Описываемое устройство предназначено для преобразования постоянного напряжения 12 в в переменное от 200 до 500 в и может отдать в нагрузку мощность до 500 вт. Схема преобразователя представлена на рисунке. Частота выходного переменного напряжения определяется частотой импульсов автогенератора, выполненного на транзисторах Т1 и Т2. Этими импульсами через трансформатор Тр1 управляются тиристорные ключи Д1 и Д2, которые попеременно подключают к источнику постоянного напряжения то одну, то другую половины первичной обмотки трансформатора Тр2. К выводам 4-5 трансформатора Тр2 подключается нагрузка.
Качество работы преобразователя напряжения во многом зависит от правильного подбора емкости конденсатора С4, так как напряжением на этом конденсаторе попеременно закрываются тиристоры Д1 и Д2. Конденсатор подобран правильно, если при колебаниях питающего напряжения в пределах +-10% обеспечено четкое попеременное закрывание ключей. Применение разделительных конденсаторов С2 и С3 повышает стабильность работы преобразователя.
Резистор R3 предохраняет источник питания от короткого замыкания в моменты переключения ключей. Частота выходного напряжения устройства при указанных данных равна 200 гц. Если предусмотреть возможность изменения частоты автогенератора (например, вместо автогенератора собрать регулируемый по частоте мультивибратор с усилителем мощности), то на выходе преобразователя можно получить напряжение с частотой 50-400 гц, что позволит использовать его для плавного регулирования скорости вращения синхронных электродвигателей мощностью до 500 вт. Изменяя соответствующим образом число витков вторичной обмотки трансформатора Тр2, можно получить на выходе преобразователя напряжения различной величины.
Трансформатор Тр1 намотан на сердечнике Ш16 Х 10 и имеет обмотки:
I — 2х40 витков ПЭВ-2 0,8 мм, II — 2Х10 витков ПЭВ-2 0,2 мм и III- 2Х20 витков ПЭВ-2 0,2 мм. Трансформатор Тр2 намотан на сердечнике Ш50Х60 и имеет обмотки: I — 2х40 витков ПЭВ-2 3,0 мм и II -800 витков ПЭВ-2 0,92 мм. При таких данных выходное напряжение преобразователя = 400 В.
Источник: Радио 9-72, с.35
Автор: А. БЕРНШТЕЙН, М. БОСЫХ г. Воркута
| C этой схемой также часто просматривают: |
Мощный лабораторный блок питания
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 12/220 В — 50 Гц
Преобразователь напряжения 12—> 220 В
Преобразователь напряжения 12—> 220 В до 200 Вт
Импульсный стабилизированный преобразователь напряжения
Увеличение выходного тока ИС стабилизатора напряжения без существенного ухудшения его КПД
Преобразователь постоянного тока, формирующий два напряжения
РЕГЕНЕРАЦИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И БАТАРЕЙ
Аналог высоковольтного стабилитрона
Наш инвертор или преобразователь предназначен для получения переменного тока 220 вольт с частотой 50 герц с автомобильного аккумулятора или любой батареи 12 вольт. Мощность инвертора составляет 150 Ватт и может быть увеличена до 300, но об этом поговорим попозже.
Схема крайне проста, я уверен, что справится любой, работает схема точно так, как любой двухтактный преобразователь типа «push pull», сердцем инвертора является микросхема CD4047, которая служит в качестве задающего генератора и одновременно управляет полевыми транзисторами.
Транзисторы работают в ключевом режиме, переключаясь, то есть в каждый момент времени открыт только один из транзисторов.
Если вдруг по каким-то причинам оба ключа откроются одновременно, то образуется короткое замыкание и оба транзистора сгорят моментально, это может случиться из-за неверного управления.
Микросхема CD4047 разумеется не заточена для высокоточного управления полевиками, но справляется с этой задачей достаточно неплохо.
