Napetostni pretvornik 12-220 V: možnosti izdelave, vezja, izvedba

Vsebina

1. Možnosti: globalno
2. Baterija in napajanje
3. Kaj se bo zgodilo na izhodu?
4. Pretvornik izdelamo sami

Pretvornik 12V / 220V je na kmetiji nujna stvar. Včasih je preprosto potrebno: omrežje je na primer izginilo, a telefon se je izpraznil in v hladilniku je meso. Povpraševanje določa ponudbo: za že pripravljene modele za 1 kW ali več, iz katerih lahko napajate poljubne električne naprave, boste morali plačati nekje od 150 USD. Mogoče več kot 300 USD. Vendar pa je izdelava pretvornika napetosti z lastnimi rokami danes možnost, ki je na voljo vsem, ki vedo, kako spajkati: sestavljanje iz že pripravljenega nabora komponent bo stalo tri do štirikrat ceneje + malo dela in kovine iz improviziranih smeti. Če obstaja polnilnik za avtomobilske akumulatorje (AKB), lahko ostanejo skupaj 300-500 rubljev. In če imate tudi začetne radioamaterske sposobnosti, potem je po brskanju po skladiščih povsem mogoče narediti pretvornik 12V DC / 220V AC 50Hz za 500-1200 W za nič. Poglejmo si možne možnosti.

Možnosti: globalno

Napetostni pretvornik 12-220 V za napajanje obremenitev do 1000 W in več je na splošno mogoče izdelati neodvisno na naslednje načine (po naraščajočih stroških):

1. Z ohišjem s hladilnikom naredite že pripravljen blok z Avito, Ebay ali AliExpressom. Iščeno na zahtevo "pretvornik 220" ali "pretvornik 12/220"; lahko takoj dodate potrebno moč. Stala bo cca. polovica cene iste tovarniške. Brez električnih veščin, vendar – glejte spodaj;
2. Zberite enako iz kompleta: tiskano vezje + "razpršena" komponenta. Nakupi se na istem mestu, zahtevi pa se doda tudi sam, kar pomeni za samosestavljanje. Cena je še cca. 1,5-krat nižja. Potrebujete začetne veščine v elektroniki: sposobnost spajkanja za uporabo multimetra, poznavanje ožičenja (pinouts) izhodov aktivnih elementov ali sposobnost njihovega iskanja, pravila za vključitev polarnih komponent (diode, elektrolitski kondenzatorji) v vezje in zmožnost določanja, kateri tok katerega odseka so potrebni;
3. Prilagodite računalniško neprekinjeno napajanje (UPS, UPS) za pretvornik. Uporabni UPS brez običajne baterije je na voljo za 300-500 rubljev. Ne potrebujete nobenih spretnosti – samodejna baterija je preprosto priključena na UPS. Vendar ga boste morali polniti ločeno, glejte tudi spodaj;
4. Izberite način pretvorbe, shemo (glejte spodaj) glede na vaše potrebe in razpoložljivost delov, izračunajte in sestavite popolnoma neodvisno. Morda popolnoma zastonj, vendar boste poleg osnovnih elektronskih znanj potrebovali tudi uporabo nekaterih posebnih merilnih instrumentov (glejte tudi spodaj) in najpreprostejše inženirske izračune.

Iz že pripravljenega modula

Načini sestavljanja po PP. 1 in 2 pravzaprav nista tako preprosta. Primeri že pripravljenih tovarniških pretvornikov hkrati služijo kot hladilniki za močna tranzistorska stikala znotraj. Če vzamete "polizdelek" ali "razpršilec", zanje ne bo primera: s trenutnimi stroški elektronike, ročnega dela in neželeznih kovin je razlika v cenah razložena z odsotnostjo drugi in po možnosti tretji. Se pravi, radiator za močne tipke boste morali izdelati sami ali pa poiskati že pripravljenega aluminijastega. Njegova debelina na mestu namestitve ključev naj bo od 4 mm, površina vsakega ključa pa od 50 kvadratnih metrov. glej za vsak kW izhodne moči; s pihanjem iz računalniškega hladilnika ventilatorja za 12 V 110-130 mA – od 30 kvadratnih metrov cm * kW * ključ.

Pripravljeni moduli za pretvornike napetosti 12/220 V

Na primer, v kompletu (modul) sta 2 tipki (lahko jih vidite, štrlijo s plošče, glejte levo na sliki); moduli s tipkami na radiatorju (desno na sliki) so dražji in so zasnovani za določeno praviloma ne zelo veliko moč. Ni hladilnika, potrebna je moč 1,5 kW. To pomeni, da potrebujete radiator 150 kvadratnih metrov. Glej Poleg tega obstajajo tudi vgradni kompleti za ključe: izolacijska toplotno prevodna tesnila in dodatki za pritrditev vijakov – izolacijske skodelice in podložke. Če je modul s toplotno zaščito (tam bo nekakšen stenj – med tipkami se drži senzor toplote), potem malo termalne paste, da ga prilepite na radiator. Žice – seveda, glejte spodaj.

