,6 мм. Сначала наматывается первичная обмотка — 10 витков с выходом из центра, затем вверху — 80 витков вторичной.

Как уже было сказано, такой преобразователь напряжения 12-220 В может работать только с нагрузкой, нечувствительной к качеству блока питания. Для подключения более требовательных устройств на выходе устанавливается выпрямитель, на выходе которого напряжение близко к нормальному (схема ниже).

Выпрямитель добавлен для улучшения выходных характеристик

На схеме показаны высокочастотные диоды типа HER307, но их можно заменить на серии FR207 или FR107. Желательно выбирать расход указанного значения.

Простой инвертор на транзисторах

Эта схема мало чем отличается от представленных выше. Основное отличие — использование генератора прямоугольных импульсов на биполярных транзисторах.

Основное преимущество этой схемы — способность преобразователя оставаться в рабочем состоянии даже при сильно заряженной батарее. При этом диапазон входного напряжения может составлять от 3,5 до 18 В. Но есть и недостатки у такого инвертора. Поскольку в схеме отсутствует выходной стабилизатор, возможны провалы напряжения, например, при низком заряде батареи. Поскольку эта схема тоже низкочастотная, то для нее подбирается трансформатор, аналогичный установленному в инверторе на микросхеме К561ТМ2.

Усовершенствования схем инверторов

Приведенные выше схемы не сопоставимы с заводскими изделиями. Они простые и мало функциональные. Для улучшения его характеристик можно использовать довольно простые переделки, повышающие производительность устройства.

ВНИМАНИЕ: Любая установка электрической и электронной системы выполняется при отключенном питании. Перед проверкой схемы прозвоните мультиметром все входы и выходы — это позволит избежать неприятных последствий.

Увеличение выходной мощности

Рассмотренные выше схемы основаны на одном принципе: первичная обмотка трансформатора подключена через ключевой компонент (выходной плечевой транзистор). Он подключается к входу источника питания на время, определяемое частотой и скважностью задающего генератора. В этом случае генерируются импульсы магнитного поля, которые возбуждают во вторичной обмотке трансформатора импульсы синфазно с напряжением, равным напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение количества витков обмоток.

В результате через выходной транзистор протекает ток. Кроме того, он равен току нагрузки, умноженному на обратное отношение витков (коэффициент трансформации). Оказывается, максимальный ток, который транзистор может пройти сам по себе, определяет максимальную мощность преобразователя.

Для увеличения выходной мощности используются два метода:

• Установка более мощного транзистора.
• Использование параллельного соединения нескольких маломощных транзисторов в одном плече.

Для самодельного преобразователя предпочтительнее использовать второй способ, так как он позволяет устройству оставаться в рабочем состоянии в случае выхода из строя одного из транзисторов. Кроме того, эти транзисторы дешевле.

При отсутствии внутренней защиты от перегрузки этот метод значительно увеличивает живучесть преобразователя. Это также снижает общий нагрев внутренних компонентов при работе с той же нагрузкой.

Автоматическое отключение при разряде аккумулятора

У этих схем есть существенный недостаток. В них нет компонента, который может автоматически отключать привод в случае критического падения напряжения. Но решить эту проблему довольно просто. Достаточно установить обычное автомобильное реле в качестве выключателя.

Реле имеет собственное критическое напряжение, при котором его контакты замыкаются. Подбирая сопротивление резистора R1, которое будет около 10% от сопротивления обмотки реле, регулируется момент размыкания контактов. Этот вариант показан на схеме.

Этот вариант довольно примитивен. Для стабилизации работы преобразователь интегрирован с простой схемой управления, которая поддерживает порог отключения намного лучше и с большей точностью. Настройка порога срабатывания в этом случае рассчитывается подбором резистора R3.

Детали схемы преобразователя 12 – 220 вольт

Обмотка индуктора L1 выполнена на ферритовом кольце диаметром 28 мм. Его обматывают проводом ПЭЛ-2 0,6 мм в один слой до полного заполнения кольца. Трансформатор Т1 — это сетевой трансформатор на 220 В (мощностью не менее 100 Вт) с двумя вторичными обмотками по 9 В каждая.

Следует отметить, что низковольтная часть автомобильного преобразователя может быть выполнена на печатной плате, а высоковольтная часть (транзистор, трансформатор, цепь питания, индуктивность, стабилитроны) должна быть подключена навалом (с провода достаточного сечения). Микросхему CD4001 можно заменить на К561ЛЕ5, а CD4013 использовать отечественный аналог К561ТМ2. Стабилитрон VD1 на напряжение 5… 7 вольт, возможно D814A, KS156, KS168. Стабилитроны высокой мощности VD2 и VD3 BZX85-33V или KC533. Конденсатор С4 на напряжение не менее 100 В, остальное может быть 15 вольт

Стабилитрон VD1 на напряжение 5… 7 вольт, возможно D814A, KS156, KS168. Стабилитроны высокой мощности VD2 и VD3 BZX85-33V или KC533. Конденсатор С4 на напряжение не менее 100 В, остальное может быть 15 вольт.

При исправных деталях и правильной установке преобразователь автомобиля не требует регулировки. Выходную частоту переменного тока можно регулировать только с помощью резистора R1.

Обзор лучших автоинверторов

При составлении рейтинга использовались следующие параметры:

• власть;
• качество выходного напряжения;
• поведение при перегрузке;
• оборудование;
• дополнительные функции (если есть);
• обзоры в реальной жизни и в Интернете;
• внешность;
• средняя цена март 2016 г.

МАП «Энергия» 900

Мощность 900 Вт, входное напряжение 10-15 вольт. Выходное напряжение с минимальным количеством гармоник и частотой 50 герц. Когда нагрузка превышает 1,3 киловатт, он автоматически отключается. Если нагрузка правильная, напряжение стабильное. Может использоваться как мощное стартерное зарядное устройство (обратное преобразование 220 в 12 В). Снаружи — большая тяжелая коробка с цифровым индикатором и переключателями. Стоимость 35 тысяч рублей.

Штиль PS12/300

Мощность 300 Вт, входное напряжение 10,5-14 вольт. Выходное напряжение с минимумом гармоник и частотой 50-60 герц. Если выходная нагрузка меньше 300 Вт, напряжение стабильно. По мере увеличения мощности нагрузки напряжение начинает уменьшаться. Инвертор снабжен кабелями и разъемами для подключения к автомобильному аккумулятору, а также адаптером для прикуривателя. Выглядит неприглядно серый ящик на резиновых ножках. Стоимость 4500 руб.

MobilEn SP-150

Заявленная мощность составляет 150 Вт, но на тестах он выдержал 180-ваттную нагрузку без снижения напряжения. Подключение дополнительной нагрузки активирует защиту. При перегрузке сигнализирует легким, но неприятным писком. После выключения издает очень громкий звуковой сигнал. Выходное напряжение с минимумом гармоник с частотой 50-60 Гц. Оснащенный стандартным USB-портом, вы можете использовать его для зарядки телефона, фотоаппарата, видеокамеры или iPod. Внешний вид — небольшая прямоугольная коробочка, на одном конце которой стандартная розетка, на другом двойной провод с переходником прикуривателя. Стоимость 1300 руб.

MeanWell A301‑150‑F3

Мощность 150 Вт, входное напряжение 10,5-15 вольт. Выходное напряжение с минимумом гармоник и частотой 50-55 герц. При увеличении нагрузки до 175 Вт происходит автоматическое отключение. Оснащен стандартной розеткой и шнуром питания с адаптером для прикуривателя. Похоже на симпатичный серебряный цилиндр. Стоимость 3500 руб.

AcmePower DS-120

Заявленная мощность составляет 120 Вт, но она хорошо работает только при нагрузках ниже 100 Вт. При увеличении мощности нагрузки до 107-110 Вт устройство автоматически отключается. Выходное напряжение со средним числом гармоник и частотой 50-60 герц. Оснащенный стандартным портом USB, вы можете использовать его для зарядки телефона, камеры, видеокамеры или iPod. В комплект входит кабель с переходником для прикуривателя. Внешний вид: аккуратная плоская коробочка из черного / серого пластика. Стоимость 750 руб.