Kupiłem sobie samochód sześć miesięcy temu. Nie będę opisywał wszystkich modernizacji dokonanych w celu jego ulepszenia, skupię się tylko na jednej. Jest to falownik 12-220V przeznaczony do zasilania elektroniki użytkowej z sieci pokładowej pojazdu.
Można go oczywiście kupić w sklepie za 25-30 dolarów, jednak zmyliła mnie ich moc. Do zasilania nawet laptopa prąd 0,5-1 ampera wytwarzany przez większość falowników samochodowych wyraźnie nie wystarczy.

Wybór schematu obwodu.
Z natury jestem leniwy, więc postanowiłem nie „wymyślać koła na nowo”, ale poszukać w Internecie podobnych konstrukcji i zaadaptować obwód jednego z nich na własny. Czas był bardzo napięty, dlatego priorytetem była prostota i brak drogich części zamiennych.

Na jednym z forów wybrano prosty układ wykorzystujący popularny sterownik PWM TL494. Wadą tego obwodu jest to, że wytwarza na wyjściu prostokątne napięcie 220 V, ale w przypadku obwodów mocy impulsowej nie jest to krytyczne.

Wybór części.
Obwód został wybrany, ponieważ prawie wszystkie części można było pobrać z zasilacza komputerowego. Dla mnie było to bardzo krytyczne, ponieważ najbliższy specjalistyczny sklep jest oddalony o ponad 150 km.

Kondensatory wyjściowe, rezystory i sam mikroukład zostały usunięte z pary wadliwych zasilaczy o mocy 250 i 350 W.
Trudność pojawiła się tylko w przypadku diod wysokiej częstotliwości do przetwarzania napięcia na wyjściu transformatora podwyższającego napięcie, ale tutaj uratowały mnie stare zasilacze. Charakterystyka KD2999V bardzo mi odpowiadała.

Montaż gotowego urządzenia.

Urządzenie musiałem złożyć w ciągu kilku godzin po pracy, ponieważ planowany był długi wyjazd.
Ponieważ czas był bardzo ograniczony, po prostu nie szukałem dodatkowych materiałów i narzędzi. Korzystałem tylko z tego, co było pod ręką. Ponownie, ze względu na szybkość, nie korzystałem z próbek płytek drukowanych podanych na forach. W 30 minut zaprojektowaliśmy na kartce papieru własną płytkę drukowaną, a jej projekt przenieśliśmy na płytkę PCB.
Za pomocą skalpela usunięto jedną z warstw folii. Na pozostałej warstwie wzdłuż nałożonych linii narysowano głębokie rowki. Za pomocą zakrzywionej pęsety okazało się najwygodniej, rowki pogłębiono do warstwy nieprzewodzącej. W miejscach montażu części za pomocą szydła, nie zostało to uwzględnione na zdjęciu, wykonano otwory.

Montaż zacząłem od zamontowania transformatora, zastosowałem obniżający napięcie jeden z bloków, po prostu go odwróciłem i zamiast obniżyć napięcie z 400 V na 12 V, podniosło je z 12 V do 268 V. Wymieniając rezystory R3 i kondensator C1, udało się obniżyć napięcie wyjściowe do 220 V, ale dalsze eksperymenty wykazały, że nie należy tego robić.
Po transformatorze, w kolejności malejącej wielkości, zamontowałem pozostałe części zamienne.

Zdecydowano się na montaż tranzystorów polowych na wydłużonych wejściach, aby łatwiej było je przymocować do chłodnicy.

Efektem końcowym jest to urządzenie:

Pozostało już tylko wykończenie – przymocowanie grzejnika. Na płycie widoczne są 4 otwory, choć są tam tylko 3 wkręty samogwintujące, to właśnie w trakcie montażu zdecydowano się na nieznaczną zmianę położenia grzejnika dla lepszego wyglądu. Po ostatecznym montażu otrzymaliśmy coś takiego:

Testy.
Nie było czasu na szczegółowe testowanie urządzenia, po prostu podłączano je do akumulatora z zasilacza awaryjnego. Do wyjścia podłączono obciążenie w postaci żarówki o mocy 30 W. Po zapaleniu urządzenie zostało po prostu wrzucone do plecaka i wyjechałem na 2 tygodnie w podróż służbową.
Przez 2 tygodnie urządzenie ani razu nie zawiodło. Zasilane były z niego różne urządzenia. Zmierzony za pomocą multimetru maksymalny uzyskany prąd osiągnął 2,7 A.