Iz UPS (UPS)

Pretvornik 12V DC / 220V AC 50 Hz, na katerega lahko priključite poljubne naprave znotraj dovoljene moči, je iz računalniškega UPS-a narejen povsem preprosto: standardne žice na "vašo" baterijo zamenjajo dolge z objemkami za sponke avtomobilskih akumulatorjev . Prerez žic se izračuna na podlagi dovoljene gostote toka 20-25 A / m2. mm, glej tudi spodaj. Toda zaradi nestandardne baterije se lahko pojavijo težave – z njo, ki je dražja in bolj potrebna kot pretvornik.

UPS uporablja tudi svinčeve baterije. Danes je to edino splošno dostopno sekundarno kemično napajanje, ki lahko redno oddaja velike tokove (zunanje tokove), ne da bi ga v 10-15 ciklih polnjenja in praznjenja popolnoma "ubili". V letalstvu se uporabljajo srebrno-cinkove baterije, ki so še močnejše, a so pošastno drage, niso v širokem obtoku, njihov vir pa je po gospodinjskih merilih zanemarljiv – približno 150 ciklov.

Izpraznitev kislih baterij jasno spremlja napetost na bregu, krmilnik UPS pa ne bo dovolil, da bi se "tuja" baterija izpraznila preko mere. Toda v standardnih baterijah UPS-a je elektrolit gel, v avtomobilskih akumulatorjih pa tekoč. Načini naboja se v obeh primerih bistveno razlikujejo: tokovi, na primer skozi tekočino, skozi gel ne morejo preiti, v tekočem elektrolitu pa bo s prenizkim polnilnim tokom mobilnost ionov nizka in se vsi ne bodo vrnili v njihova mesta v elektrodah. Posledično bo UPS kronično polnil avtomobilsko baterijo, kmalu bo postala sulfatna in popolnoma neuporabna. Zato je v kompletu za pretvornik na UPS-ju potreben polnilnik baterij. To lahko storite sami, a to je že druga tema.

Baterija in napajanje

Primernost pretvornika za določen namen je odvisna tudi od baterije. Povečevalni pretvornik napetosti potrošnikom ne jemlje energije iz "temne snovi" vesolja, črnih lukenj, duha svetnika ali od kje drugje kar tako. Samo – iz baterije. In iz nje bo vzel moč, ki jo dobijo potrošniki, deljeno z učinkovitostjo samega pretvornika.

Če na primeru blagovne znamke pretvornika "6800W" vidite več – verjemite svojim očem. Sodobna elektronika omogoča namestitev močnejših naprav v prostornino cigaretne škatlice. Recimo, da potrebujemo obremenitev 1000 W in imamo na voljo običajni avtomobilski akumulator 12 V 60 A / h. Tipična učinkovitost pretvornika je 0,8. To pomeni, da bo iz akumulatorja vzel cca. 100 A. Takšen tok zahteva tudi žice s prerezom 5 kvadratnih metrov. mm (glej zgoraj), vendar to ni glavno.

Avto navdušenci vedo: zaganjal zaganjalnik 20 minut – kupite novo baterijo. Res je, da v novih strojih obstajajo časovne omejitve za njegovo delovanje, zato morda ne vedo. In ne vedo vsi zagotovo, da zaganjalnik osebnega avtomobila po vrtenju vzame tok približno 75 A (v 0,1-0,2 s ob zagonu – do 600 A). Najenostavnejši izračun – in izkaže se, da če pretvornik nima avtomatske opreme, ki omejuje praznjenje akumulatorja, potem se bo naša v 15 minutah popolnoma izpraznila. Torej izberite ali oblikujte svoj pretvornik glede na zmogljivosti akumulatorja.

Opomba: to pomeni veliko prednost pretvornikov 12/220 V, ki temeljijo na računalniških UPS-jih – njihov krmilnik ne bo pustil, da se baterija popolnoma izprazni.

Vir kislinskih baterij se opazno ne zmanjša, če se izpraznijo z dvournim tokom (12 A za 60 A / h, 24 A za 120 A / h in 42 A za 210 A / h). Upoštevaje učinkovitost pretvorbe, to daje dovoljeno dolgoročno obremenitveno moč približno 120 W, 230 W in 400 W oz. 10 minut. obremenitve (na primer za napajanje električnega orodja) jo je mogoče povečati za 2,5-krat, po tem pa mora ABK počivati ​​vsaj 20 minut.

Na splošno rezultat ni povsem slab. Od običajnega gospodinjskega električnega orodja lahko le brusilnik vzame 1000-1300 vatov. Ostali praviloma stanejo do 400 W, izvijači pa do 250 W. Hladilnik iz 12 V 60 A / h baterije skozi pretvornik bo deloval 1,5–5 ur; dovolj, da sprejme potrebne ukrepe. Zato je smiselno narediti pretvornik 1 kW za baterijo 60 A / h.

