Как 12 вольт переменного сделать постоянный. Преобразователь напряжения своими руками

Т.к иногда происходит выключение электроэнергии возникает необходимость в других источниках питания. Я некоторое время работал с различными схемами преобразователей с 12 В АКБ в переменное 220 В, частотой 50 Гц на различную мощность нагрузки, поэтому возникла возможность питать как лампы (свет в квартире), так и различную аппаратуру. Выключал автоматические пробки на счетчике, отключал холодильник, и у меня в квартире горел свет и работала радиоаппаратура, так как в розетку включал вход преобразователя (рис.1). Более мощная схема показана на рис.2. Для еще большей мощности можно применить схему с параллельным соединением транзисторов (рис.3)

Принцип работы преобразователя: во первых это трансформатор, к первичной обмотке которого обычно подсоединены два ключа, которые поочередно отпираются и запираются. В результате чего начинает работать либо левая, либо правая часть обмотки. В один момент ток следует в одну сторону по первой обмотке, в другой момент в противоположную по второй. При этом во вторичной обмотке индуцируется ток, поочередно меняя направление тока, в зависимости от того, какая из первичных обмоток активна. На выходе устройства мы увидим ступенчатую (а) или апрокисмированую синусоиду (б) , а не плавную (в) , но это особо не принципиально. Более дорогие инверторы позволяют получать на выходе и синусоидальную форму выходного напряжения (в).

Конструктивно преобразователи деляться в зависимости от выходной мощности. Если инвертор с мощностью до 150 ватт можно легко собрать из подручных радиокомпонентов, то для получения более высокой мощности придеться повозиться. Рассмотрим для начала, простую схему мощностью не выше 100 ватт:

DA1 КР1211ЕУ1 - 1, DA2 78L06 Интегральный стабилизатор, VT1,VT2 КТ3107А, VT3 KT3102A, VT4,VT5 IRZ44 Полевой транзистор, VD1,VD2 КД522А, VD3 LED 5мм,G Светодиод зелёный, VD4 LED 5мм,R Светодиод красный, R1 1,1MОм; 1,2МОм; 1,3МОм, R2,R4 3,9 кОм, R3,R13 6,2 кОм, R5 10 кОм, R6 9,1 кОм, R7 100 кОм, R8 2,2 кОм, R16 1,8 кОм, R9,R10 0,1 Ом 5 Вт, R11 1,0 кОм, R12,R17 620 Ом, R18 82 кОм 2 Вт, R14,R15 100 Ом, R19 1,2 кОм, C1 1000 пФ, C2,C3 0,1 мкФ, C4 1000мкФ 16В, C5 10 мкФ 16В, C6,C7 0,047 мкФ, C8 10000 мкФ 16В,C9 0,047 мкФ 400В - 1

От стандартной автомобильной батареи такая схема может питать устройство мощностью 100 ватт в течение 5-6 часов. В роли задающего генератора применяется специализированная микросхема КР1211ЕУ1. Она содержит тактовый генератор, частота следования которого задается постоянной времени цепи, подсоеденяемой к седьмому выводу микросборки. Выходные импульсы с генератора открывают по очереди полевые транзисторы VT4, VT5, которые генерируют в первичной обмотке трансформатора T1 переменный ток, на вторичной обмотки формируется выходное переменное напряжение близкое по форме к сетевому.

Питание для DA1 идет от интегрального стабилизатора DA2, о чем сигнализирует светодиодом VD3. Частота формируемого переменного напряжения задается сопротивлением R1 и емкостью C1. В роли датчика перегрузки играют сопротивления R9 и R10. Следующий по ним ток создаёт падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT2. При перегрузке VT2 открывается и через R6, R5 на вывод 1 следует напряжение высокого уровня. Пороговая величина тока срабатывания защиты задается номиналами R8, R11 и для данной конструкции будет около 10 А.

При пониженном напряжении открывается VT1. Ток идущий через него и сопротивления R4, R5 создаёт на первом выводе DA1 напряжение высокого уровня. VT4, VT5 должны быть монтируются на радиаторы площадью 30-50 кв. см. В роли трансформатора подойдет любой понижающий трансформатор мощностью не ниже 150 Вт.

Провода, соединяющиеинвертор с источником питания должны быть сечением 2,5 кв. мм. Сопротивление R19 устанавливается непосредственно на выводах емкости С8, а R19, C9 устанавливаются на клеммах Т1. В качестве тумблера SW1 применяем автомат на 16 А.

Хочу представить два не сложных варианта схем инверторов 12-220 Воль. Базой которых является высокоточный одноканальный ШИМ контроллере UC3845 . Он вполне мощный, и его хватает для раскачки силовых полевых ключей без использования схемы драйвера.

