Konwerter napięcia 12/220. Zrób to sam transformator napięcia
Konwerter 12/220 jest niezbędny na przykład podczas podróży do kraju. Jest to szczególnie ważne w przypadkach, gdy nie ma okablowania. Musimy użyć falownika, który zamienia napięcie stałe 12 woltów na naprzemienne 220. Oczywiście, pojemność baterii nie wystarczy na długi czas. Ale jeśli istnieje urządzenie, które pozwala na ładowanie baterii, zasób zwiększy się kilka razy. Bardzo często falowniki są stosowane w generatorach wiatrowych, a także w połączeniu z panelami słonecznymi.
Kup lub zrób to sam?
Oczywiście zakup gotowego falownika nie stanowi problemu. W każdym sklepie z urządzeniami elektrycznymi ich wybór jest po prostu ogromny. Różnią się one mocą, kosztami, opcjami wydajności. Ale cena falownika o mocy około 0,5 kW będzie wynosić co najmniej trzy tysiące rubli - i to imponująca kwota. I podłączenie do niego wielu urządzeń prawdopodobnie nie odniesie sukcesu.
Dlatego niektórzy właściciele samochodów, którzy mają wolną baterię, myślą o tym, jak samodzielnie wykonać konwerter napięcia. W artykule zostaną rozważone różne projekty konwerterów, które są szeroko stosowane w elektrotechnice.
Najprostszy konwerter impulsów
Cała podstawa elementarna pochodzi ze starego zasilacza komputerowego. Pojawią się trudności związane z powtórzeniem struktury. Jedyną wadą tego urządzenia jest to, że napięcie przemienne 220 V jest usuwane z transformatora, ale z częstotliwością znacznie wyższą niż w sieci prądu zmiennego (50 Hz). Kształt jest daleki od sinusoidy, raczej schodkowy. Z tych powodów nie jest możliwe podłączenie silników elektrycznych lub czułej elektroniki do falownika. Ale możesz wprowadzić kilka ulepszeń, które pozwolą ci podłączyć sprzęt zasilacze impulsowe. Aby to zrobić, należy podłączyć prostownik i kondensatory wygładzające do wyjścia transformatora.
Tylko w tym przypadku możesz bezpiecznie zasilić laptop lub komputer osobisty, telewizor lub inny sprzęt. Na przykład zasilanie laptopa działa tylko wtedy, gdy napięcie wyjściowe pokrywa się z napięciem płynącym w adapterze. Dlatego należy natychmiast obrysować położenie wtyczki względem gniazdka, w którym może pracować falownik.
Opis najprostszego obwodu konwertera impulsów
Jeśli chcesz podłączyć żarówkę, lutownicę, możesz to zrobić bezpośrednio do uzwojenia wtórnego transformatora. Schemat zbudowany jest na sterowniku PWM typu TL494, jest powszechny w urządzeniach tego typu. Przy użyciu kondensatora C2 i rezystora R1 ustawia częstotliwość, z jaką pracuje konwerter. Należy pamiętać, że wartości mogą się nieznacznie różnić od przedstawionych na schemacie. Należy zauważyć, że falownik umożliwia zwiększenie napięcia z 12 do 220. Jest to również przetwornik prądu - powoduje to przemienną (prawie idealną sinusoidę) z DC.
Aby poprawić efektywność konstrukcji, system obejmuje dwa połączone ramiona tranzystory polowe typu, są one oznaczone jako Q1 i Q2. Muszą być zainstalowane na oddzielnych grzejnikach aluminiowych. W przypadku zastosowania jednego wspólnego grzejnika należy zainstalować tranzystory z uszczelkami izolacyjnymi. Schemat pokazuje typ tranzystorów IRFZ44, ale można je zastąpić IRFZ46 lub nawet IRFZ48, ponieważ wszystkie mają parametry, które mają dość bliskie znaczenie.