Kaj se bo zgodilo na izhodu?

Z redkimi izjemami (glej spodaj) napetostni pretvorniki zaradi zmanjšanja mase in dimenzij naprave delujejo pri povečanih frekvencah od sto Hz do enot in deset kHz. Potrošnik ne bo sprejel toka s tako frekvenco, izgube njegove energije v običajnih napeljavah pa bodo ogromne. Zato so pretvorniki 12-200 zgrajeni za sledenje izhodne napetosti. vrsta:

• Stalno popravljeno 220 V (220 V AC). Primerno za napajanje telefonskih polnilnikov, večine napajalnikov (IP) tabličnih računalnikov, žarnic z žarilno nitko, fluorescenčnih hišnic in LED. Pri moči 150-250 W so kot nalašč za ročna električna orodja: poraba energije pri enosmernem toku se nekoliko zmanjša in navor poveča. Ni primerno za preklapljanje napajalnikov (UPS) televizorjev, računalnikov, prenosnikov, mikrovalov itd. z močjo več kot 40-50 W: v teh so nujno tako imenovani zagonsko vozlišče, za normalno delovanje katerega mora omrežna napetost občasno preiti skozi ničlo. Neprimerno in nevarno za naprave z močnostnimi transformatorji na železnih in izmeničnih elektromotorjih: nepremična električna orodja, hladilniki, klimatske naprave, večina Hi-Fi zvoka, predelovalci hrane, nekateri sesalniki, aparati za kavo, mlinčki za kavo in mikrovalovne pečice , zaradi prisotnosti vrtljive motorne mize).
• Modificiran sinusoid (glej spodaj) – primeren za vsakega potrošnika, razen za Hi-Fi zvok iz UPS-a, druge naprave z UPS-om od 40-50 W (glej zgoraj) in pogosto lokalni varnostni sistemi, domače vremenske postaje itd. z občutljivimi analognimi senzorji.
• Čisto sinusno – primerno brez omejitev, razen za moč, za vse porabnike električne energije.

Sinus ali psevdozin?

Da bi povečali učinkovitost, se pretvorba napetosti izvaja ne samo pri višjih frekvencah, temveč tudi z bipolarnimi impulzi. Vendar je nemogoče napajati številne potrošniške naprave z zaporedjem heteropolarnih pravokotnih impulzov (tako imenovani meander): veliki sunki na sprednjih delih meandra z vsaj malo reaktivne obremenitve bodo povzročili velike izgube energije in lahko povzroči okvaro potrošnika. Prav tako je nemogoče načrtovati pretvornik za sinusodalni tok – izkoristek ne presega pribl. 0,6.

Pretvorba enosmerne napetosti v spremenjeni in čisti sinusni val

Tiha, a pomembna revolucija v tej industriji se je zgodila, ko so bila mikrovezja razvita posebej za pretvornike napetosti, ki so tvorili tako imenovane. modificirana sinusoida (na levi na sliki), čeprav bi bilo pravilneje, če bi jo imenovali psevdo-, meta-, kvazi- itd. sinusoid. Trenutna oblika spremenjene sinusoide je stopničasta, pulzne fronte pa zategnjene (meandrske fronte na zaslonu katodnega osciloskopa pogosto sploh niso vidne). Zahvaljujoč temu potrošniki s transformatorji na železu ali opazno reaktivnostjo (asinhroni električni motorji) psevdo-sinusoido "razumejo" kot resnično "in delajo, kot da se ni nič zgodilo; Hi-Fi zvok z omrežnim transformatorjem na strojni opremi lahko napaja modificiran sinusni val. Poleg tega je mogoče modificirano sinusoido z dokaj enostavnimi metodami zgladiti v "skoraj resnično", razlike pa so komaj opazne na osciloskopu na osciloskopu; pretvorniki tipa "čisti sinus" niso veliko dražji od običajnih, na desni na sl.

Vendar je nezaželeno, da se naprave s hirovitimi analognimi vozlišči in UPS zaženejo iz spremenjene sinusoide. Slednji so zelo nezaželeni. Dejstvo je, da srednje območje modificirane sinusoide ni čista ničelna napetost. Zagon enote UPS iz spremenjenega sinusnega vala ne deluje jasno in celoten UPS morda ne bo zapustil načina zagona za delovanje. Uporabnik to najprej vidi kot grde napake, nato pa iz naprave kot v šali prihaja dim. Zato morajo biti naprave v UPS napajane s pretvorniki Pure Sine.