Входных напряжение должно лежать в пределах 9-18. Конденсатор и резистор C1-R2 являются времязадающей цепью, их подбором задают нужную рабочую частоту внутреннего генератора.

Силовым элементом схемы является мощный полевой транзистор IRF3205, в случае необходимости его можно заменить на IRL3705 или IRFZ44, IRFZ48. Учтите, что основная нагрузка ложиться на силовой транзистор, поэтому его необходимо разместить на радиаторе.

Трансформатор был позаимствован из 12-Вольтовых галогенных ламп. Никаких перемоток не делал, просто обмотку на 12 вольт из восьми витков, намотана двумя жилами провода 0,8-1 мм) подсоединил в качестве первичной, а сетевую обмотку из 85 витков провода 0,4-0,6 мм в роли вторичной.

Учтите, что на выходах этих схем будет напряжение 200-260 Вольт, но частота будет отличаться от 50 Герц.

Выходная мощность 300 Ватт. Основа устройства - задающий генератор с частотой 100 Гц, кна микросхеме TL494. Драйвер выполнен на биполярных транзисторах VT1, VT2. он раскачивает выходной каскада, выполненный на мощных полевых транзисторах VT3, VT4. Этот каскад нагружен трансформатором. Вторичная обмотка трансформатора с емкостью и нагрузкой образуют колебательный контур с резанансной частотой 50 Гц.

- $75.79 + $7.71 доставка в РФ

Здравствуйте. Сегодня я расскажу про достаточно мощный преобразователь (инвертор) с 12 вольт постоянного тока в 220 вольт переменного. Заявленная мощность этого преобразователя составляет аж 3000 Вт. Так это или нет попробую показать в обзоре.
Также в обзоре будет разборка, подробное рассмотрение всех внутренностей, тестирование.
Покупался сабж за $55.38 + $19.57 доставка, всего $74.95. Сейчас получается слегка дороже.
Заинтересовавшихся прошу…

Мотивация:
Для чего мне понадобился этот инвертор? Дело в том, что машина у меня стоит во дворе многоквартирного дома без гаража и банально пропылесосить я её не могу. Пробовал использовать автомобильный 12 вольтовый пылесос, но по большому счёту это игрушка. Вот и решил посмотреть в сторону подобных преобразователей. Пылесос у меня 1500 ваттный, поэтому решил взять инвертор с 2 запасом по мощности.

Упаковка и комплектация:
Посылка пришла почтой EMS, однако это не спасло её от «профессиональных» действий работников Почты России. Такое ощущение, что посылку не просто кидали, а по ней ходили ногами. Но металлической корпус инвертора почти не пострадал.

Комплектация самая аскетичная: инвертор, 2 коротеньких кабеля, инструкция на английском и китайском языках.

Инвертор:
Габаритные размеры инвертора составляют: 28х15х7 см;
Вес около 2 кг.
Инвертор выполнен в алюминиевом корпусе, на одном торце которого находятся силовые клеммы для подключения 12 вольт, а также 2 вентилятора. На втором торце розетка для подключения нагрузки, выключатель питания, 2 светодиода (зелёный и красный), гнездо USB. Зеленый светодиод светится при нормальном режиме работы инвертора, красный при срабатывании одной из защит. Также, вместе со свечением красного светодиода, инвертор издаёт достаточно громкий и противный писк.
Защита срабатывает в следующих случаях:
- выход питающего напряжения из диапазона 10-15В;
- перегрев инвертора;
- перегрузка инвертора.

Разборка:
Чтобы разобрать корпус инвертора, необходимо открутить 8 винтов с торцов (по 4 с каждого) и снять верхнюю часть корпуса.

Поблочно внутреннюю начинку устройства можно представить следующим образом:

Теперь опишу словами. На входе инвертора стоит 4 преобразователя с 12 вольт постоянного тока в 300 вольт постоянного тока. Все эти 4 преобразователя подключены параллельно. Каждый преобразователь состоит из 2 полевых транзисторов CMP1405, повышающего трансформатора и двухполупериодного выпрямителя на диодах UF2004. Транзисторы достаточно мощные (максимальный ток стока 140 ампер), а вот с диодами не так всё хорошо. Диоды всего 2 амперные. Но т.к. в диодном мосте они работают попеременно, то по идее максимальный выходной ток каждого из 4 преобразователей составляет 4 ампера. Т.е. 16 ампер с 4 преобразователей. Т.е. общая выходная мощность составляет аж 4800 Вт. Вроде бы тоже с запасом.