Aby podłączyć urządzenia gospodarstwa domowego do instalacji elektrycznej samochodu, potrzebny jest falownik, który może podnieść napięcie z 12 V do 220 V. Na półkach sklepowych jest ich wystarczająca ilość, ale ich cena nie zachęca. Dla tych, którzy są trochę zaznajomieni z elektrotechniką, możliwe jest złożenie przetwornika napięcia 12-220 V własnymi rękami. Przeanalizujemy dwa proste schematy.

Konwertery i ich rodzaje

Istnieją trzy typy konwerterów 12-220 V. Pierwszy to od 12 V do 220 V. Takie falowniki są popularne wśród kierowców: za ich pośrednictwem można podłączyć standardowe urządzenia - telewizory, odkurzacze itp. Odwrotna konwersja - z 220 V na 12 - jest wymagana rzadko, zwykle w pomieszczeniach o trudnych warunkach pracy (wysoka wilgotność), aby zapewnić bezpieczeństwo elektryczne. Na przykład w łaźniach parowych, basenach lub łaźniach. Aby nie ryzykować, standardowe napięcie 220 V zmniejsza się do 12 przy użyciu odpowiedniego sprzętu.

Trzecia opcja to raczej stabilizator oparty na dwóch konwerterach. Najpierw standardowe napięcie 220 V jest konwertowane na 12 V, a następnie z powrotem na 220 V. Ta podwójna konwersja pozwala uzyskać idealną falę sinusoidalną na wyjściu. Urządzenia takie są niezbędne do normalnej pracy większości elektronicznie sterowanych urządzeń gospodarstwa domowego. W każdym razie podczas instalacji zdecydowanie zaleca się zasilanie go przez właśnie taką przetwornicę - jego elektronika jest bardzo wrażliwa na jakość zasilania, a wymiana płyty sterującej kosztuje około połowę kotła.

Przetwornica impulsów 12-220V 300 W

Obwód ten jest prosty, części są dostępne, większość z nich można wyjąć z zasilacza komputera lub kupić w dowolnym sklepie radiowym. Zaletą układu jest łatwość wykonania, wadą jest nieidealna sinusoida na wyjściu i częstotliwość wyższa niż standardowe 50 Hz. Oznacza to, że do tego konwertera nie można podłączać urządzeń wymagających zasilania. Do wyjścia można bezpośrednio podłączyć niezbyt wrażliwe urządzenia - żarówki, żelazko, lutownicę, ładowarkę do telefonu itp.

Prezentowany obwód w trybie normalnym wytwarza 1,5 A lub pobiera obciążenie 300 W, maksymalnie 2,5 A, ale w tym trybie tranzystory zauważalnie się nagrzewają.

Układ zbudowano na popularnym kontrolerze PWM TLT494. Tranzystory polowe Q1 Q2 należy umieścić na grzejnikach, najlepiej osobnych. W przypadku montażu na jednym grzejniku pod tranzystorami należy umieścić uszczelkę izolacyjną. Zamiast IRFZ244 wskazanego na schemacie można zastosować IRFZ46 lub RFZ48, które mają podobną charakterystykę.

Częstotliwość w tym konwerterze 12 V na 220 V jest ustawiana przez rezystor R1 i kondensator C2. Wartości mogą nieznacznie różnić się od pokazanych na schemacie. Jeśli masz stary, niedziałający zasilacz do swojego komputera, który zawiera działający transformator wyjściowy, możesz go umieścić w obwodzie. Jeśli transformator nie działa, zdejmij z niego pierścień ferrytowy i nawiń uzwojenia drutem miedzianym o średnicy 0,6 mm. Najpierw nawijane jest uzwojenie pierwotne - 10 zwojów z wyjściem od środka, a następnie na górze - 80 zwojów wtórnego.

