Инверторът на напрежението за кола понякога може да бъде невероятно полезен, но повечето продукти в магазините страдат от лошо качество или са незадоволителни по отношение на мощността и не са евтини. Но инверторната верига се състои от най-простите части, така че предлагаме инструкции за сглобяване на преобразувател на напрежение със собствените си ръце.
Инверторен корпус
Първото нещо, което трябва да вземете предвид, са загубите от преобразуване на електроенергия, отделени под формата на топлина върху превключвателите на веригата. Средно тази стойност е 2-5% от номиналната мощност на устройството, но тази цифра има тенденция да се увеличава поради неправилен избор или стареене на компонентите.
От ключово значение е отвеждането на топлината от полупроводниковите елементи: транзисторите са много чувствителни към прегряване и това се изразява в бързото разграждане на последните и вероятно в пълната им повреда. Поради тази причина основата на кутията трябва да бъде радиатор - алуминиев радиатор.
За радиаторни профили е подходящ обикновен „гребен“ с ширина 80-120 mm и дължина около 300-400 mm. Екраните на полеви транзистори се закрепват към плоската част на профила с винтове - метални петна на задната им повърхност. Но това не е просто: не трябва да има електрически контакт между екраните на всички транзистори във веригата, така че радиаторът и закрепващите елементи са изолирани със слюдени филми и картонени шайби, докато термичният интерфейс се прилага от двете страни на диелектричния разделител с металосъдържаща паста.
Ние определяме товара и закупуваме компоненти
Изключително важно е да разберем защо инверторът не е просто трансформатор на напрежение, а също и защо има толкова разнообразна гама от такива устройства. На първо място, не забравяйте, че като свържете трансформатор към източник на постоянен ток, няма да получите нищо на изхода: токът в батерията не променя полярността, съответно явлението електромагнитна индукция в трансформатора отсъства като такова.
Първата част от инверторната верига е входен мултивибратор, който симулира мрежови трептения, за да извърши трансформацията. Обикновено се сглобява на два биполярни транзистора, способни да управляват превключватели на мощността (например IRFZ44, IRF1010NPBF или по-мощен - IRF1404ZPBF), за които най-важният параметър е максимално допустимият ток. Може да достигне няколкостотин ампера, но като цяло трябва просто да умножите тока по напрежението на батерията, за да получите приблизителен брой ватове изходна мощност, без да отчитате загубите.
Прост преобразувател, базиран на мултивибратор и превключватели на силово поле IRFZ44
Работната честота на мултивибратора не е постоянна; нейното изчисляване и стабилизиране е загуба на време. Вместо това токът на изхода на трансформатора се преобразува обратно в DC с помощта на диоден мост. Такъв инвертор може да бъде подходящ за захранване на чисто активни товари - лампи с нажежаема жичка или електрически нагреватели, печки.
Въз основа на получената база можете да сглобите други схеми, които се различават по честотата и чистотата на изходния сигнал. По-лесно е да изберете компоненти за частта с високо напрежение на веригата: токовете тук не са толкова високи, в някои случаи изходният мултивибратор и филтърният възел могат да бъдат заменени с чифт микросхеми с подходящо окабеляване. За товарната мрежа трябва да се използват електролитни кондензатори, а за вериги с ниски нива на сигнала - слюдени кондензатори.
Опция за преобразувател с честотен генератор на базата на микросхеми K561TM2 в първичната верига
Също така си струва да се отбележи, че за увеличаване на крайната мощност изобщо не е необходимо да се купуват по-мощни и топлоустойчиви компоненти на основния мултивибратор. Проблемът може да бъде решен чрез увеличаване на броя на паралелно свързаните преобразувателни вериги, но всяка от тях ще изисква собствен трансформатор.