Pretvornik izdelamo sami

Torej, še vedno je jasno, da je najbolje narediti pretvornik za izhod 220 V 50 Hz, čeprav se bomo spomnili tudi na AC izhod. V prvem primeru boste za nadzor frekvence potrebovali merilnik frekvence: norme za nihanja frekvence napajalnega omrežja so 48-53 Hz. Na njegova odstopanja so še posebej občutljivi motorji z izmeničnim tokom: ko frekvenca napajalne napetosti doseže tolerančne meje, se segrejejo in "gredo" od nazivne hitrosti. Slednje je zelo nevarno za hladilnike in klimatske naprave, zaradi razbremenitve lahko nepopravljivo odpovedo. Toda za nekaj časa vam ni treba kupiti, najeti ali prositi natančnega in večnamenskega elektronskega merilnika frekvence – njegove natančnosti ne potrebujemo. Bodisi elektromehanski merilnik resonančne frekvence (poz. 1 na sliki) ali puščica katerega koli sistema, poz. 2:

Instrumenti za spremljanje frekvence napajalnega omrežja

Oba sta poceni, prodajata se po internetu in v velikih mestih v posebnih trgovinah z elektriko. Stari merilnik resonančne frekvence je mogoče najti na trgu železa, eden ali drugi pa je po namestitvi pretvornika zelo primeren za spremljanje frekvence omrežja v hiši – števec se ne odziva na njihovo povezavo z omrežjem .

50 Hz od računalnika

V večini primerov potrebujejo napajanje 220 V 50 Hz potrošniki, ki niso posebej zmogljivi, do 250-350 W. Potem je osnova pretvornika 12/220 V 50 Hz lahko UPS iz starega računalnika – če seveda kdo leži v smeti ali ga nekdo poceni prodaja. Moč, ki se odda tovoru, bo približno 0,7-kratni nazivni UPS. Na primer, če je na njegovem telesu napisano "250W", lahko brez strahu priključite naprave do 150-170 W. Potrebujete več – najprej morate preveriti obremenitev žarnic z žarilno nitko. Izdržal dve uri – dolgo je sposoben oddajati takšno moč. Kako narediti pretvornik 12V DC / 220V AC 50Hz iz računalniškega napajanja, glejte spodnji video.

Video: preprost pretvornik 12-220 iz računalniške napajalne enote

Ključi

Recimo, da ni računalniškega UPS-a ali je potrebno več energije. Potem postane pomembna izbira ključnih elementov: preklopiti morajo velike tokove z najmanjšimi preklopnimi izgubami, biti zanesljivi in ​​cenovno dostopni. V tem pogledu so bipolarni tranzistorji in tiristorji na tem področju zagotovo stvar preteklosti.

Druga revolucija v inverterskem poslu je povezana s pojavom močnih tranzistorjev s poljskim učinkom ("terenski delavci"), tako imenovanih. navpična struktura. So pa predali celotno tehniko napajanja za naprave z nizko porabo: v "vsakdanjem življenju" je vse težje najti transformator na železu.

Najboljši visoko zmogljivi terenski delavci za pretvornike napetosti so izolirana vrata in inducirani kanal (MOSFET), npr. IFR3205, levo na sliki:

Močnostni tranzistorji za pretvornike napetosti

Zaradi zanemarljive preklopne moči lahko izkoristek pretvornika z enosmernim izhodom na takih tranzistorjih doseže 0,95, z izhodom AC 50 Hz pa 0,85-0,87. Analogi MOSFET z vgrajenim kanalom, npr. IFRZ44, dajejo nižjo učinkovitost, vendar so veliko cenejši. Nekaj ​​takšnih ali drugačnih vam omogoča, da moč obremenitve približate približno 600 vatov; oboje je mogoče brez težav vzporediti (desno na sliki), kar omogoča izdelavo pretvornikov z močjo do 3 kW.

Opomba: Izguba moči stikalnih tipk z vgrajenim kanalom pri delovanju z znatno reaktivno obremenitvijo (na primer asinhroni elektromotor) lahko doseže 1,5 W na ključ. Tipke z induciranim kanalom nimajo te pomanjkljivosti.

TL494

Tretji element, ki je omogočil pretvornik napetosti v trenutno stanje, je specializirano mikrovezje TL494 in njegovi analogi. Vsi so krmilnik modulacije impulzne širine (PWM), ki na izhodih generira spremenjeni signal sinusnega vala. Izhodi so bipolarni, kar vam omogoča nadzor parov tipk. Referenčno frekvenco pretvorbe nastavi eno RC vezje, katerega parametre je mogoče spreminjati v širokem razponu.

Ko je konstante dovolj

Krog 220 V enosmernih porabnikov toka je omejen, vendar se prav zanje potreba po avtonomnem napajanju ne pojavlja samo v izrednih razmerah. Na primer pri delu z električnim orodjem na cesti ali v skrajnem kotu svojega spletnega mesta. Ali pa je vedno prisoten, recimo, pri zasilni razsvetljavi vhoda v hišo, hodnika, hodnika, lokalnega območja od sončne baterije, ki polni baterijo čez dan. Tretji tipičen primer je polnjenje telefona na poti iz vžigalnika. Tu je potrebna izhodna moč zelo majhna, tako da je pretvornik mogoče izdelati le z enim tranzistorjem v skladu z vezjem relaksacijskega generatorja, glej naslednje. valjček.