Jak już powiedziano, taki konwerter napięcia 12-220 V może pracować tylko z obciążeniem niewrażliwym na jakość energii. Aby móc podłączyć bardziej wymagające urządzenia, na wyjściu instaluje się prostownik, którego napięcie wyjściowe jest zbliżone do normalnego (schemat poniżej).

W obwodzie znajdują się diody wysokiej częstotliwości typu HER307, ale można je zastąpić serią FR207 lub FR107. Wskazane jest wybieranie pojemników o określonej wielkości.

Falownik na chipie

Przetwornica napięcia 12-220 V zbudowana jest w oparciu o specjalizowany układ KR1211EU1. Jest to generator impulsów, które są usuwane z wyjść 6 i 4. Impulsy są przeciwfazowe, z krótkim odstępem czasu między nimi, aby zapobiec jednoczesnemu otwarciu obu kluczy. Mikroukład zasilany jest napięciem 9,5 V, które jest ustawiane przez stabilizator parametryczny na diodzie Zenera D814V.

Również w obwodzie znajdują się dwa tranzystory polowe dużej mocy - IRL2505 (VT1 i VT2). Mają bardzo niską rezystancję otwarcia kanału wyjściowego - około 0,008 oma, co jest porównywalne z rezystancją klucza mechanicznego. Dopuszczalny prąd stały wynosi do 104 A, prąd impulsowy do 360 A. Takie cechy faktycznie pozwalają uzyskać 220 V przy obciążeniu do 400 W. Tranzystory muszą być instalowane na grzejnikach (przy mocy do 200 W jest to możliwe bez nich).

Częstotliwość impulsów zależy od parametrów rezystora R1 i kondensatora C1, na wyjściu zamontowany jest kondensator C6 w celu tłumienia przepięć o wysokiej częstotliwości.

Lepiej jest wziąć gotowy transformator. W obwodzie jest on włączany odwrotnie - uzwojenie wtórne niskiego napięcia służy jako uzwojenie pierwotne, a napięcie jest usuwane z wtórnego wysokiego napięcia.

Możliwe zamienniki w podstawie elementu:

• Diodę Zenera D814V wskazaną w obwodzie można zastąpić dowolną diodą wytwarzającą 8-10 V. Na przykład KS 182, KS 191, KS 210.
• Jeśli nie ma kondensatorów C4 i C5 typu K50-35 przy 1000 μF, możesz wziąć cztery 5000 μF lub 4700 μF i połączyć je równolegle,
• Zamiast importowanego kondensatora C3 220m można dostarczyć domowy dowolnego typu o pojemności 100-500 µF i napięciu co najmniej 10 V.
• Transformator - dowolny o mocy od 10 W do 1000 W, ale jego moc musi być co najmniej dwukrotnie większa od planowanego obciążenia.

Podczas instalowania obwodów do podłączenia transformatora, tranzystorów i podłączenia do źródła 12 V konieczne jest użycie przewodów o dużym przekroju - prąd tutaj może osiągać wysokie wartości (przy mocy od 400 W do 40 A).

Falownik z wyjściem czystej fali sinusoidalnej

Obwody konwerterów dziennych są skomplikowane nawet dla doświadczonych radioamatorów, więc ich samodzielne wykonanie wcale nie jest łatwe. Przykład najprostszego obwodu znajduje się poniżej.

W takim przypadku łatwiej jest złożyć taki konwerter z gotowych desek. Jak – obejrzyj wideo.

Następny film pokazuje, jak zmontować przetwornicę 220 V z czystą falą sinusoidalną. Tylko napięcie wejściowe nie wynosi 12 V, ale 24 V.

W tym filmie dowiesz się, jak zmienić napięcie wejściowe, ale nadal uzyskać wymagane napięcie 220 V na wyjściu.

Przedstawiamy konwerter impulsów push-pull montowany na sterowniku TL494 PWM. Dzięki temu obwód jest dość prosty i łatwy do powtórzenia dla wielu radioamatorów. Na wyjściu znajdują się bardzo wydajne diody prostownicze, które podwajają napięcie. Można też zastosować przetwornicę napięcia bez diod - uzyskując napięcie przemienne. Na przykład w przypadku stateczników elektronicznych (przy zasilaniu przez LDS) stałe napięcie i polaryzacja przełączania nie mają znaczenia, ponieważ obwód statecznika ma na wejściu mostek diodowy. Schemat ideowy pokazano na rysunku - kliknij, aby powiększyć.

