Схеми на автомобилни преобразуватели 12v 220v. Високо напрежение и др. Увеличаване на изходната мощност

Закупуването на готово устройство няма да бъде проблем- в автокъщите можете да намерите (превключващи преобразуватели на напрежение) с различни мощности и цени.

Въпреки това, цената на такова устройство със средна мощност (300-500 W) е няколко хиляди рубли, а надеждността на много китайски инвертори е доста спорна. Да направите прост преобразувател със собствените си ръце е не само начин да спестите значително пари, но и възможност да подобрите знанията си в електрониката. В случай на повреда, ремонтът на домашно направена верига ще бъде значително по-лесен.

Прост преобразувател на импулси

Схемата на това устройство е много проста., а повечето части могат да бъдат премахнати от ненужното захранване на компютъра. Разбира се, има и забележим недостатък - напрежението от 220 волта, получено на изхода на трансформатора, далеч не е синусоидално по форма и има честота, много по-висока от приетите 50 Hz. Не свързвайте електрически двигатели или чувствителна електроника директно към него.

За да можете да свържете оборудване, съдържащо импулсни захранвания към този инвертор (например захранване за лаптоп), беше приложено интересно решение - на изхода на трансформатора е монтиран токоизправител с изглаждащи кондензатори. Вярно е, че свързаният адаптер може да работи само в една позиция на изхода, когато полярността на изходното напрежение съвпада с посоката на токоизправителя, вграден в адаптера. Прости консуматори като лампи с нажежаема жичка или поялник могат да бъдат свързани директно към изхода на трансформатора TR1.

Основата на горната схема е PWM контролерът TL494, най-често срещаният в такива устройства. Честотата на преобразувателя се задава от резистора R1 и кондензатора C2, техните рейтинги могат да бъдат взети малко по-различни от посочените без забележима промяна в работата на веригата.

За по-голяма ефективност веригата на преобразувателя включва две рамена на мощни полеви транзистори Q1 и Q2. Тези транзистори трябва да бъдат поставени върху алуминиеви радиатори, ако възнамерявате да използвате общ радиатор, монтирайте транзисторите през изолационни уплътнения. Вместо тези, посочени на диаграмата IRFZ44, можете да използвате близки по параметри IRFZ46 или IRFZ48.

Изходният индуктор е навит на феритен пръстен от индуктора, също отстранен от компютърното захранване. Първичната намотка е навита с тел с диаметър 0,6 mm и има 10 оборота с кран от средата. Върху него е навита вторична намотка, съдържаща 80 навивки. Можете също да вземете изходния трансформатор от счупено непрекъсваемо захранване.

Прочетете също: Преглед на генераторите на дърва

Вместо високочестотни диоди D1 и D2 можете да вземете диоди от типове FR107, FR207.

Тъй като схемата е много проста, след включване, с правилна инсталация, тя ще започне да работи веднага и няма да изисква никаква конфигурация. Той ще може да доставя ток до 2,5 A към товара, но оптималният режим на работа ще бъде ток не повече от 1,5 A - и това е повече от 300 W мощност.

Готов инвертор с такава мощност ще струва около три или четири хиляди рубли.

Тази схема е направена на домашни компоненти и е доста стара, но това не я прави по-малко ефективна. Основното му предимство е изходът на пълноценен променлив ток с напрежение 220 волта и честота 50 Hz.

Тук генераторът на трептения е направен на чип K561TM2, който е двоен D-тригер. Той е пълен аналог на чуждия чип CD4013 и може да бъде заменен от него без промени в схемата.

Преобразувателят има и две силови рамена на биполярни транзистори KT827A. Основният им недостатък в сравнение със съвременните полеви е по-голямото съпротивление в отворено състояние, поради което имат по-силно нагряване при една и съща комутирана мощност.

Тъй като инверторът работи на ниска честота, трансформаторът трябва да има мощна стоманена сърцевина. Авторът на схемата предлага да се използва общият съветски мрежов трансформатор TS-180.