Управляет работой полевых транзисторов всех преобразователей генератор на микросхеме TL494

Итак, на выходе 4 описанных выше преобразователей, получается 300 вольт постоянного тока. Чтобы превратить его в переменный ток, используется ещё один преобразователь, с постоянного тока в переменный. Сделан он также на микросхемеTL494, к выходу которого подключен мостовой усилитель из 4 полевых транзисторов R6025ANZ

Максимальный ток стока этих транзисторов составляет 25 ампер, а если учесть, что транзисторы работают тоже попеременно, то и здесь мы имеем очень большой запас по мощности.
Ну что же, основные части «начинки» разобраны, но ничего не сказано про USB разъём. Этот разъём может быть использован для зарядки различных USB устройств, однако 5 вольт для него вырабатывается обычным линейным стабилизатором 7805, на котором нет даже радиатора, поэтому подключать к этому гнезду что-либо мало мальски прожорливое, я бы не рекомендовал.

Тестирование:
Для начала продемонстрирую форму сигнала на выходе инвертора

Это так называемая «модифицированная синусоида». Большинство подобных преобразователей и различных источников бесперебойного питания на выходе выдают переменный ток именно с такой формой сигнала. Получить такой переменный ток гораздо проще и дешевле, чем «чистую синусоиду», и в качестве нагрузки можно использовать большинство современных электрических приборов. Исключение составляют различные нагрузки с индуктивной составляющей, например асинхронные электродвигатели, трансформаторы и др. Импульсные блоки питания и коллекторные двигатели прекрасно работают даже от постоянного тока, поэтому хорошо «переваривают» и «модифицированную синусоиду».
Пора переходить к самому тестированию. Для этого инвертор был подключен непосредственно к аккумулятору автомобиля, правда через 4-х метровые удлинительные провода, т.к. штатные провода очень короткие и без «крокодилов» на концах. В качестве нагрузки использовался пылесос мощностью 1500 Вт.
При проверке работы с заглушенным двигателем, пылесос работал с перебоями, т.к. до входа инвертора доходило менее 10 вольт (остальное падало на проводах), и инвертор отключался по защите. При заведенном двигателе напряжение на входе инвертора держалось в районе 10,8 вольта, на выходе 207 вольт, пылесос работал отлично.

Видеообзор:
В видеообзоре распаковка, разборка, тестирование обозреваемого инвертора.

Итог:
Инвертор вполне работоспособен, и может быть использован по своему прямому назначению. Мне не понравились входные провода, я их удлиню и оснащу «крокодилами».

Высокая продуктивность переменного тока, в отличие от постоянного, подтверждается на протяжении длительного времени не только теоретическим способом, но и практическим. Однако иногда возникают некоторые трудности, когда есть доступ к постоянному току, а переменный добыть невозможно. Именно в таких ситуациях возникает идея о создании преобразователя напряжения для дома.

По сути, электрический ток – это направленное перемещение электрически заряженных частичек, спровоцированное влиянием электрического поля. В электролитах они называются ионами (анионы и катионы), в проводниках и полупроводниках такими частичками являются электроны.

Среди общего понимания сути электричества выделяют отдельное направление, которое называется ток смещения. Его ход определяется в процессе заряда емкости, иначе говоря, в трансформации разницы потенциалов между обкладками. Ток проходит сквозь конденсатор, однако в этом месте никакого перемещения частиц не происходит.

В природе существует 2 вида тока:

во время действия постоянного тока происходит колебание его величины, но при этом он не видоизменяет своего знака на протяжении длительного времени;
переменный ток может время от времени изменяться по своей величине и по своему знаку. В этом виде тока следует вычленить два полупериода – отрицательный и положительный. Все, что выше нулевого уровня принадлежит к положительному полупериоду, а ниже – к отрицательному.

Что такое преобразователь напряжения, его назначение, функция

Преобразователем электрической энергии называется электротехнический прибор, который рассчитан на преобразование величин электрического тока (частоты, напряжение, количество фаз, виды сигнала). Для конструкции преобразователя широко применяются полупроводниковые приборы, так как они гарантируют высокий коэффициент полезного действия.

Преобразователи напряжения появились почти одновременно с генераторами электрического тока, так как сразу стало понятно, что следует использовать разные параметры напряжений для определенного типа устройства.

С помощью трансформатора происходит преобразование переменного тока, поэтому существуют повышающие и понижающие преобразователи. Этот процесс выполняется по причине промежуточной конверсии постоянного напряжения в переменное.

Виды преобразователя напряжения

Преобразователи напряжения делятся на два основных вида – это выпрямители и инверторы. Соответственно первые переменный ток преобразуют в постоянный, а вторые – постоянный ток в переменный.

В быту преобразователи используются практически повсеместно, начиная от дросселей, зажигающих ДРЛ, ДРИТ, ДНАТ и подобные им лампы уличного или тепличного освещения.

Также устройства обратного действия применяются для того, чтобы была возможность использовать бытовые приборы, которые работают от сети переменного тока, при отсутствии постоянного его источника (например, автомобильный инвертор). Ниже вы сможете узнать о том, как сделать преобразователь напряжения.