Опция с паралелно свързване на вериги
Борбата за синусоида - анализираме типични вериги
Инверторите на напрежение днес се използват навсякъде, както от шофьори, които искат да използват домакински уреди далеч от дома, така и от жители на автономни домове, захранвани от слънчева енергия. И като цяло можем да кажем, че сложността на преобразувателното устройство директно определя ширината на диапазона от токови колектори, които могат да бъдат свързани към него.
За съжаление, чистият "синус" присъства само в главната електрозахранваща мрежа, много, много трудно е да се постигне преобразуване на постоянен ток в него. Но в повечето случаи това не е задължително. За свързване на електрически двигатели (от бормашини до кафемелачки) е достатъчен пулсиращ ток с честота от 50 до 100 херца без изглаждане.
ESL, LED лампите и всички видове генератори на ток (захранвания, зарядни устройства) са по-критични за избора на честота, тъй като тяхната работна схема е базирана на 50 Hz. В такива случаи във вторичния вибратор трябва да се включат микросхеми, наречени генератор на импулси. Те могат да превключват малък товар директно или да действат като „проводник“ за серия от превключватели на мощността в изходната верига на инвертора.
Но дори такъв хитър план няма да работи, ако планирате да използвате инвертор, за да осигурите стабилно захранване на мрежи с маса разнородни потребители, включително асинхронни електрически машини. Тук чистият "синус" е много важен и само честотни преобразуватели с цифрово управление на сигнала могат да реализират това.
Трансформатор: ние ще го изберем или ще го направим сами
За да сглобим инвертора, се нуждаем само от един елемент на веригата, който преобразува ниско напрежение във високо напрежение. Можете да използвате трансформатори от захранващи устройства на персонални компютри и стари UPS; техните намотки са предназначени за трансформиране на 12/24-250 V и обратно, остава само да се определят правилно заключенията.
Все пак е по-добре да навиете трансформатора със собствените си ръце, тъй като феритните пръстени позволяват да го направите сами и с всякакви параметри. Феритът има отлична електромагнитна проводимост, което означава, че загубите от трансформация ще бъдат минимални, дори ако жицата е навита ръчно и не стегнато. Освен това можете лесно да изчислите необходимия брой навивки и дебелина на проводника с помощта на калкулатори, налични в Интернет.
Преди навиване е необходимо да се подготви пръстенът на сърцевината - да се отстранят острите ръбове с пила и да се увие плътно с изолатор - фибростъкло, импрегнирано с епоксидно лепило. Следва намотката на първичната намотка от дебел меден проводник с изчисленото напречно сечение. След набиране на необходимия брой завъртания, те трябва да бъдат равномерно разпределени по повърхността на пръстена на равни интервали. Проводниците на намотките са свързани по схемата и са изолирани с термосвиваема свивка.
Първичната намотка е покрита с два слоя изолационна лента Mylar, след което се навива вторична намотка с високо напрежение и друг слой изолация. Важен момент е, че вторичната трябва да бъде навита в обратна посока, в противен случай трансформаторът няма да работи. Накрая трябва да се запои полупроводников термичен предпазител в пролуката към един от крановете, чийто ток и температура на реакция се определят от параметрите на проводника на вторичната намотка (тялото на предпазителя трябва да бъде плътно навито към трансформатора). Трансформаторът е обвит отгоре с два слоя винилова изолация без лепилна основа, краят е закрепен с връзка или цианоакрилатно лепило.
Монтаж на радио елементи
Остава само да сглобите устройството. Тъй като във веригата няма толкова много компоненти, те могат да бъдат поставени не върху печатна платка, а монтирани монтирани към радиатор, тоест към тялото на устройството. Запояваме краката на щифта с твърда медна жица с достатъчно голямо напречно сечение, след което точката на свързване се укрепва с 5-7 оборота тънък трансформаторен проводник и малко количество спойка POS-61. След като връзката се охлади, тя се изолира с тънка термосвиваема тръба.