Подобно на други инвертори, базирани на прости вериги с ШИМ, този преобразувател има форма на вълната на напрежението, доста различна от синусоидалния изход, но това е донякъде изгладено от голямата индуктивност на намотките на трансформатора и изходния кондензатор C7. Освен това поради това трансформаторът може да издаде забележимо бръмчене по време на работа - това не е признак за неизправност на веригата.

Прост транзисторен инвертор

Този преобразувател работи на същия принцип като схемите, изброени по-горе, но генераторът на правоъгълни импулси (мултивибратор) в него е изграден върху биполярни транзистори.

Особеността на тази схема е, че тя остава работеща дори при силно разредена батерия: диапазонът на входното напрежение е 3,5 ... 18 волта. Но тъй като липсва стабилизиране на изходното напрежение, когато батерията се разреди, напрежението при товара също ще спадне пропорционално.

Тъй като тази верига също е нискочестотна, ще е необходим трансформатор, подобен на този, използван в инвертора, базиран на K561TM2.

Подобрения на инверторната верига

Устройствата, представени в статията, са изключително прости и за редица функции не може да се сравни с фабричните аналози. За да подобрите техните характеристики, можете да прибягвате до прости промени, които освен това ще ви позволят да разберете по-добре принципите на работа на импулсните преобразуватели.

Прочетете също: Нека направим електрически генератор със собствените си ръце

Увеличаване на изходната мощност

Всички описани устройства работят на един и същ принцип: чрез ключовия елемент (изходния транзистор на рамото), първичната намотка на трансформатора е свързана към входа на мощността за време, определено от честотата и работния цикъл на главния осцилатор . В този случай се генерират импулси на магнитно поле, които възбуждат импулси от общ режим във вторичната намотка на трансформатора с напрежение, равно на напрежението в първичната намотка, умножено по съотношението на броя на намотките в намотките.

Следователно токът, протичащ през изходния транзистор, е равен на тока на натоварване, умножен по реципрочната стойност на коефициента на завои (коефициент на трансформация). Това е максималният ток, който транзисторът може да премине през себе си, който определя максималната мощност на преобразувателя.

Има два начина за увеличаване на мощността на инвертора: или използвайте по-мощен транзистор, или използвайте паралелно свързване на няколко по-малко мощни транзистора в едно рамо. За домашно направен преобразувател вторият метод е за предпочитане, тъй като позволява не само използването на по-евтини части, но също така поддържа преобразувателя да работи, ако един от транзисторите се повреди. При липса на вградена защита от претоварване, такова решение значително ще увеличи надеждността на домашно приготвено устройство. Нагряването на транзисторите също ще намалее по време на тяхната работа при същото натоварване.

На примера на последната схема ще изглежда така:

Автоматично изключване при изтощена батерия

Липсата в преобразувателната верига на устройство, което автоматично го изключва, когато захранващото напрежение падне критично, може сериозно да ви разочарова, ако оставите такъв инвертор свързан към акумулатора на колата. Допълването на домашен инвертор с автоматично управление ще бъде изключително полезно.

Най-простият автоматичен превключвател на товара може да бъде направен от автомобилно реле:

Както знаете, всяко реле има определено напрежение, при което контактите му се затварят. Избирайки съпротивлението на резистора R1 (то ще бъде около 10% от съпротивлението на намотката на релето), се задава моментът, в който релето прекъсва контактите и спира подаването на ток към инвертора.

ПРИМЕР: Вземете реле с работно напрежение (U p) 9 волта и съпротивление на намотката (R o) 330 ома. За да работи при напрежение над 11 волта (U min), последователно с намотката, трябва да включите резистор със съпротивлениеR n, изчислено от условието за равенствоU p /R o =(U min —U p) /R n. В нашия случай е необходим резистор от 73 ома, най-близката стандартна стойност е 68 ома.

Разбира се, това устройство е изключително примитивно и е по-скоро тренировка за ума. За по-стабилна работа тя трябва да бъде допълнена с проста схема за управление, която поддържа прага на изключване много по-точно:

Прочетете също: Говорим за стабилизатори на напрежение 10 kW за дома

Регулирането на прага на реакция се извършва чрез избор на резистор R3.