Video: pretvornik z ojačanim tranzistorjem

Že za napajanje 2-3 LED žarnic je potrebno več moči. Ko ga poskušamo "iztisniti", učinkovitost blokiranja generatorjev močno pade in treba je preklopiti na vezja z ločenimi časovnimi elementi ali s popolno notranjo induktivno povratno informacijo, ki so najbolj varčna in vsebujejo najmanj komponent. V prvem primeru se za preklop enega ključa uporablja samoindukcijski EMF enega od navitij transformatorja skupaj s časovnim vezjem. V drugem je povečevalni transformator sam element frekvence zaradi svoje lastne časovne konstante; njegovo vrednost določa predvsem pojav samoindukcije. Zato oba pretvornika včasih imenujemo samoindukcijski pretvornik. Njihova učinkovitost praviloma ni višja od 0,6-0,65, toda najprej je vezje preprosto in ne zahteva prilagoditve. Drugič, izhodna napetost je bolj trapezna kot meandrska; "Zahtevni" potrošniki "to razumejo kot spremenjeno sinusoido. Pomanjkljivost je, da so poljska stikala v takih pretvornikih praktično neuporabna, ker med preklopom pogosto ne uspejo zaradi napetostnih napetosti na primarnem navitju.

Primer vezja z zunanjimi časovnimi elementi je podan v poz. 1 slika:

Sheme enostavnih pretvornikov napetosti 12-200 V

Napačno izbran magnetni tokokrog transformatorja napetostnega pretvornika majhne moči

Avtor zasnove iz njega ni uspel iztisniti več kot 11 W, toda očitno je zamenjal ferit s karbonilnim železom. Vsekakor oklepni (skodelni) magnetni tokokrog na njegovi fotografiji (glej sliko na desni) sploh ni feriten. Bolj je videti kot stara karbonilna, ki je od zunaj občasno oksidirana, glej sl. na desni. Transformator za ta pretvornik je bolje navijati na feritni obroč s feritno površino prečnega prereza 0,7-1,2 kvadratnih metrov. cm. Primarni navit mora nato vsebovati 7 zavojev žice s premerom bakra 0,6-0,8 mm, sekundarni pa 57-58 zavojev žice 0,3-0,32 mm. To je namenjeno ravnanju z podvojitvijo, glej spodaj. Za "čiste" 220 V – 230-235 obratov žice 0,2-0,25. V tem primeru se bo pretvornik pri zamenjavi KT814 s KT818 odpovedal moči do 25-30 W, kar je dovolj za 3-4 LED žarnice. Pri zamenjavi KT814 s KT626 bo moč obremenitve približno 15 W, vendar se bo učinkovitost povečala. V obeh primerih je glavni radiator od 50 kvadratnih metrov. cm

Na poz. 2 prikazuje diagram "pomožnega" pretvornika 12-220 z ločenimi povratnimi navitji. Ni tako arhaična. Prvič, izhodna napetost pod obremenitvijo je zaobljen trapez brez pretiravanja. Je celo boljši od spremenjenega sinusnega vala. Drugič, ta pretvornik je mogoče izdelati brez sprememb v vezju za moč do 300-350 W in frekvenco 50 Hz, potem usmernik ni potreben, VT1 in VT2 morate samo postaviti na radiatorje od 250 kV. glej vsakega. Tretjič, ščiti baterijo: pri preobremenitvi se frekvenca pretvorbe zmanjša, dobavljena moč se zmanjša in če naložite še več, se generacija moti. To pomeni, da se izognemo prekomernemu praznjenju baterije, ni potrebna avtomatizacija.

Postopek izračuna za ta pretvornik je podan v skeniranju na sliki:

Ključni količini v njem sta frekvenca pretvorbe in delovna indukcija v magnetnem vezju. Frekvenca pretvorbe je izbrana glede na material razpoložljivega jedra in zahtevano moč:

Tip

magnetnega vezja Frekvenca indukcije / pretvorbe Do 50 W50-100 W100-200 vatov200-350 W "Močno" železo iz močnostnih transformatorjev debeline 0,35-0,6 mm0,5 T / (50-1000) Hz0,55 T / (50-400) Hz0,6 T / (50-150) Hz0,7 T / (50-60) Hz "Zvočno" železo iz izhodnih transformatorjev debeline 0,2-0,25 mm UMZCH0,4 T / (1000-3000) Hz0,35 T / (1000-2000) Hz– "Signalno" železo iz signalnih transformatorjev debeline 0,06-0,15 mm (ni permaloja!)0,3 T / (2000-8000) Hz0,25 T / (2000-5000) Hz– Ferit0,15 T / (5-30) kHz0,15 T / (5-30) kHz0,15 T / (5-30) kHz0,15 T / (5-30) kHz

Ta "vsejedi" ferit je razložen z dejstvom, da je njegova histerezna zanka pravokotna in da je delovna indukcija enaka indukciji nasičenja. Zmanjšanje v primerjavi s tipičnimi izračunanimi vrednostmi indukcije v jeklenih magnetnih tokokrogih povzroči močno povečanje preklopnih izgub nesinusoidnih tokov z njenim povečanjem. Zato bo iz tega jedra pretvornika moči starega 270 W "krste" televizorja v tem pretvorniku s 50 Hz mogoče odstraniti največ 100-120 vatov. Ampak – obstajajo ribe za bezrybe in raka.