Вериги с висока мощност със сложна вторична верига може да изискват печатна платка с транзистори, подредени по ръба за свободно закрепване към радиатора. Фибростъкло с дебелина на фолиото най-малко 50 микрона е подходящо за направата на печат; ако покритието е по-тънко, подсилете нисковолтовите вериги с джъмпери от медна жица.
Днес е лесно да направите печатна платка у дома - програмата Sprint-Layout ви позволява да рисувате изрязващи шаблони за схеми с всякаква сложност, включително двустранни платки. Полученото изображение се отпечатва от лазерен принтер върху висококачествена фотохартия. След това шаблонът се нанася върху почистена и обезмаслена мед, глади се и хартията се измива с вода. Технологията се нарича „лазерно гладене“ (LIT) и е описана в интернет достатъчно подробно.
Можете да отстраните остатъците от мед с железен хлорид, електролит или дори готварска сол; има много начини. След ецване запеченият тонер трябва да се измие, да се пробият монтажни отвори с 1 mm свредло и да се премине през всички релси с поялник (потопена дъга), за да се калайдиса медта на контактните площадки и да се подобри проводимостта на канали.
Представяме импулсен преобразувател за натискане и издърпване, сглобен на контролера TL494 PWM. Това прави веригата доста проста и лесна за повторение за много радиолюбители. На изхода има високоефективни изправителни диоди, които удвояват напрежението. Можете също да използвате преобразувател на напрежение без диоди - получаване на променливо напрежение. Например, за електронни баласти (когато се захранват от LDS), постоянното напрежение и полярността на превключване не са от значение, тъй като веригата на баласта има диоден мост на входа. Принципната диаграма е показана на фигурата - щракнете за уголемяване.
Преобразувателят 12-220 V използва готов високочестотен понижаващ трансформатор от AT или ATX захранването на компютъра, но в нашия преобразувател той ще стане повишаващ трансформатор. Обикновено тези трансформатори се различават само по размер и местата на щифтовете са идентични. Неработещо компютърно захранване може да се намери във всеки компютърен сервиз.
Работа на веригата. Резисторът R1 задава ширината на изходните импулси, R2 (заедно с C1) задава работната честота. Намаляваме съпротивлението R1 - увеличаваме честотата. Увеличаваме капацитета C1 - намаляваме честотата. Използваме мощни MOS полеви транзистори в преобразувателя на напрежение, които се характеризират с по-кратки времена за реакция и по-прости вериги за управление. IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N работят еднакво добре тук.
Не е необходим радиатор, тъй като продължителната работа не причинява забележимо нагряване на транзисторите. И ако все пак искате да ги сложите на радиатор, не давайте на късо фланците на корпусите на транзисторите през радиатора! Използвайте изолационни уплътнения и втулкови шайби от компютърно захранване. Въпреки това, за първи старт, радиатор няма да навреди; поне транзисторите няма да изгорят веднага в случай на грешки при монтажа или късо съединение на изхода.
Правилно сглобената преобразувателна верига не изисква настройка. Препоръчително е да използвате неметален корпус, за да предотвратите пробив при високо напрежение върху корпуса. Бъдете внимателни, когато работите с веригата, тъй като 220 V напрежение е опасно!
Обсъдете статията КОНВЕРТОР 12-220
При използване на домакински уреди с ниска мощност често има нужда от преобразувател на напрежение от 12 до 220 волта. Това може да е лаптоп, зарядно за мобилен телефон или таблет или дори телевизор с LED елементи.
В какви случаи е необходим преобразувател на напрежение?
- Дългосрочен отказ на централизирано захранване.
- Аварийно захранване за електроника на газов котел.
- Липса на битова 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 мрежовото електрическо оборудване.
Забележка
важно! Консумацията на енергия на устройството не трябва да надвишава няколкостотин вата. По-мощните устройства бързо ще изтощят батерията, използвана като донор.
За да бъдем честни, 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.
Въпреки това, ако имате няколко джаджи, ще трябва да се похарчите за закупуване на същия брой зарядни устройства. А разполагайки с един конвертор от 12 до 220, вие ще осигурите пълна гъвкавост 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.