Предлагаме да гледате видеоклип по темата

Откриване на повреда на инвертора

Изброените прости схеми имат две от най-честите неизправности - или няма напрежение на изхода на трансформатора, или е твърде ниско.

В тази статия можете да намерите подробни инструкции стъпка по стъпка за направата на 220 V 50 Hz AC инвертор от автомобилна батерия 12 V. Такова устройство може да доставя мощност от 150 до 300 W.

Схемата на това устройство е доста проста..

Тази схема работи на принципа на Push-Pull преобразувателите. Сърцето на устройството ще бъде платката CD-4047, която работи като главен осцилатор, а също така управлява полеви транзистори, които работят в ключов режим. Само един транзистор може да бъде отворен, ако два транзистора са отворени едновременно, тогава ще възникне късо съединение, в резултат на което транзисторите ще изгорят, това може да се случи и в случай на неправилно управление.

Платката CD-4047 не е предназначена за високо прецизно управление на транзистори с полеви ефекти, но се справя перфектно с тази задача. Също така, за работата на устройството ще ви е необходим трансформатор от стар UPS с мощност 250 или 300 W с първична намотка и свързване на средна точка плюс от източника на захранване.

Трансформаторът има доста голям брой вторични намотки, ще трябва да измерите всички кранове с волт/омметър и да намерите мрежовата намотка 220V. Проводниците, от които се нуждаем, ще дадат най-високото електрическо съпротивление от приблизително 17 ома, можете да премахнете допълнителното наслояване.

Преди да започнете да запоявате, препоръчително е отново да проверите всичко. Препоръчително е да изберете транзистори с една и съща партида и същите характеристики, кондензаторът на задвижващата верига често има малко изтичане и тесен толеранс. Такива характеристики се определят от тестер за транзистори.

Тъй като платката CD-4047 няма аналози, е необходимо да я закупите, но ако е необходимо, транзисторите с полеви ефекти могат да бъдат сменени на n-канални с напрежение 60V и ток най-малко 35A. Подходящи от серията IRFZ.

Също така веригата може да работи с помощта на биполярни транзистори на изхода, но трябва да се отбележи, че мощността на устройството ще стане много по-малка в сравнение с веригата, която използва "работници на терен".

Резисторите за ограничаване на портата трябва да бъдат 10-100 ома, но резисторите 22-47 ома с мощност 250 mW са за предпочитане.

Често управляващата верига се сглобява изключително от елементите, посочени в диаграмата, която има фини настройки за 50Hz.

Ако сглобите устройството правилно, то ще работи от първите секунди, но когато стартирате за първи път, е важно да играете безопасно. За да направите това, вместо предпазител (вижте диаграмата), трябва да инсталирате резистор, чиято стойност е 5-10 ома или 12V крушка, за да избегнете експлозия на транзистори, ако са допуснати грешки.

Ако устройството е стабилно, тогава трансформаторът ще издаде звук, но клавишите няма да се нагреят. Ако всичко работи правилно, резисторът (крушката) трябва да се отстрани и захранването се подава през предпазителя.

Средно инверторът консумира енергия, когато роботът работи на празен ход, от 150 до 300 mA, в зависимост от източника на захранване и вида на трансформатора.

След това трябва да измерите изходното напрежение, изходът трябва да бъде около 210-260V, това се счита за нормален индикатор, тъй като инверторът няма стабилизация. След това трябва да проверите устройството, като свържете 60-ватова крушка под товар и я оставите да работи за 10-15 секунди, през това време клавишите ще се нагреят малко, тъй като върху тях няма радиатори. Клавишите трябва да се нагряват равномерно, в случай на неравномерно нагряване, трябва да потърсите къде са направени грешки.

Ние доставяме инвертора с функция за дистанционно управление

Основният положителен проводник трябва да бъде свързан към средната точка на трансформатора, но за да започне устройството да работи, към платката трябва да бъде свързан слаботоков плюс. Това ще стартира генератора на импулси.

Няколко предложения за монтаж. Всичко е монтирано в кутията на захранването на компютъра, транзисторите трябва да се монтират на отделни радиатори.