Opomba: če obstaja jekleni magnetni krog z namerno prevelikim odsekom, iz njega ne iztisnite moči! Naj bo indukcija manj boljša – izkoristek pretvornika se bo povečal in oblika izhodne napetosti se bo izboljšala.

Ravnanje

Izhodno napetost teh pretvornikov je bolje popraviti po shemi z vzporednim podvojitvijo napetosti (točka 3 na sliki z diagrami): komponente zanjo bodo stale manj, izgube moči na nesinusoidnem toku pa bodo manj kot v mostu. Kondenzatorji morajo biti "moči", zasnovani za visoko jalovo moč (z oznako PE ali W). Če vstavite "zvok" brez teh črk, lahko preprosto eksplodirajo.

50 Hz? To je zelo enostavno!

Preprost 50 Hz pretvornik (postavka 4 na zgornji sliki z diagrami) je zanimiva zasnova. Nekatere vrste tipičnih močnostnih transformatorjev imajo lastno časovno konstanto blizu 10 ms, tj. polovica obdobja 50 Hz. Če ga popravimo s časovno nastavljenimi upori, ki bodo hkrati omejevalniki krmilnega toka tipk, lahko na izhodu dobimo zglajen kvadratni val 50 Hz brez zapletenih krogov za oblikovanje. Primerni so transformatorji TP, TPP, VT za 50-120 W, vendar ne vsi. Morda bo treba spremeniti vrednosti upora in / ali vzporedno z njimi priključiti kondenzatorje za 1-22 nF. Če je frekvenca pretvorbe še vedno daleč od 50 Hz, je zaman razstavljati in previjati transformator: magnetno jedro, zlepljeno s feromagnetnim lepilom, se bo razpihalo in parametri transformatorja se bodo močno poslabšali.

Ta pretvornik je pretvornik vikend hiš. Akumulatorja avtomobila ne bo posadil iz istih razlogov kot prejšnji. Ampak dovolj bo za osvetlitev hiše z verando z LED svetilkami in televizorjem ali vibracijsko črpalko v vodnjaku. Pogostost pretvorbe prilagojenega pretvornika, ko se tok obremenitve spremeni z 0 na največ, ne presega tehničnega standarda za napajalna omrežja.

Navitja prvotnega transformatorja so ločena na naslednji način. V tipičnih močnostnih transformatorjih je sodo število sekundarnih navitij 12 ali 6 V. Dva sta "naložena", ostali pa so vzporedno spajkani v skupine z enakim številom navitij v vsakem. Nadalje so skupine povezane zaporedno, tako da dobimo 2 polovični navitji po 12 V, to bo nizkonapetostno (primarno) navitje s srednjo točko. Od preostalih nizkonapetostnih navitij je eno zaporedno povezano z omrežnim navitjem 220 V, to bo stopnjevalno navitje. Dodatek zanj je potreben, ker padec napetosti na tipkah bipolarnih kompozitnih tranzistorjev skupaj z izgubami v transformatorju lahko doseže 2,5-3 V, izhodna napetost pa bo podcenjena. Dodatno navijanje ga bo normaliziralo.

DC od IC

Učinkovitost opisanih pretvornikov ne presega 0,8 in frekvenca, odvisno od toka obremenitve, opazno plava. Največja moč obremenitve je manjša od 400 W, zato je čas, da se spomnite sodobnih rešitev vezja.

Diagram preprostega pretvornika 12 V DC / 220 V DC za 500-600 W je prikazan na sliki:

Pretvorniško vezje 12-220V DC 1000W

Njegov glavni namen je pogon ročnega električnega orodja. Takšna obremenitev ni zahtevna za kakovost dovedene napetosti, zato se ključi vzamejo ceneje; Primerni so tudi IFRZ46, 48. Transformator je navit na ferit s prerezom 2-2,5 kvadratnih metrov. cm; primerno je jedro močnostnega transformatorja iz računalniškega UPS-a. Primarno navitje – 2×5 zavojev snopa od 5-6 žic za navijanje s premerom bakra 0,7-0,8 mm (glej spodaj); sekundarno – 80 zavojev iste žice. Prilagoditev ni potrebna, vendar ni nadzora praznjenja akumulatorja, zato morate med delovanjem na njegove sponke pritrditi multimeter in ga ne pozabite pogledati (enako velja za vse druge domače pretvornike napetosti). Če napetost pade na 10,8 V (1,8 V na pločevinko) – ustavite, izklopite! Padel je na 1,75 V na pločevinko (10,5 V celotna baterija) – to je že sulfacija!