Видове преобразуватели от 12 до 220 волта
За да направите правилния избор, запознайте се с основните видове преобразуватели на напрежение, представени на пазара на електрически стоки:
Според формата на вълната на изходното напрежение
Устройствата са разделени на чист синус и модифициран синус. Разликата във формата на сигнала може да се види на илюстрацията.
Факт е, че инверторите работят по различен начин от алтернаторите. На входа на устройството се подава постоянен ток с определена величина.
Първо, той се преобразува в импулсен (за да се осигури работата на повишаващ трансформатор), след това се формира синусоидална крива от получения пулсиращ ток, който е познат на повечето потребители на 220 волта променливо напрежение.
Реших да посветя отделна статия на производството на DC AC повишаващ преобразувател на напрежение за 220V. Това, разбира се, е отдалечено свързано с темата за LED прожектори и лампи, но такъв мобилен източник на енергия се използва широко у дома и в колата.
- 1. Опции за сглобяване
- 2. Проектиране на преобразувател на напрежение
- 3. Синусоида
- 4. Пример за пълнене на преобразувател
- 5. Монтаж от UPS
- 6. Сглобяване от готови блокове
- 7. Радиоконструктори
- 8. Вериги на преобразуватели на мощност
Опции за сглобяване
Има 3 оптимални начина да направите инвертор от 12 до 220 със собствените си ръце:
- сглобяване от готови блокчета или радиоконструктори;
- производство от непрекъсваемо захранване;
- използване на радиолюбителски вериги.
От китайците можете да намерите добри радиоконструктори и готови блокове за сглобяване на преобразуватели DC към AC 220V. По отношение на цената този метод ще бъде най-скъпият, но изисква най-малко време.
Вторият метод е да надстроите непрекъсваемото захранване (UPS), което без батерия се продава в големи количества на Avito и струва от 100 до 300 рубли.
Най-трудният вариант е сглобяването от нулата; не можете да го направите без радиолюбителски опит. Ще трябва да правим печатни платки, да избираме компоненти, много работа.
Проектиране на преобразувател на напрежение
Нека разгледаме дизайна на конвенционален повишаващ преобразувател на напрежение от 12 до 220. Принципът на работа за всички съвременни инвертори ще бъде същият. Високочестотният PWM контролер задава режима на работа, честотата и амплитудата. Силовата част е изградена от мощни транзистори, топлината от които се предава на тялото на устройството.
На входа е монтиран предпазител за защита на акумулатора на автомобила от късо съединение. До транзисторите е монтиран термосензор, който следи тяхното нагряване. Ако инверторът 12v-220v прегрее, се включва активна охладителна система, състояща се от един или повече вентилатори. В бюджетните модели вентилаторът може да работи постоянно, а не само при високо натоварване.
Силови транзистори на изхода
Синусоида
Формата на сигнала на изхода на автомобилен инвертор се генерира от високочестотен генератор. Синусоидалната вълна може да бъде от два вида:
- модифицирана синусоида;
- чиста синусоида, чиста синусоида.
Не всяко електрическо устройство може да работи с модифицирана синусоида, която има правоъгълна форма. Някои компоненти променят режима си на работа, могат да се нагреят и да започнат да се замърсяват. Можете да получите нещо подобно, ако затъмните LED лампа, чиято яркост не може да се регулира. Започва пращене и мигане.
Скъпите DC AC повишаващи напрежение преобразуватели 12V-220V имат чист синусоидален изход. Те са много по-скъпи, но електрическите уреди работят чудесно с него.
Пример за пълнене на преобразувател
Монтаж от UPS
За да не измисляте нищо и да не купувате готови модули, можете да опитате компютърно непрекъсваемо захранване, съкратено UPS. Предназначени са за 300-600W. Имам Ippon с 6 гнезда, свързани са 2 монитора, 1 системен блок, 1 телевизор, 3 камери за наблюдение, система за управление на видеонаблюдение. Периодично го превключвам в режим на работа, като изключвам 220 от мрежата, така че батерията да се разреди, в противен случай експлоатационният живот ще бъде значително намален.