Transformator i diody
Transformator zainstalowany na wylocie musi być nawinięty na pierścień ferrytowy. Ten pierścień można wyjąć z tego samego źródła zasilania z komputera osobistego. Dla uzwojenia pierwotnego stosuje się drut w izolacji lakieru o przekroju 0,6 mm. Zwołuje się 10 zwojów, a od środka wykonano odpływ. Od góry trzeba nawijać uzwojenie wtórne, powinno zawierać 80 zwojów. Zamiast tego można użyć gotowego transformatora, który jest instalowany w szeregowych zasilaczach bezprzerwowych.
Diody wysokiej częstotliwości użyte w projekcie można zastąpić diodami oznaczonymi FR107 lub FR207. Przy prawidłowej instalacji schematu będzie działać natychmiast po włączeniu, konfiguracja nie jest wymagana. Prąd wyjściowy może wynosić nie więcej niż 2,5 A, ale lepiej, aby projekt działał przy prądzie nie większym niż 1,5 A (łączącym obciążenie około 300 W). Można powiedzieć, że zmontowałeś urządzenie ze złomu, którego chiński ekwiwalent kosztuje około 3-4 tysięcy rubli.
Wyjściowy konwerter AC
Jest to jeden z prostych konwerterów 12/220 V, którego obwód jest zalecany do powtórzenia dla początkujących radioamatorów. Ten projekt jest w całości zbudowany na bazie elementów domowych, która jest stosunkowo przestarzała. Ale mimo to jej sprawność jest dość wysoka - wyjście to napięcie z niemal perfekcyjnym sinusem, a częstotliwość to wyraźnie 50 Hz. Dlatego system ten nadaje się do zasilania dowolnego sprzętu gospodarstwa domowego, a nie tylko do lutownicy i lamp.
Generator jest montowany na mikroukładzie K561TM2 - jest to podwójny D-flip-flop. Istnieje zagraniczny analog z etykietą CD4013 - chipy te są wymienne i nie jest wymagana żadna zmiana w obwodzie.
Włączone tranzystory bipolarne zebrał dwa ramiona. Schemat używa tranzystory KT827A, które mają znaczną wadę w porównaniu z bardziej nowoczesnymi pracownikami terenowymi. Mają bardzo wysoką odporność, gdy przejście się otwiera. Z tego powodu podczas pracy pracują jeszcze bardziej.
Funkcje projektowania i działania konwertera
Ze względu na fakt, że konwerter działa przy niskich częstotliwościach, transformator musi mieć stalowy rdzeń. Zaleca się stosowanie transformator mocy który był używany w domowych telewizorach kolorowych (na lampach). Ten TC-180 i podobne. Podobnie jak większość innych inwerterów zbudowanych na prostych modulatorach PWM, projekt ten jest w stanie wytworzyć sinusoidę, ale niezbyt wysoką jakość - zauważalne kroki można zobaczyć na wykresach pracy.
Aby wygładzić te pulsacje, zainstalowany jest kondensator, na schemacie oznaczony jest C7. Wysoka indukcyjność uzwojeń transformatora pozwala również znacząco wygładzić tętnienia, ale nieuchronnie będzie szum. Warto zauważyć, że szum z transformatora jest normą, a nie oznaką zerwania.
Prosty obwód falownika polowego
Falownik, zbudowany zgodnie z tym schematem, jest zgodny z tymi samymi zasadami, co poprzednie dwa. Multivibrator, montowany zgodnie z klasycznym schematem tranzystorów polowych, zapewnia wysoką wydajność.
Zaletą tego schematu w stosunku do innych jest to, że jest on wydajny nawet przy silnym rozładowaniu akumulatora. Napięcie wejściowe może się różnić w dużym zakresie - od 3,5 do 18 V. Ale jest też wada - nie ma stabilizacji napięcia wyjściowego. Dlatego też, zmniejszy się również rozładowanie akumulatora przy napięciu wyjściowym. W konstrukcji zastosowano transformator małej częstotliwości tego typu, jak w falowniku mikroukładu K561TM2.
Jak zwiększyć moc urządzenia
Ale czasami moc nie wystarcza, musisz ją zwiększyć dwa lub więcej razy. Jakie zmiany należy wprowadzić w systemie? Przypomnijmy, że wszystkie projekty omówione w artykule działają zgodnie z tymi samymi zasadami: uzwojenie pierwotne transformatora jest podłączone do wejścia, do którego zasilanie jest dostarczane za pomocą elektronicznego klucza na tranzystorze. Co więcej, łańcuch ten jest przełączany na czas, który jest określony przez cykl roboczy i częstotliwość generatora (multiwibratora). Możesz sam wykonać konwerter napięcia 12/220, korzystając z poniższego schematu.