Kako navijati transformator na obroč

Na značilnosti kakovosti pretvornika, zlasti na njegovo učinkovitost, precej močno vpliva polje puščanja njegovega transformatorja. Glavna rešitev za njegovo zmanjšanje je že dolgo znana: primarni navit, ki "črpa" magnetni krog z energijo, je nameščen blizu njega; nad njim v padajočem vrstnem redu njihove moči. Toda tehnologija je takšna stvar, da je treba teoretična načela v konkretnih konstrukcijah včasih obrniti navzven. Eden od Murphyjevih zakonov pravi približno torej: če kos železa ne želi delovati, kot bi moral, poskusite v njem storiti ravno nasprotno. To v celoti velja za visokofrekvenčni transformator na feritnem obročnem magnetnem vezju z navitji iz razmeroma debele toge žice. Transformator napetostnega pretvornika je navit na feritni obroč, kot sledi:

• Magnetno jedro je izolirano in nanj se s pomočjo navijalne lopute navije sekundarno navitje, ki čim bolj tesno položi zavoje, poz. 1 na sliki:

Navijanje transformatorja napetostnega pretvornika na feritni obroč

• "Sekundarno" je tesno zavito s trakom, poz. 2.
• Pripravite 2 enaki kabelski snop za primarno navitje: število zavojev polovice nizkonapetostnega navitja navijajte s tanko neuporabno žico, ga odstranite, izmerite dolžino, z robom odrežite zahtevano število odsekov navitja in jih zberemo v snope.
• Poleg tega je sekundarni navit izoliran, dokler ne dobimo razmeroma ravne površine.
• "Primarno" navijajo z dvema snopoma hkrati, žice snopov postavijo s trakom in enakomerno porazdelijo zavoje po jedru, poz. 3.
• Konci pasov se imenujejo in začetek enega je povezan s koncem drugega, to bo srednja točka navitja.

Opomba: na električnih shematskih shemah so začetki navitij, če je to pomembno, označeni s piko.

50 Hz zglajeno

Spremenjen sinusni val iz krmilnika PWM ni edini način, da dobite 50 Hz na izhodu pretvornika, primeren za priključitev gospodinjskih porabnikov električne energije, pa tudi to ne bi škodilo, da bi ga "zgladili". Najenostavnejši med njimi je dobri stari transformator na osnovi železa, ki zaradi svoje električne vztrajnosti dobro "kapne". Res je, da je iskanje magnetnega jedra z več kot 500 W vedno težje. Tak izolacijski transformator je vklopljen na nizkonapetostni izhod pretvornika, obremenitev pa je priključena na njegovo navitje. Mimogrede, večina računalniških UPS-jev je izdelanih po tej shemi, zato so za tak namen povsem primerni. Če transformator navijate sami, je izračunan podobno kot močni, vendar s sledom. Lastnosti:

• Prvotno določena vrednost delovne indukcije se deli z 1,1 in se uporablja pri vseh nadaljnjih izračunih. Torej je treba upoštevati t.i. faktor faktorja nesinusoidne napetosti Kf; sinusoida Kf = 1.
• Povišanje navitja se najprej izračuna kot omrežno navitje za 220 V za določeno moč (ali določeno s parametri magnetnega vezja in vrednostjo obratovalne indukcije). Nato se najdeno število obratov pomnoži z 1,08 za moč do 150 W, z 1,05 za moči 150-400 W in z 1,02 za moči 400-1300 W.
• Polovica nizkonapetostnega navitja je izračunana kot sekundarna za napetost 14,5 V za bipolarne ključe ali z vgrajenim kanalom in pri 13,2 V za tipke z induciranim kanalom.

Primeri rešitev vezja pretvornikov 12-200 V 50 Hz z izolirnim transformatorjem so podani na sliki:

Vezja pretvornika napetosti 12-220 V 50 Hz za 500-1000 W

Na levi tipke nadzoruje glavni oscilator na t.i. "Mehki" multivibrator že ustvarja meander v porušenih frontah in zglajene lome, tako da dodatni ukrepi za glajenje niso potrebni. Frekvenčna nestabilnost mehkega multivibratorja je večja kot pri običajnem, zato je za njegovo nastavitev potreben potenciometer P. S tipkami na KT827 lahko odstranite moč do 200 W (radiatorji – od 200 kvadratnih cm brez pihanja). ). Tipke na KP904 iz starega smeti ali IRFZ44 omogočajo njegovo povečanje do 350 W; enojni na IRF3205 do 600 W in seznanjeni na njih do 1000 W.