Колеги електротехници свързаха обикновен акумулатор на кола към непрекъсваемо захранване, работи перфектно 6 часа непрекъснато и гледаха футбол на село. UPS обикновено има вградена система за диагностика на гелова батерия, която открива ниския й капацитет. Как ще реагира на автомобила не е известно, въпреки че основната разлика е гел вместо киселина.
Пълнене на UPS
Единственият проблем е, че UPS може да не харесва пренапрежения в мрежата на автомобила, когато двигателят работи. За истински радиолюбител този проблем е решен. Може да се използва само при изключен двигател.
Повечето UPS устройства са предназначени за краткотрайна работа, когато 220V в контакта изчезне. За продължителна непрекъсната работа е силно препоръчително да се инсталира активно охлаждане. Вентилацията е полезна за стационарен вариант и за автомобилен инвертор.
Както всички устройства, той ще се държи непредвидимо при стартиране на двигателя с включен товар. Стартерът на колата дърпа много волта, в най-добрия случай ще влезе в защита, все едно акумулаторът откаже. В най-лошия случай ще има пренапрежения в изхода от 220V, синусоидата ще бъде изкривена.
Сглобяване от готови блокове
За да сглобите стационарен или автомобилен 12v 220v инвертор със собствените си ръце, можете да използвате готови блокове, които се продават в eBay или от китайците. Това ще спести време за производство на платка, запояване и окончателна настройка. Достатъчно е да добавите към тях корпус и проводници с крокодили.
Можете също така да закупите радиокомплект, който е оборудван с всички радиокомпоненти, остава само да го запоите.
Ориентировъчна цена за есен 2016 г.:
- 300W - 400rub;
- 500W - 700rub;
- 1000W - 1500rub;
- 2000W - 1700rub;
- 3000W - 2500 rub.
За да търсите в Aliexpress, въведете заявката в реда за търсене „inverter 220 diy“. Съкращението „направи си сам“ означава „направи си сам монтаж“.
Платка 500W, изход за 160, 220, 380 волта
Радио конструктори
Един радио комплект струва по-малко от готова платка. Най-сложните елементи може вече да са на дъската. Веднъж сглобен, той практически не изисква настройка, която изисква осцилоскоп. Гамата от параметри и рейтинги на радиокомпонентите са добре подбрани. Понякога слагат резервни части в торба, в случай че откъснете крака поради неопитност.
Вериги на преобразуватели на мощност
Мощен инвертор се използва главно за свързване на строителни електроинструменти по време на изграждането на лятна къща или хасиенда. Преобразувател на напрежение с ниска мощност от 500 вата се различава от мощен преобразувател от 5000-10 000 вата по броя на трансформаторите и силовите транзистори на изхода. Следователно производствената сложност и цената са почти еднакви; транзисторите са евтини. Мощността е оптимално 3000 W, можете да свържете бормашина, мелница и други инструменти.
Ще покажа няколко инверторни схеми от 12, 24, 36 до 220V. Не се препоръчва да ги инсталирате в лек автомобил, може случайно да повредите електричеството. Схемата на DC AC преобразуватели 12 до 220 е проста, главен осцилатор и силова секция. Генераторът е направен на популярния TL494 или аналози.
Голям брой усилвателни вериги от 12v до 220v за DIY производство можете да намерите на връзката
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
Общо има около 140 вериги, половината от тях са усилващи преобразуватели от 12, 24 до 220V. Мощности от 50 до 5000 W.
След сглобяването ще трябва да настроите цялата верига с помощта на осцилоскоп; препоръчително е да имате опит в работата с вериги с високо напрежение.