Ако е инсталиран общ радиатор, не забравяйте да изолирате корпуса на транзистора от радиатора. Охладителят е свързан към 12V шина.

Един от значителните недостатъци на този инвертор е липсата на защита срещу късо съединение и ако това се случи, всички транзистори ще изгорят. За да предотвратите това, е задължително да инсталирате предпазител 1A на изхода.

За стартиране на инвертора се използва бутон с ниска мощност, чрез който ще се подава плюс към платката. Шините на трансформатора трябва да бъдат фиксирани директно към радиаторите на транзисторите.

Ако свържете електромер към изхода на преобразувателя, можете да видите на него, че изходящата честота и напрежение са в допустимия диапазон. Ако получите стойност, по-голяма или по-малка от 50Hz, трябва да я регулирате с помощта на многооборотен променлив резистор, той е инсталиран на платката.

Можете буквално от импровизирани материали. За основа могат да се вземат дори блокове от просто непрекъсваемо захранване - това всъщност е двоен преобразувател - първо напрежението се намалява до 12 V, за да се осигури зареждане на батерията.

И тогава напрежението се повишава до 220 V, токът се преобразува от постоянен в променлив. Такива устройства могат да се използват за захранване на домакинско оборудване извън дома - бормашини, мелници, телевизори и др. Не е трудно да направите такова устройство сами и цената му ще бъде по-ниска от тази на подобни устройства, които се продават в магазините .

Принципът на работа на инвертора

Второто име на преобразувателя е инверторът. Всъщност е с широчинно-импулсна модулация. Захранването се подава от 12 волтов DC източник (в този случай от батерия). На изхода на устройството се появяват импулси, в които се променя работният цикъл. Зависи от съотношението на времето, през което има или няма напрежение. При работен цикъл, равен на единица, се извежда максималната стойност на тока. С намаляването на работния цикъл токът намалява.

Напрежението по всяко време на изхода е 220 V. Дори най-простият преобразувател от 12V към 220V може да работи в широк честотен диапазон - 50 kHz ... 5 MHz. Всичко зависи от конкретната схема и елементите, използвани в нея. Честотата на напрежението е много висока, ще бъде фатална за захранването на домакинското оборудване. За да се намали до стандартните 50 Hz, е необходимо да се използват специално проектирани трансформатори. Модулаторът PWM ви позволява да създадете променливо напрежение от постоянно напрежение с необходимата честота.

Система за обратна връзка

Ако PWM модулаторът няма товар, работният цикъл е на минимално ниво, стойността на напрежението е 220 V. Веднага след като товарът е свързан към устройството, токът ще се увеличи рязко и напрежението ще падне, ще бъде по-малко от 220 V. Ако решите да направите преобразувател на напрежение от 12 до 220 волта със собствените си ръце, тогава не забравяйте да вземете предвид наличието на обратна връзка. Позволява ви да сравните изходното напрежение с референтна стойност.

Ако има разлика в напреженията, тогава към генератора се изпраща сигнал, който ви позволява да увеличите работния цикъл на импулсите. С тази система е възможно да се постигне максимална изходна мощност и по-стабилно напрежение. Веднага след като товарът бъде изключен, напрежението отново скача над 220 V - системата за обратна връзка коригира това и намалява стойността на работния цикъл на импулсите. И така до изравняване на напрежението.

Справяне с изтощена батерия

Когато работният цикъл и стойността на изходния ток се променят, натоварването на източника на захранване се увеличава. Това води до неговото разреждане и намаляване на напрежението. И ако се използва система за обратна връзка, тя увеличава максимално коефициента на запълване на сигналите, понякога до максимум - един. Направи си сам преобразувателите на напрежение 12/220 волта без обратна връзка реагират много силно на изтощени батерии. По време на работа стойността на изходното напрежение задължително се намалява.

Ако планирате да свържете оборудване като ъглошлайфи, електрически лампи, котли или чайници, тогава намаляването на напрежението няма да повлияе на тяхната работа. Но в случай, че преобразувателят е необходим за свързване на телевизионно оборудване, лаптопи, компютри, сървъри, усилватели, обратната връзка е просто необходима. Позволява ви да компенсирате всички пренапрежения на захранването, което ще осигури стабилна работа на устройствата.