W przetwornicy 12-220 V zastosowano gotowy transformator obniżający wysokiej częstotliwości z zasilacza komputera AT lub ATX, jednak w naszej przetwornicy stanie się on transformatorem podwyższającym napięcie. Zazwyczaj transformatory te różnią się jedynie rozmiarem, a położenie pinów jest identyczne. Niedziałający zasilacz do komputera PC można znaleźć w każdym warsztacie komputerowym.

Działanie obwodu. Rezystor R1 ustala szerokość impulsów wyjściowych, R2 (wraz z C1) ustawia częstotliwość roboczą. Zmniejszamy rezystancję R1 - zwiększamy częstotliwość. Zwiększamy pojemność C1 - zmniejszamy częstotliwość. W przetwornicy napięcia stosujemy wydajne tranzystory polowe MOS, które charakteryzują się krótszymi czasami odpowiedzi i prostszymi obwodami sterującymi. IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N sprawdzają się tutaj równie dobrze.

Grzejnik nie jest potrzebny, ponieważ dłuższa praca nie powoduje zauważalnego nagrzewania się tranzystorów. A jeśli nadal chcesz je założyć na grzejnik, nie zwieraj kołnierzy obudów tranzystorów przez grzejnik! Użyj uszczelek izolacyjnych i podkładek tulejowych z zasilacza komputerowego. Jednak na pierwszy start grzejnik nie zaszkodzi; przynajmniej tranzystory nie spalą się od razu w przypadku błędów montażowych lub zwarcia na wyjściu.

Prawidłowo zmontowany obwód przetwornicy nie wymaga regulacji. Zaleca się stosowanie obudowy niemetalowej, aby zapobiec przebiciu obudowy pod wysokim napięciem. Podczas pracy z obwodem należy zachować ostrożność, ponieważ napięcie 220 V jest niebezpieczne!

Omów artykuł KONWERTER 12-220

Możesz dosłownie użyć złomu. Można nawet wziąć za podstawę jednostki z prostego zasilacza awaryjnego - tak naprawdę jest to podwójna przetwornica - najpierw napięcie jest obniżane do 12 V, aby mieć pewność, że akumulator będzie naładowany.

Następnie napięcie zwiększa się do 220 V, prąd jest przekształcany z bezpośredniego na przemienny. Takie urządzenia mogą służyć do zasilania sprzętu gospodarstwa domowego poza domem - wiertarek, szlifierek, telewizorów itp. Samodzielne wykonanie takiego urządzenia nie jest trudne, a jego koszt będzie niższy niż w przypadku podobnych urządzeń sprzedawanych w sklepach.

Zasada działania falownika

Druga nazwa konwertera to falownik. Zasadniczo jest to modulacja szerokości impulsu. Zasilanie jest dostarczane ze źródła stałego napięcia 12 woltów (w tym przypadku z akumulatora). Na wyjściu urządzenia pojawiają się impulsy, których cykl pracy się zmienia. Zależy od stosunku czasu, w którym napięcie jest obecne lub nieobecne. Gdy współczynnik wypełnienia jest równy jedności, na wyjściu występuje maksymalna wartość prądu. Wraz ze zmniejszaniem się cyklu pracy prąd maleje.

Napięcie wyjściowe w dowolnym momencie wynosi 220 V. Nawet najprostsza przetwornica 12 V na 220 V może pracować w szerokim zakresie częstotliwości - 50 kHz...5 MHz. Wszystko zależy od konkretnego schematu i zastosowanych w nim elementów. Częstotliwość napięcia jest bardzo wysoka, będzie destrukcyjna dla zasilania sprzętu gospodarstwa domowego. Aby zredukować ją do standardowej częstotliwości 50 Hz, konieczne jest zastosowanie specjalnie zaprojektowanych transformatorów. Modulator PWM umożliwia wytworzenie napięcia przemiennego z napięcia stałego o wymaganej częstotliwości.