Характеристика видов преобразователя напряжения:

Преобразователи напряжения своими руками

При наличии правильных схем в домашних условиях можно собрать любое устройство, в том числе выпрямитель и инвертор. В этом случае нужно грамотно применить все полученные знания и сделать преобразователь напряжения своими руками.

Создание простого преобразователя напряжения своими руками

Для повышающего преобразователя напряжения вам понадобятся несколько доступных по цене компонентов.

Используйте обычный мультивибратор в качестве распределителя. В отличие от других современных высокоточных распределителей на основе микросхем, мультивибратор находится на несколько ступеней ниже, т.е. слабее. Однако для применения инвертора среди широких масс, он вполне подходит. Функционирование мультивибратора является стабильным, поэтому довольно редко случаются неполадки при входном напряжении, а также при жестких погодных условиях.
Приобретайте уже собранный трансформатор от UPS, объем сердечника которого дает возможность сбросить около 300 ватт входной мощности.
Этот трансформатор состоит из двух исходных обмоток, каждая на 7 В, а также сетевую обмотку на 220 В. Провод первичной обработки должен составлять не больше 2,5 мм. Схема преобразователя напряжения представлена ниже.

Единственным недостатком этой схемы является отсутствие защиты на входе и выходе электрического тока, поэтому при возникновении короткого замыкания и перезагрузки, полевые ключи могут начать перегреваться, и длиться это будет до тех пор, пока они не выйдут из строя.

Однако достоинств в ней достаточно много:

нетрудный ремонт;
минимальные финансовые затраты;
небольшой размер платы;
функционирование даже при плохой погоде;
широкое наличие используемых элементов;
50 Гц на выходе.

Создание простого выпрямителя напряжения своими руками

Схема абсолютно любого понижающего преобразователя напряжения (выпрямитель) состоит из 3 главных компонентов:

выпрямительный элемент, который имеет только одну ограниченную проводимость. Она служит для изменения напряжения из переменного в импульсный;
силовой трансформатор является прибором для повышения и понижения напряжения сети, к которой он подключен, и электрической развязки сети от аппаратуры;
устройство для фильтрации импульсного напряжения.

Как правило, основой для всех подобных приборов является трансформатор. Он бывает переносным и стационарным (огромная постройка для стабилизации высокого напряжения, которое подается с электростанции). В основе любого трансформатора лежат две катушки для создания индуктивной электромагнитной связи. Если объяснять этот процесс простыми словами, то ток дается сначала на 1 из 2-х катушек, заряжая ее, после этого возникает нужное электромагнитное поле, передающее заряд на 2 катушку, откуда электричество идет дальше.
Для корректировки напряжения используйте устройство, которое называется реостат.
Настраивать его своими руками несподручно, поэтому лучше поставить к нему небольшую микросхему, которая способна стабилизировать напряжение. На ней будет фиксироваться направление движения тока после того, как он выйдет из трансформатора.
Приобретите 12-16 конденсаторов равной вместимости для выведения тока из трансформатора. Они собирают ток в одном месте и выдают его более равномерным.
Присоедините конденсаторы к реостату. Для получения более мягкого выравнивания следует установить несколько реостатов в параллели.
После объединения в один поток на этапе конденсаторов, разделите цепь на несколько отдельных веток, которые подключаются к реостату. Для этого используйте формулу R/количество реостатов, согласно которой каждый реостат имеет сопротивление в определенное количество Ом.
После этого цепь объединяется заново в один поток и отводится на диод, который подключен к обычной домашней розетке.
Все заданные действия принадлежат к проводу с фазой, его нужно просто подсоединить к розетке.

Этот способ сборки обычного выпрямителя является достаточно устарелым, поэтому для повышения эффективности существует прибор с функцией защитного отключения (УЗО). В нем ток также идет от трансформатора на УЗО, а ноль соответственно подключается к нему. В том случае, если произойдет скачок напряжения, то УЗО автоматически отсоединит цепь, и бытовая техника не получит никаких повреждений. После исправления неполадок в сети, трансформатор будет продолжать работать дальше в обычном режиме.

Если вы хотите собрать понижающий преобразователь напряжения, то вам понадобится обычный трансформатор, вторая катушка которого обмотана более толстой медной проволокой. В противном случае трансформатор выйдет из строя сразу же.

В случаях слишком высокого напряжения необходимо использовать понижающий трансформатор. Собрать его можно по аналогии, за тем исключением, что обмотку на второй катушке следует сделать из более толстой проволоки, иначе все устройство сгорит. Существуют также универсальные приборы понижающе-повышающего типа.

Самодельные преобразователи напряжения может сделать даже школьник. Это простые устройства недорогой, но качественной сборки. Однако не стоит забывать о мерах безопасности в работе с электричеством.