Избор на схема

За да направите преобразувател на напрежение 12/220 V със собствените си ръце, трябва да изберете конкретна верига. И не забравяйте да вземете предвид мощността на устройствата, които планирате да свържете към него. Преценете приблизително какъв товар ще се захранва от инвертора. Не забравяйте да добавите още 25% към получената мощност в резерв, няма да е излишно. Въз основа на получените данни можете да изберете конкретна схема. И, разбира се, един от важните моменти е

Оценете финансовите си възможности, ако планирате да закупите всички компоненти. И ще ви трябват много скъпи предмети. За щастие, почти всички от тях се намират в съвременните технологии - в непрекъсваеми захранвания, захранвания за компютри и лаптопи. Между другото, стандартен UPS може да се използва като преобразувател на напрежение, дори не са необходими модификации. Свържете му по-мощен акумулатор и това е. Но трябва да заредите батерията от допълнителен източник на захранване - стандартният няма да може да генерира желаната стойност на тока.

Елементи на преобразувателната верига

Стандартният инверторен дизайн за преобразуване на 12 V DC в 220 AC се състои от следните елементи, които могат да бъдат намерени във всяка съвременна технология:

ШИМ модулаторът е микроконтролер със специален дизайн.
Феритни пръстени за производство на високочестотни трансформатори.
Силови полеви транзистори IGBT.
електролитни кондензатори.
Постоянни съпротивления с различна мощност.
Дросели за филтриране на ток.

В случай, че не сте уверени в собствените си способности, можете самостоятелно да сглобите преобразувателя според веригата на мултивибратора. Трансформаторът за такова устройство е подходящ от UPS или захранване за транзисторни телевизори. Такова устройство има един недостатък - впечатляващи размери. Но се оказва, че е много по-лесно да се настрои от сложните структури, които работят с високочестотен ток.

Работа на инвертори

Ако решите да направите преобразувател на напрежение 12/220 със собствените си ръце по проста схема, тогава неговата мощност може да е ниска. Но това е напълно достатъчно за захранване на домакинско оборудване. Но ако мощността е над 120 W, тогава консумацията на ток се увеличава до поне 10 ампера. Следователно, когато се използва в кола, той не може да бъде включен в гнездото на запалката - всички жици ще се стопят и предпазителите ще се повредят.

Следователно автомобилните инвертори с мощност над 120 W трябва да бъдат свързани към батерията с помощта на допълнителен предпазител и реле. Не забравяйте да поставите проводника от батерията до мястото на инсталиране на автомобилния инвертор. За да включите преобразувателя, можете да използвате ключ или бутон, свързан с електромагнитно реле - това ви позволява да премахнете силен ток от контролите.

Инверторът се състои от 50 Hertz (до 100 Hz) главен осцилатор, който е изграден на базата на най-често срещания мултивибратор. След публикуването на схемата забелязах, че много успешно я повториха, отзивите са доста добри - проектът беше успешен.

Тази схема ви позволява да получите почти мрежа от 220 волта при честота от 50 Hz на изхода (в зависимост от честотата на мултивибратора. Изходът на нашия инвертор е правоъгълни импулси, но моля, не бързайте със заключения - такъв инвертор е подходящ за захранване на почти всички домакински товари, с изключение на тези, които имат вграден двигател, който е чувствителен към формата на подавания сигнал.

Телевизор, плейъри, зарядни устройства от лаптопи, лаптопи, мобилни устройства, поялници, лампи с нажежаема жичка, LED лампи, LDS, дори персонален компютър - всичко това може да се захранва без проблеми от предложения инвертор.

Няколко думи за мощността на инвертора. Ако използвате една двойка превключватели за захранване от серията IRFZ44, мощността е около 150 вата, изходната мощност е посочена по-долу, в зависимост от броя на двойките превключватели и техния тип

Брой двойки транзисториМощност, W)
IRFZ44/46/48 1/2/3/4/5 250/400/600/800/1000
IRF3205/IRL3705/IRL 2505 1/2/3/4/5 300/500/700/900/1150
IRF1404 1/2/3/4/5 400/650/900/1200/1500 Макс.