System informacji zwrotnej

Gdy modulator PWM nie jest obciążony, współczynnik wypełnienia impulsów jest na minimalnym poziomie, wartość napięcia wynosi 220 V. Gdy tylko obciążenie zostanie podłączone do urządzenia, prąd gwałtownie wzrośnie, a napięcie spadnie , będzie to mniej niż 220 V. Jeśli zdecydujesz się wykonać konwerter napięcia z 12 na 220 woltów własnymi rękami, pamiętaj, aby wziąć pod uwagę obecność sprzężenia zwrotnego. Umożliwia porównanie napięcia wyjściowego z wartością odniesienia.

Jeśli występuje różnica napięć, do generatora wysyłany jest sygnał, który pozwala zwiększyć współczynnik wypełnienia impulsów. Dzięki temu systemowi możliwe jest osiągnięcie maksymalnej mocy wyjściowej i bardziej stabilnego napięcia. Po wyłączeniu obciążenia napięcie ponownie wzrasta powyżej 220 V – system sprzężenia zwrotnego rejestruje to i zmniejsza wartość współczynnika wypełnienia impulsów. I tak dalej, aż napięcie się wyrówna.

Praca z wyczerpaną baterią

Kiedy zmienia się cykl pracy i prąd wyjściowy, zwiększa się obciążenie zasilacza. Prowadzi to do jego rozładowania i spadku napięcia. A jeśli zastosowany zostanie system sprzężenia zwrotnego, zwiększa on cykl pracy sygnałów tak bardzo, jak to możliwe, czasem do maksimum - jedności. Własnoręcznie wykonane przetwornice napięcia 12/220 V bez sprzężenia zwrotnego bardzo silnie reagują na rozładowane akumulatory. Podczas pracy wartość napięcia wyjściowego koniecznie maleje.

Jeśli planujesz podłączyć sprzęt taki jak młynki, lampy elektryczne, bojlery czy czajniki, to zmniejszenie napięcia nie będzie miało wpływu na ich działanie. Ale jeśli do podłączenia sprzętu telewizyjnego, laptopów, komputerów, serwerów, wzmacniaczy potrzebny jest konwerter, sprzężenie zwrotne jest po prostu konieczne. Pozwala kompensować wszelkie skoki napięcia, co zapewni stabilną pracę urządzeń.

Wybór schematu

Aby wykonać konwerter napięcia 12/220 V własnymi rękami, musisz wybrać konkretny obwód. Ponadto pamiętaj, aby wziąć pod uwagę moc urządzeń, które planujesz do niego podłączyć. Oszacuj w przybliżeniu, jakie obciążenie będzie zasilane przez falownik. Pamiętaj, aby dodać kolejne 25% do otrzymanej mocy w rezerwie, nie będzie nadwyżki. Na podstawie uzyskanych danych możesz wybrać konkretny schemat. I oczywiście jednym z ważnych punktów jest

Jeśli planujesz zakup wszystkich komponentów, oceń swoje możliwości finansowe. Będziesz potrzebował wielu drogich elementów. Na szczęście prawie wszystkie można spotkać w nowoczesnej technologii – w zasilaczach bezprzerwowych, zasilaczach do komputerów i laptopów. Nawiasem mówiąc, jako przetwornicę napięcia można zastosować standardowy UPS, nie są nawet potrzebne żadne modyfikacje. Podłącz do niego mocniejszy akumulator i tyle. Ale będziesz musiał ładować akumulator z dodatkowego źródła zasilania - standardowe nie będzie w stanie wytworzyć wymaganej wartości prądu.

Elementy obwodu konwertera

Standardowa konstrukcja falownika do konwersji 12 V DC na 220 V AC składa się z następujących elementów, które można znaleźć w każdej nowoczesnej technologii:

1. Modulator PWM to specjalnie zaprojektowany mikrokontroler.
2. Pierścienie ferrytowe do produkcji transformatorów HF.
3. Tranzystory polowe mocy IGBT.
4. Kondensatory elektrolityczne.
5. Stałe opory różnych mocy.
6. Dławiki do filtrowania prądu.