Трансформатор в моем случае был взят от старого бесперебойника, если честно от этого бесперебойника уцелел только один трансформатор, он как раз для таких целей, поэтому домотывать или перематывать ничего не нужно.
Трансформатор в моём случае на 250-300 Ватт, имеет первичную обмотку со средней точкой, куда подключается плюс от источника питания.
Вторичных обмоток много и нам нужно найти именно сетевую обмотку на 220 вольт, с помощью мультиметра измеряем сопротивление всех отводов, которые имеются на вторичной цепи и находим отводы или контакты между которыми самое большое сопротивление.
В моём случае это около 17 Ом, как раз эти два контакта и есть выводы вторичной или сетевой обмотки, все остальные выводы можно откусить.
После того, как разобрались с трансформатором переходим к сборки схемы, это занимает очень малое время, особенно когда есть печатная плата. (скачать её можно в конце статьи)
Настоятельно рекомендую проверять все компоненты перед пайкой, подберите транзисторы аналогичных параметров из одной партии. Конденсатор в частотно-задающей цепи должен иметь малую утечку и узкий допуск.
Теперь собираем и паяем саму схему.
Пару слов о возможных заменах в схеме…
К сожалению микросхема CD4047 советских аналогов не имеет, поэтому нужно купить именно её. Полевые транзисторы можно заменить на любые -м- канальные с напряжением от 60 вольт и с током от 35 Ампер.
Если использовать ключи типа IRF 3205, то с инвертора можно стянуть 250-300 ватт чистой выходной мощности.
Кстати схема прекрасно работает также с биполярным транзисторами на выходе, правда мощность будет в разы меньше, чем с полевыми транзисторами.
Затворные, ограничительные резисторы могут иметь сопротивление от 10 до 100 Ом, советую ставить от 22 до 47 Ом, мощность 0,25 ватт.
Частотно-задающую цепь лучше не трогать, она настроена на частоту в 50 герц.
Несколько слов насчёт настройки…. В принципе правильно собранный инвертор заработает сразу, но первый запуск обязательно нужно делать со страховкой, то есть вместо предохранителя на схеме подключить резистор Ом на 5-10 или лампочку на 12 вольт 5 Ватт, чтобы в случае проблем не взорвать транзисторы.
Если инвертор работает нормально, то трансформатор издает своеобразный звук, при этом ключи не должны нагреваться вообще.
Если это так, то можно убрать резистор и питание уже подаём напрямую, но разумеется через предохранитель.
Среднее потребление инвертора может составлять от 150 до 300 миллиампер, но это будет зависеть конкретно от источника питания и от вашего трансформатора, это разумеется холостой ход без выходной нагрузки.
Дальше, нам нужно измерить выходное напряжение предварительно поставив мультиметр в режиме замера переменки на уровне 750 вольт.
В моём случае получилось 220-250 вольт, это в пределах нормы поскольку инвестор не стабилизированной и выходное напряжение может гулять в этом пределе.
Дальше уже можно подключать нагрузку, в моем случае это сетевая лампочка на 60 ватт.
Гоняем инвертор с такой нагрузкой примерно 10 секунд, при этом ключи чуток должны нагреваться, они без теплоотводов и нагрев на обеих ключах должен быть равномерным. Если один ключ нагревается гораздо сильнее ищите свой косяк.
Несколько слов о монтаже…
Корпус был позаимствован у компьютерного блока питания, вся начинка просто отлично в него влезла.
Транзисторы в моем случае были установлены на отдельные радиаторы
В случае использования общего теплоотвода не забываем изолировать корпуса транзисторов от радиатора.
Кулер был подключен непосредственно к шине 12 вольт.
Самый большой недостаток нашего инвертора — это отсутствие защиты в случае короткого замыкания на выходе, транзисторы сгорят. поэтому чтобы такого не случилось, на выход я поставил предохранитель на 1 Ампер.
Мало мощная кнопка подаёт плюс от источника питания на плату, то есть запускает инвертор в целом.