Но това не е всичко, един от хората, които сглобиха това устройство, се отписа с гордост, че успя да премахне до 2000 вата, разбира се, и това е реално, ако използвате, да речем, 6 чифта IRF1404 - наистина убийствени ключове с ток от 202 ампера, но разбира се максималният ток не може да достигне такива стойности, тъй като проводниците просто биха се стопили при такива токове.

Инверторът има функция REMOTE (дистанционно управление). Номерът е, че за да стартирате инвертора, трябва да приложите плюс с ниска мощност от батерията към линията, към която са свързани резисторите на мултивибратора с ниска мощност. Няколко думи за самите резистори - вземете всичко с мощност 0,25 вата - те няма да прегреят. Транзисторите в мултивибратора се нуждаят от доста мощни, ако ще изтеглите няколко чифта превключватели на захранването. От нас е подходящ KT815 / 17, а още по-добре KT819 или внесени аналози.

Кондензатори - са честотни, капацитетът им е 4,7 μF, при това разположение на компонентите на мултивибратора честотата на инвертора ще бъде около 60 Hz.
Взех трансформатора от старо непрекъсваемо захранване, мощността на транса се избира въз основа на необходимата (изчислена) мощност на инвертора, първичните намотки са от 2 до 9 волта (7-12 волта), вторичната намотка е стандартна - мрежа.
Филмови кондензатори с номинално напрежение 63/160 или повече волта вземете този, който е под ръка.

Е, това е всичко, само ще добавя, че превключвателите за захранване при висока мощност ще се нагряват като печка, те се нуждаят от много добър радиатор, плюс активно охлаждане. Не забравяйте да изолирате двойките на едното рамо от радиатора, за да избегнете късо съединение на транзисторите.

Инверторът няма защита и стабилизация, напрежението може да се отклони от 220 волта.

Изтегляне на платка от сървъра

С най-добри пожелания - AKA KASYAN

При използване на домакински уреди с ниска мощност често има нужда от преобразувател на напрежение от 12 до 220 волта. Може да бъде лаптоп, зарядно за мобилен телефон или таблет и дори телевизор с LED елементи.

Кога е необходим преобразувател на напрежение?

Продължителен отказ на централизираното захранване.
Аварийно захранване на електрониката на газовия котел.
Липса на домакинска мрежа от 220 волта (отдалечен градински парцел, гаражна кооперация).
Автомобил.
Туристически паркинг (ако е възможно, вземете 12-волтова батерия със себе си).

Във всички тези случаи е достатъчно да имате заредена батерия и ще можете да използвате пълноценно електрическото оборудване от мрежата.

Забележка

важно! Консумацията на енергия на устройството не трябва да надвишава няколкостотин вата. По-мощните устройства бързо ще изтощят батерията, използвана като донор.

Честно казано, отбелязваме, че за използване в автомобил има захранвания и зарядни устройства, които са свързани към 12-волтовата бордова мрежа. Те са направени под формата на конектор, свързан към гнездото на запалката.

Ако обаче имате няколко джаджи, ще трябва да се похарчите за закупуване на същия брой зарядни устройства. И като имате един конвертор от 12 до 220 - ще осигурите пълна универсалност на връзката.

В продажба има широка гама от готови конвертори. Мощността варира от 150 W до няколко киловата. Разбира се, за всяка мощност на консуматора е необходимо да изберете подходящата батерия.

Също така е необходимо внимателно да прочетете техническите спецификации - често за рекламни цели производителите посочват на опаковката пиковата мощност, която преобразувателят може да издържи само за няколко секунди. Работната мощност обикновено е с 25% - 30% по-ниска.

Разновидности на преобразуватели от 12 до 220 волта

За правилния избор вижте основните видове преобразуватели на напрежение на пазара на електротехника:

Според формата на вълната на изходното напрежение

Устройствата са разделени на чист синус и модифициран синус. Разликата във формата на вълната може да се види на илюстрацията.