Pretvornik 12-220 V 50 Hz z glavnim oscilatorjem na TL494 (desno na sliki) ohranja frekvenčni likalnik v vseh mogočih nepredstavljivih pogojih delovanja. Za učinkovitejše glajenje psevdozinskega vala se uporablja tako imenovani pojav. indiferentna resonanca, pri kateri postanejo fazna razmerja tokov in napetosti v nihajnem krogu enaka kot pri akutni resonanci, vendar se njihove amplitude bistveno ne povečajo. Tehnično je to mogoče preprosto rešiti: na navitje za povečanje je priključen gladilni kondenzator, katerega kapacitivna vrednost je izbrana glede na najboljšo obliko toka (ne napetosti!) Pod obremenitvijo. Za nadzor trenutne oblike je v obremenitveno vezje vključen upor 0,1-0,5 Ohm za moč 0,03-0,1 nominalne vrednosti, na katero je priključen osciloskop z zaprtim vhodom. Kapaciteta glajenja ne zmanjšuje učinkovitosti pretvornika, vendar je nemogoče uporabiti računalniške programe za simulacijo LF osciloskopa za uglaševanje, saj vhod v njih uporabljene zvočne kartice ni zasnovan za amplitudo 220×1,4 = 310 V! Tipke in moči so enake kot prej. Ovitek.

Popolnejše vezje pretvornika 12-200 V 50 Hz je prikazano na sliki:

Shema izboljšanega pretvornika 12-200 V 50 Hz

Uporablja zapletene sestavljene tipke. Za izboljšanje kakovosti izhodne napetosti uporablja dejstvo, da je oddajnik ravninsko-epitaksialnih bipolarnih tranzistorjev dopiran veliko močneje kot osnova in kolektor. Ko TL494 na primer zapre podnožje VT3 zapiralni potencial, se njegov kolektorski tok ustavi, vendar bo zaradi resorpcije vesoljskega naboja oddajnika upočasnil blokiranje T1 in napetostne napetosti iz EMF samoindukcije Tr bodo absorbirala vezja L1 in R11C5; bolj bodo "nagnili" fronte. Izhodno moč pretvornika določa celotna moč Tr, vendar ne več kot 600 W, saj v tem vezju ni mogoče uporabiti seznanjenih močnih stikal – razpon velikosti polnjenja vrat tranzistorjev MOSFET je precej pomemben in preklapljanje tipk bo nejasno, zato se lahko oblika izhodne napetosti celo poslabša .

Dušilka L1 je 5-6 zavojev žice s premerom 2,4 mm v bakru, navita na kos feritne palice s premerom 8-10 m in dolžino 30-40 mm z naklonom 3,5-4 mm . Magnetni tokokrog dušilke ne sme biti v kratkem! Nastavitev vezja je precej mukotrpen posel in zahteva veliko izkušenj: izbrati morate L1, R11 in C5 glede na najboljšo obliko izhodnega toka pod obremenitvijo, kot v prejšnjem. Ovitek. Po drugi strani pa Hi-Fi, ki ga poganja ta pretvornik, ostaja "high-fi" za najbolj preudarno uho.

Ali je mogoče brez transformatorja?

Že navitna žica za močan 50 Hz transformator bo stala precej peni. Več ali manj magnetnih jeder je na voljo v transformatorjih "krste" na splošno do 270 W, vendar v pretvornik iz tega ne morete iztisniti več kot 120-150 W, učinkovitost pa bo v najboljšem primeru 0,7, ker Magnetna jedra "krste" so navita iz debelega traku, v katerem so izgube vrtinčnih tokov velike pri nesinusoidni napetosti na navitjih. Na splošno je problematično najti magnetno jedro SHL, izdelano iz tankega traku, ki lahko odda več kot 350 W pri indukciji 0,7 T, drago bo, celoten pretvornik pa se bo izkazal za ogromnega in ogromnega. UPS transformatorji niso zasnovani za pogosto dolgoročno delovanje – segrejejo se in njihovi magnetni tokokrogi v pretvornikih se kmalu poslabšajo – magnetne lastnosti se močno poslabšajo, moč pretvornika pade. Ali obstaja izhod?

Da, in ta rešitev se pogosto uporablja v pretvornikih z blagovno znamko. To je električni most iz ključev na visokonapetostnih tranzistorjih s poljskim učinkom z napetostjo okvare 400 V in odtočnim tokom več kot 5 A. Primerno iz primarnih vezij računalniških UPS-ov in iz stare krame – KP904 itd.

Most napaja konstantno napetost 220 V iz preprostega pretvornika 12-220 z rektifikacijo. Rame mostu se v parih odprejo v križni smeri, tok v obremenitvi, vključeni v diagonalo mostu, pa spremeni smer; krmilna vezja vseh tipk so galvansko ločena. V industrijskih strukturah se tipke upravljajo s posebnimi ponudbami. IC z optičnim sklopnikom, vendar je v amaterskih pogojih mogoče zamenjati z dodatnim pretvornikom z nizko močjo 12 V DC – 12 V 50 Hz, ki deluje na majhnem transformatorju na železu, glej sliko. Magnetno vezje zanj lahko vzamemo iz kitajskega bazarja močnostnega transformatorja. Zaradi svoje električne vztrajnosti je kakovost izhodne napetosti celo boljša od spremenjenega sinusnega vala.

Shema pridobivanja 220 V 50 Hz iz pretvornika napetosti brez močnega transformatorja na železu