Силовые шины от трансформатора цепляются непосредственно к радиатором транзисторов, поэтому радиаторы нужно изолировать от общего корпуса.
Частота в пределах нормы, если же частота отличается от пятидесяти герц, то ее можно подстроить с помощью оборотного, переменного резистора R4, который присутствует на плате.
Схема простого тринисторного преобразователя постоянного тока релаксационного типа. Содержит минимум компонентов и построена на двух тиристорах КУ201. Простая и доступная к изготовлению конструкция инвертора напряжения.
Принципиальная схема
В момент включения питания тринисторы V2 и V3 закрыты, а конденсаторы С1 — СЗ разряжены.
Конденсаторы С2 и СЗ начинают заряжаться, и в некоторый момент времени откроется один из тринисторов (какой именно зависит в первую очередь от постоянных времени зарядки конденсаторов С2, СЗ).
Предположим, что первым откроется тринистор V2. Через него потечет ток, определяемый сопротивлением обмотки 1а и током заряда конденсатора С1.Конденсатор С2 разряжается через управляющий переход тринистора и резистор R4.
После открывания тринистора V2 напряжение на аноде тринистора V3 резко уменьшается и по мере заряда конденсатора С1 начинает постепенно увеличиваться. Тем временем конденсатор СЗ продолжает заряжаться, и, наконец, наступает момент, когда откроется тринистор V3.
Напряжение заряженного конденсатора С1 в обратной полярности будет приложено через малое прямое сопротивление открытого тринистора V3 к тринистору V2, и последний закроется. Начинается новый цикл: конденсатор С1 снова заряжается, но уже через три-нистор V3.
При этом конденсатор СЗ разряжается, а С2 заряжается. Затем снова открывается тринистор V2 и процесс повторяется. При работе устройства через полуобмотки 1а и 1б протекают импульсы тока, поэтому ток во вторичной обмотке представляет собой последовательность симметричных импульсов, по форме близких к прямоугольным.
Частота выходного напряжения и его форма зависят как от параметров времязадающих цепей запуска тринисторов, так и от напряжения питания, поэтому напряжение питания цепи заряда конденсаторов С2 и СЗ стабилизировано при помощи стабилитронов V1, V4. Как показала проверка, при изменении напряжения питания на 30% частота преобразования изменяется не более чем на 6%.
Рис. 1. Принципиальная схема простого тиристорного преобразователя напряжения 12В — 220В.
Детали и наладка
Дроссель L1 повышает устойчивость работы инвертора, улучшает форму выходного напряжения. Емкость коммутирующего конденсатора С1 следует выбирать в зависимости от тока через тринисторы. При ток.е не более 0,5А достаточна емкость 2 мкф, при токе до 2А необходимо применять конденсатор емкостью около 20 мкф.
Конденсатор должен допускать работу при изменении полярности напряжения с амплитудой, в два раза превышающей напряжение питания. Работоспособность устройства сохраняется при изменении напряжения питания в пределах от 12 до 24В, требуется лишь подобрать положения движков подстроечных резисторов для сохранения рабочей частоты.
Частоту генерации можно изменять от десятков герц до 1 кГц. Если не требуется стабилизации частоты, резисторы R3 и R8 и стабилитроны можно исключить из устройства.
Устройство испытано с трансформатором Т1, собранным на магнитопроводе Ш20ХЗ0. Обмотка 1 содержит 2х160 витков провода ПЭВ-2 0,35, обмотка 2, рассчитанная для питания нагрузки напряжением около 60В, — 780 витков провода ПЭВ-2 0,25.
Дроссель содержит 350 витков провода ПЭВ-2 0,35, намотанного на таком же магнитопроводе. При этом рабочая частота генерации была равна 50 Гц. Выходная мощность около 10 Вт. Мощность преобразователя можно увеличить, заменив тринисторы серии КУ201 на КУ202. При активной нагрузке необходимость в трансформаторе Т1 и дросселе L1 отпадает.