Istnieje generacja pulsów pola magnetycznego. W uzwojeniu wtórnym wzbudzają impulsy wspólnego trybu. Napięcie na wyjściu jest równe iloczynowi współczynnika transformacji i napięcia na uzwojeniu pierwotnym.
Na tej podstawie możemy wywnioskować, że prąd przepływający przez tranzystor zainstalowany na wyjściu jest równy iloczynowi podobnej charakterystyki obciążenia i współczynnika transformacji. Moc przetwornika od 12 do 220 woltów określa maksymalny prąd, jaki może przeoczyć tranzystor wyjściowy. A teraz, znając całą teorię, możesz zacząć w praktyce zwiększać moc urządzenia. Możesz zastosować dwie metody:
- Wymień na bardziej wydajne tranzystory.
- Obejmują w jednym z ramion równolegle zainstalowane podobne tranzystory.
Druga metoda w praktyce jest o wiele łatwiejsza do wdrożenia, ponieważ mocne tranzystory (szczególnie te polowe) są bardzo drogie. I taniej będzie kupić gotowy inwerter. Obwód konwertera 12/220 jest prosty, można go rozbudować. Ponadto natychmiast pojawi się kilka zalet. Na przykład, gdy pojedynczy tranzystor ulegnie awarii, cały obwód pozostanie sprawny. Wzrośnie niezawodność projektu, szczególnie w przypadku prostych domowych produktów, które nie mają wbudowanej ochrony przed przeciążeniem. Znacząco obniżono także maksymalną temperaturę tranzystorów.
Wyłączenie w przypadku awarii zasilania
Jeśli używasz akumulatora, który działa równolegle w samochodzie, zaleca się zadbać o to, aby konwerter od 12 do 220 automatycznie wyłączał się przy niskim poziomie naładowania baterii. Jeśli akumulator jest całkowicie rozładowany, nie będzie można uruchomić silnika nawet z holownika. Dlatego wprowadzić prosty element w obwodzie - przekaźnik elektromagnetyczny. Są one używane w samochodach, więc nie jest to trudne.
Przekaźnik ma niższy próg napięcia, przy którym styk się zamyka. Aby precyzyjniej ustawić moment, należy wybrać rezystancję rezystora R1. Musi być równa rezystancji uzwojenia przekaźnika pomnożonej przez współczynnik 0,1. Możesz z łatwością wprowadzić taką wersję do konwertera z 12 do 220. Możesz nawet podłączyć przekaźnik własnymi rękami, a nawet początkujący elektryk może użyć rezystora.
Ale taki schemat jest prymitywny, a jego wydajność jest bardzo niska, lepiej jest użyć zmodernizowanego, bardziej precyzyjnie obsługuje próg odłączenia akumulatora od falownika.
Szukaj podziałów i ich eliminacji
Najczęstszymi błędami są niskie napięcie na wyjściu lub jego brak. Taka awaria może wystąpić w konwerterach 12/220 V z następujących powodów:
- Awaria modulatora PWM lub całkowita awaria obu ramion falownika. Drugie niepowodzenie jest niezwykle rzadkie. Aby dokonać kontroli, możesz użyć najprostszej sondy na diodzie LED. W przypadku, gdy modulator PWM jest zdrowy, dioda LED będzie często migać. Wskazane jest sprawdzenie integralności wszystkich połączeń i uzwojeń transformatora.
- Nadmierne napięcie na wyjściu jest oznaką, że jedno ramię zawiodło. Znakiem awarii tranzystora jest niska temperatura grzejnika, na którym jest zainstalowany.
Wszystkie błędy występujące w schematach podanych w artykule są eliminowane wystarczająco szybko. A koszt naprawy takich przetworników napięcia 12/220 V jest niski - wszystkie części można znaleźć dosłownie na składowisku.