Jeśli nie jesteś pewien swoich umiejętności, możesz samodzielnie złożyć konwerter za pomocą obwodu multiwibratora. Transformator do takiego urządzenia nadaje się z UPS lub zasilacza do telewizorów tranzystorowych. Urządzenie to ma jedną wadę – imponujące wymiary. Ale ustawienie go okazuje się znacznie łatwiejsze niż złożone konstrukcje pracujące z prądem o wysokiej częstotliwości.

Działanie falowników

Jeśli zdecydujesz się wykonać konwerter napięcia 12/220 własnymi rękami za pomocą prostego obwodu, jego moc może być niska. Ale to wystarczy do zasilania sprzętu gospodarstwa domowego. Ale jeśli moc przekracza 120 W, wówczas pobór prądu wzrasta do co najmniej 10 amperów. Dlatego też w przypadku użytkowania w samochodzie nie można go podłączyć do gniazda zapalniczki – stopią się wszystkie przewody i przepalą się bezpieczniki.

Dlatego falowniki samochodowe o mocy przekraczającej 120 W należy podłączyć do akumulatora za pomocą dodatkowego bezpiecznika i przekaźnika. Pamiętaj, aby ułożyć przewód od akumulatora do miejsca montażu falownika samochodowego. Do włączenia konwertera można użyć przełącznika kluczykowego lub przycisku połączonego z przekaźnikiem elektromagnetycznym - pozwala to na usunięcie dużego prądu ze elementów sterujących.

Podczas korzystania z urządzeń gospodarstwa domowego małej mocy często potrzebny jest konwerter napięcia od 12 do 220 woltów. Może to być laptop, ładowarka do telefonu komórkowego lub tabletu, a nawet telewizor z elementami LED.

W jakich przypadkach potrzebny jest konwerter napięcia?

1. Długotrwała awaria scentralizowanego zasilania.
2. Zasilanie awaryjne elektroniki kotła gazowego.
3. Brak sieci domowej 220V (działka na odludziu, garaż spółdzielczy).
4. Samochód.
5. Parking turystyczny (jeśli to możliwe, zabierz ze sobą akumulator 12 V).

We wszystkich tych przypadkach wystarczy mieć naładowany akumulator i będzie można w pełni korzystać z sieciowego sprzętu elektrycznego.

notatka

Ważny! Pobór mocy urządzenia nie powinien przekraczać kilkuset watów. Mocniejsze urządzenia szybko rozładują baterię wykorzystywaną jako dawca.

Aby być uczciwym, zauważamy, że do użytku w samochodzie są zasilacze i ładowarki podłączone do sieci pokładowej 12 V. Wykonane są w formie złącza podłączanego do gniazda zapalniczki.

Jeśli jednak masz kilka gadżetów, będziesz musiał wydać pieniądze na zakup tej samej liczby ładowarek. A mając jeden konwerter od 12 do 220, zapewnisz sobie pełną wszechstronność połączenia.

W sprzedaży dostępna jest szeroka gama gotowych konwerterów. Moc waha się od 150 W do kilku kilowatów. Oczywiście do każdego zasilania odbiornika należy dobrać odpowiedni akumulator.

Trzeba też dokładnie zapoznać się ze specyfikacją techniczną – często w celach reklamowych producenci podają na opakowaniach moc szczytową, jaką przetwornica jest w stanie wytrzymać zaledwie przez kilka sekund. Moc robocza jest zazwyczaj o 25–30% niższa.

Rodzaje konwerterów 12 do 220 woltów

Aby dokonać właściwego wyboru, zapoznaj się z głównymi typami przetwornic napięcia prezentowanymi na rynku artykułów elektrycznych:

Zgodnie z przebiegiem napięcia wyjściowego

Urządzenia dzielą się na czysty sinus i zmodyfikowany sinus. Różnicę w kształcie sygnału widać na ilustracji.

Faktem jest, że falowniki działają inaczej niż alternatory. Na wejście urządzenia doprowadzany jest prąd stały o określonej wielkości.

Najpierw przekształca się go w impulsowy (w celu zapewnienia działania transformatora podwyższającego napięcie), następnie z powstałego prądu pulsacyjnego tworzy się krzywa sinusoidalna, znana większości odbiorców napięcia przemiennego 220 woltów.