За да сглобите мощен инвертор от 2500 вата, ще ви трябват 16 транзистора и 4 подходящи трансформатора. Цената на продукта ще бъде значителна, сравнима с цената на подобен радио дизайнер. Предимството на такива разходи ще бъде чист синусоидален изход.
Купих си кола преди шест месеца. Няма да описвам всички модернизации, направени за подобряването му, ще се спра само на една. Това е инвертор 12-220V за захранване на потребителска електроника от бордовата мрежа на автомобила.
Разбира се, можете да го купите в магазин за $ 25-30, но бях объркан от силата им. За да захранвате дори лаптоп, токът от 0,5-1 ампера, който произвеждат повечето автомобилни инвертори, очевидно не е достатъчен.
Избор на електрическа схема.
По природа съм мързелив човек, така че реших да не „преоткривам колелото“, а да търся в интернет подобни дизайни и да адаптирам веригата на един от тях за моя собствена. Времето беше много притиснато, така че простотата и липсата на скъпи резервни части бяха приоритет.
На един от форумите беше избрана проста схема с помощта на обикновения PWM контролер TL494. Недостатъкът на тази схема е, че тя произвежда правоъгълно напрежение от 220 V на изхода, но за импулсни захранващи вериги това не е критично.
Избор на части.
Веригата е избрана, защото почти всички части могат да бъдат взети от компютърно захранване. За мен това беше много критично, защото най-близкият специализиран магазин е на повече от 150 км.
Изходните кондензатори, резисторите и самата микросхема бяха отстранени от двойка дефектни захранвания от 250 и 350 W.
Трудността възникна само с високочестотни диоди за преобразуване на напрежението на изхода на повишаващия трансформатор, но тук старите консумативи ме спасиха. Характеристиките на KD2999V ми допаднаха доста добре.
Сглобяване на готовото устройство.
Трябваше да сглобя устройството в рамките на няколко часа след работа, защото беше планирано дълго пътуване.
Тъй като времето беше много ограничено, просто не търсих допълнителни материали и инструменти. Използвах само това, което ми беше под ръка. Отново, поради бързината, не използвах мостри на печатни платки, предоставени във форумите. За 30 минути проектирахме собствена печатна платка върху лист хартия и нейният дизайн беше прехвърлен върху печатната платка.
С помощта на скалпел се отстранява един от слоевете фолио. На останалия слой бяха начертани дълбоки бразди по нанесените линии. Използвайки извити пинсети, се оказа най-удобно, жлебовете бяха задълбочени до непроводимия слой. На местата, където са монтирани частите с помощта на шило, не е включено в снимката, направени са дупки.
Започнах сглобяването с инсталиране на трансформатор, използвах понижаващ един от блоковете, просто го обърнах и вместо да понижа напрежението от 400 V на 12 V, той го повиши от 12 V на 268 V. Чрез замяна на резистори R3 и кондензатор C1 беше възможно да се намали изходното напрежение до 220 V, но допълнителни експерименти показаха, че това не трябва да се прави.
След трансформатора, в ред на намаляване на размера, монтирах останалите резервни части.
Беше решено да се инсталират полеви транзистори на удължени входове, така че да са по-лесни за закрепване към охлаждащия радиатор.
Крайният резултат е следното устройство:
Остава само завършването - закрепване на радиатора. Има 4 дупки, които се виждат на платката, въпреки че има само 3 самонарезни винта; само по време на процеса на сглобяване беше решено леко да се промени позицията на радиатора за по-добър външен вид. След окончателното сглобяване се случи ето какво:
Тестове.
Нямаше време за специално тестване на устройството; просто беше свързано към батерията от непрекъсваемо захранване. Към изхода беше свързан товар под формата на крушка с мощност 30 W. След като се запали, устройството просто беше хвърлено в раницата ми и отидох в командировка за 2 седмици.
За 2 седмици устройството нито веднъж не се повреди. От него се захранваха различни устройства. При измерване с мултиметър максималният получен ток достига 2,7 A.