Преобразователь напряжения 12В в 220В - Преобразователи напряжения (инверторы) - Источники питания

Взяться за создание преобразователя напряжения (ПН) заставили меня наши сельские электросети.

В преобразователе (рис.1) зарядное устройство (ЗУ) для аккумуляторов можно выполнить по любой схеме — все зависит от возможностей радиолюбителя. Главное — чтобы ЗУ работало в автоматическом режиме и не допускало перезаряда аккумуляторов. Желательно иметь стабилизатор напряжения (СН). Нужно также аварийное устройство защиты УЗ, которое при выходе сетевого напряжения (Uc) за пределы нормы отключает нагрузку и включает преобразователь напряжения. Реле К1 — на номинальное напряжение 220 В, его контакты должны коммутировать ток 2...10 А.

Преобразователь напряжения (рис.2) подключен к аккумулятору (6СТ-55, 6СТ-132) через доработанный однофазный автомат SA1. В нем снята тепловая защита из-за довольно большого сопротивления ее узла. Можно использовать для коммутации автомобильное реле (12 В, 30 А) с предохранителем. Если включить обмотку реле через диод (рис.3), получится защита от переполюсовки. Сечение проводов между аккумулятором и ПН, в самом ПН между коллекторами VT1, VT2 и Т1 должно быть не менее 9 мм2.

Схема платы показана на рис.4. В прототипе наблюдался эффект автоколебаний под нагрузкой. Если Ua падает ниже 10,5 В — ПН отключается. Далее без нагрузки Ua возрастает, ПН опять включается и снова отключается. Для устранения таких автоколебаний я поставил "защелку" на DD2.2 и VT5, которая обеспечивает отключение питания задающего генератора (ЗГ). Чтобы выходные транзисторы переключались без сквозных токов, ввел паузу между выходными импульсами с помощью цепочек R6-C6 и R7-C7. Транзисторы VT1 и VT2 обеспечивают защиту выходных транзисторов от пробоя при перегрузке (коротком замыкании) выхода. Триггеры Шмидта DD1.3, DD1.4 и DD1.5, DD1.6 формируют прямоугольные импульсы. DD2.1 обеспечивает одинаковую их длительность для обоих плеч преобразователя. Пары транзисторов VT6, VT8 и VT7, VT9 — усилители тока для выходных транзисторов (VT1 и VT2 на рис.2).

Импульсы частотой 50 Гц поступают на базы этих транзисторов, которые попеременно подключают первичную обмотку Т1 к аккумулятору. Импульсы обратного тока через возвратные диоды VD6 и VD7 "сбрасываются" в конденсатор С1, который должен быть как можно большей емкости. Его можно собрать в виде блока из 10...25 конденсаторов емкостью 4700 мкФ с рабочим напряжением 16...25 В.

На выходе Т1 — переменное напряжение прямоугольной формы. Амплитудное значение прямоугольного напряжения по величине находится между амплитудным и средним значением синусоидального напряжения, поэтому обычный вольтметр покажет большее напряжение. А так как почти все нагрузки включаются через диодный мост с фильтрующим конденсатором, реальное напряжение измеряет вольтметр, выполненный по этой же схеме (рис.5).

Коэффициент трансформации (Ктр) силового трансформатора Т1 (рис.2) — 21...22. Он зависит от Uкэнас силовых транзисторов VT1 и VT2 и падения напряжения на эмиттерных резисторах R6 и R7. Теоретически его вычислить не удалось, в литературе тоже ничего подходящего не нашел. Я его подобрал экспериментально после неоднократной перемотки трансформатора. Диаметр провода обмоток — чем больше, тем лучше. Лишь бы "окно" трансформатора позволяло, поэтому П-образный сердечник трансформатора удобней — в нем больше места на обмотки. Нагрев трансформатора в схеме преобразователя должен быть минимальным — это потери напряжения.

Для Ш-образного сердечника сечением 3,5 см2, первичные обмотки Iа и Iб — по 20 витков плоского провода 4,5 x 2 (9 мм2). Вторичная (сетевая) обмотка содержит 460 витков провода диаметром 1,0 мм с тремя отводами через 20 витков. Ктр получается равным 20, 21, 22, 23, но лучше сделать 6 отводов через 10 витков. Старый трансформатор перематывать опасно — легко повреждается изоляция провода, поэтому первичную обмотку при переделке можно наматывать поверх вторичной.

В качестве силовых можно использовать биполярные или полевые транзисторы, включив их блоками по несколько штук (рис.6) — в зависимости от необходимого тока первичной обмотки. Для схемы на биполярных транзисторах (рис.6а) Imax = 160...200 А, и подбор транзисторов можно не производить. Недостаток схемы — большое падение напряжения на транзисторах, поэтому их нужно устанавливать на радиатор (Ктр = 22). В схеме рис.6б используется несколько полевых транзисторов. Преимущества этой схемы — малое падение напряжения на транзисторах и очень малые потери мощности на управление (Ктр = 21).

Для аварийного освещения лучше взять автомобильные лампочки и провести отдельную проводку. В схеме ПН предусмотрены два варианта. Первый — перемычка между клеммами 1 и 2 (рис.2), свет включается выключателем S1. Второй (перемычка между клеммами 2 и 3) — при выключении основного освещения сразу же включается аварийное.

При эксплуатации предлагаемого ПН превращать прямоугольное напряжение в синусоидальное я не пытался, поскольку основные нагрузки у меня были с импульсными модулями питания. А маломощные проверил. Они нормально работают, и трансформаторы не греются, только начинают "стучать". Основные потребители — телевизор и видеомагнитофон — пришлось дорабатывать. В телевизоре петлю размагничивания включил через выключатель, а вместо штатного токоограничительного резистора поставил в МП терморезистор (ТР10-430-0,8). В видеомагнитофоне также поставил терморезистор (ТР10-1200-0,4). Особенность данных терморезисторов — большое сопротивление (первое число в маркировке — сопротивление, второе — ток) в холодном состоянии. При протекании тока они нагреваются, и сопротивление уменьшается (единицы Ом). Это устраняет броски тока при зарядке конденсаторов и позволяет поставить предохранители на меньший ток. А самое главное — преобразователь "вытягивает" подключение холодного телевизора. Если телевизор без доработки хотя бы на несколько секунд отключался, включить его при работе от ПН было невозможно.

Суммарная мощность нагрузки ПН — примерно 200 Вт. Напряжение аккумулятора равно 10,5...13,8 В. Напряжение на выходе ПН составляет 180..242 В. Для дальнейшего улучшения схемы желательно поставить стабилизатор напряжения.

E-mail отправителя *:
Причина:	Такая схема уже есть на сайте Ненужный материал на сайте! Я против размещения этой статьи на сайте. В комментариях спам или нец-ая брань. Требую удаления материала.
Текст сообщения *:
Номер схемы или Url *: