Invertorové obvody – měniče napětí od 12 do 220 Voltů
Někdy, při absenci síťového vedení, je nutné napájet domácí elektrické spotřebiče z palubní sítě vozidla. V literatuře je popsáno mnoho jednoduchých měničů od 12 do 220 V, ale pracujících na vyšší frekvenci napájecího napětí.
To je ještě přijatelné pro žárovku nebo elektronický rybářský prut, ale ne všechny domácí spotřebiče určené pro síťovou frekvenci 50 Hz mohou pracovat na vyšších frekvencích.
Navíc mnoho publikovaných obvodů nemá ochranu proti přetížení výstupu. K tomuto měniči lze připojit jakékoli domácí spotřebiče s výkonem do 100 W (lze zvýšit použitím výkonnějšího transformátoru).
Obvodový diagram
Navrhovaný obvod měniče pracuje na frekvenci 50 Hz a má nadproudovou ochranu. Tento převodník navíc vytváří tvar výstupního signálu, který se blíží sinusovce, což snižuje úroveň vysokofrekvenčních harmonických (rušení). Zařízení je sestaveno na mikroobvodu 1114EU4 (importovaný analog TL494CN), speciálně navrženém pro pulzní napájecí zdroje. To umožňuje snížit počet použitých dílů a zjednodušit obvod.
Uvnitř mikroobvodu se nachází autogenerátor s obvodem pro získávání výstupních impulsů s modulací šířky impulsů a také řada přídavných jednotek, které poskytují jeho rozšířené možnosti.
Výstupní klíče mikroobvodu jsou navrženy pro proud nepřesahující 200 mA a za účelem řízení většího výkonu jsou výstupní impulsy posílány na báze klíčových tranzistorů VT1, VT2.
Dioda VD1 zabraňuje poškození obvodu při špatné polaritě napájení (spálí se pouze vstupní pojistka FU1). Proudová ochrana při 1 A se nastavuje rezistorem R10.
Tím se zabrání poškození převodníku v případě přetížení nebo zkratu na výstupu, protože obvod začne snižovat výstupní napětí a přepne se do režimu stabilizace proudu.
Převodník nemá zpětnou vazbu na výstupní napětí, protože praktické provozní zkušenosti ukazují, že se při změně výkonu připojené zátěže mírně mění a nepřekračuje povolený rozsah 190. 240 V.
Seřízení zařízení začíná odpojením transformátoru nastavením frekvence hlavního oscilátoru na 100 Hz pomocí časovacího obvodu složeného z rezistoru R1 a kondenzátoru C4. Protože mikroobvod má výstup push-pull, výstupní frekvence je rovna polovině frekvence autogenerátoru (50 Hz na výstupech 8 a 11).
Rezistor R7 upravuje tvar výstupních impulsů mikroobvodu podle schématu na Obr. 2. Poté se připojí transformátor a při napájení obvodu napětím z 12V zdroje se nastaví rezistor R7 na jmenovité napětí v sekundárním obvodu 220 V (měřeno ručičkovým měřicím přístrojem).
To se provádí s připojenou zátěží 25 W. Obvod rezistoru R60 a kondenzátoru C12 může vyžadovat výběr jmenovitých hodnot, aby se eliminovaly rázy v transformátoru na frontách signálu během přechodových procesů během přepínání proudu.
Převodník při volnoběhu nespotřebovává více než 1 A a se zátěží se proud zvyšuje úměrně výkonu.
Rýže. 1. Schematické schéma pulzního měniče napětí z 12V na 220V 50Hz.
Rýže. 2. Schéma zapojení.
Tranzistory jsou namontovány na radiátoru o ploše nejméně 300 cm2. Transformátor T1 bude muset být vyroben nezávisle. Použité magnetické jádro je typu PLM27x40-73 nebo podobné.
Vinutí I a II obsahuje 14 závitů drátu PEL-2 o průměru 2 mm; Vinutí III obsahuje 700 závitů drátu o průměru 0,5 mm. Vinutí I a II musí být symetrické – tato podmínka je snadno splněna, když jsou navinuta současně (se dvěma dráty najednou).
Pojistka 10A může být vyrobena z měděného drátu o průměru 0,25 mm. Také další měniče napětí Střídače 12v 220v a jejich obvody naleznete v dalších publikacích zde.
Měnič (v úzkém elektrotechnickém smyslu slova) je zařízení pro přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý se změnou velikosti efektivní hodnoty napětí. V ještě užším provedení – stejnosměrný měnič napětí (12, 24 nebo 48 V) na 220 V AC.
A konečně v radikálně úzkém smyslu – mašinka, která vám umožní napájet různé domácí spotřebiče určené pro napájení ze sítě z autobaterie, a zkrátka – velmi užitečný a snadno použitelný gadget!
Na základě tvaru výstupního napětí se střídače dělí na následující typy:
Obvod znázorněný na obr. 1, stejně jako komentáře k němu, jsou vypůjčeny z knihy „Practical Circuit Design“ od M. A. Shustova, část „Napěťové měniče“. Obr Obvod jednoduchého měniče napětí 220 V, 50 Hz „Maximální výstupní výkon měniče je 100 W, účinnost až 50 %. Hlavní oscilátor je vyroben podle obvodu tradičního symetrického multivibrátoru, vyrobeného na tranzistorech VT1 a VT2 (KT815). Koncové stupně měniče jsou sestaveny pomocí kompozitních tranzistorů VT3 a VT4 (KT825). Tyto tranzistory jsou instalovány bez izolačních těsnění na společném radiátoru.
Zařízení odebírá proud až 20 A z baterie Jako výkonový transformátor byl použit již hotový síťový transformátor 100 W (průřez střední části železného jádra cca 10 cm2). Měl by mít dvě sekundární vinutí, každé s jmenovitým proudem 8V/10A. Aby byla pracovní frekvence hlavního oscilátoru rovna 50 Hz, jsou zvoleny hodnoty rezistorů R1 a R2″.
Vzhledem k tomu, že multivibrátor generuje meandr se zablokovanými okraji a výkonné emitorové sledovače tento tvar opakují, bude v zátěži proudit střídavý proud připomínající tvar sinusoidy a nejsou nutná žádná další vyhlazovací opatření. Účinnost měniče lze výrazně zvýšit, pokud jsou tranzistory pracující ve spínacím režimu použity jako výkonové stupně spíše než opakovače napětí.
Tato úprava převodníku je na obr. 2. Obr.
Obr Obvod jednoduchého měniče napětí se zvýšenou účinností Princip činnosti převodníku je stejný jako u předchozího zařízení. Hlavní generátor (T1, T2) generuje dvě parafázová napětí s frekvencí 50 Hz. Napětí z výstupů hlavního oscilátoru jsou přiváděna do dvou klíčových stupňů stejného typu (T3, T4), které spínají napětí na primárním vinutí transformátoru. Vzhledem k tomu, že multivibrátor generuje obdélníkovou vlnu s blokovanými hranami, klíčové tranzistory pracují s určitým zpožděním, což způsobuje vytvoření určitého druhu modifikovaného sinusového napětí na výstupu měniče. S prvky uvedenými ve schématu je výstupní výkon měniče asi 200 W. Dalšího zvýšení účinnosti a výkonu invertoru lze dosáhnout jednoduchou výměnou bipolárních klíčových prvků za vysoce výkonné tranzistory MOSFET, jak je znázorněno na obr. 2.
Četné a velmi oblíbené invertorové obvody, postavené na specializovaných mikroobvodech pro spínání napájecích zdrojů (např. TL494, TL594 atd.) mají tyto výhody: vysoká účinnost a neméně vysoká frekvenční stabilita, málo závislá na napájecím napětí a vnějších podmínkách. Uveďme jako příklad podobný obvod pulzního měniče napětí +12V až ~220V o výkonu 100W, publikovaný v časopise „Radioconstructor“ 07, 2017. Obr Obvod pulsního měniče napětí +12V až ~220V „Ekvivalentní generační frekvence je 50 Hz a je dána hodnotou odporu rezistoru R5 a kapacitou kondenzátoru C5. Rezistor R4 reguluje pracovní cyklus výstupních impulsů. Mohou regulovat výstupní napětí.
Na výstupech mikroobvodu (piny 9 a 10) se uvolňují protifázové pulsy, vzájemně mírně zpožděné, aby v spínacích okamžicích nezpůsobil průchozí proud v obvodu koncového stupně. Impulzy jsou přiváděny do výkonných klíčových tranzistorů s efektem pole VT1 a VT2. Diody VD2 a VD3 chrání tyto tranzistory před emisemi negativního EMF na primárním vinutí pulzního transformátoru T1. Transformátor T1 je hotový nízkofrekvenční výkonový transformátor o jmenovitém výkonu 100W s jedním primárním vinutím na 220V a sekundárním vinutím na 18V s odbočkou ze středu. Vyzkoušet můžete i transformátor se sekundárním vinutím 12V se středovou odbočkou nebo 24V se středovou odbočkou. Ale ve druhém případě se obávám, že výstupní napětí bude o něco nižší než 220V.
Transformátor je zapnutý „zezadu dopředu“, to znamená, že jeho sekundární nízkonapěťové vinutí nyní slouží jako primární a vysokonapěťové primární vinutí slouží jako sekundární.
Po připojení zátěže a multimetru nastavte pomocí rezistoru R4 napětí na zátěži na 220V.“ Mnoho obvodů postavených na TL494, TL594 atd. má přes všechny své výhody často jednu podstatnou nevýhodu. Pokud se nepostaráte o správné nastavení „mrtvého času“ IC (ve výše uvedeném schématu – s rezistorem R4), bude mít napětí na výstupu převodníků tvar blízký tvaru meandru se všemi následné důsledky. Navíc žádné další tlumivky, stejně jako kondenzátory v sekundárním vinutí transformátoru, nepovedou k významnému výsledku! Ale milý soudruhu A.P. Semyan nás ve své knize „500 Circuits for Radio Amateurs“ potěšil originálním návrhem obvodu s vytvořením modifikované sinusovky pomocí digitálního mikroobvodu 561IE8 (obr. 4).
Obr Schéma pulzního měniče napětí na IC 561IE8 Na prvcích DD1.1, DD1.2 je osazen hlavní oscilátor s frekvencí 500 Hz. Dělič na DD2 generuje dvě pulzní sekvence s frekvencí 50 Hz s fázemi posunutými o 180° pro ovládání výkonových spínačů VT1 a VT2 push-pull měniče. Aby se zabránilo spínacím proudům mezi vypnutím jednoho spínače a zapnutím druhého, existuje „mrtvá zóna“ rovnající se 10 % trvání periody. Když je na vstup „Lock“ přivedena vysoká úroveň (logická „1“), obě tlačítka výstupu jsou uzamčena.
Výstupní výkon měniče je omezen výkonem výkonového transformátoru T1 a maximálním přípustným proudem výstupních tranzistorů.
Transformační koeficient výkonového transformátoru Kt = 20. Jako výstupní tranzistory jsou vhodné IRFZ034 (15A), IRFZ044 a RG723A (30A), IRFZ046 (50A), IRFP064 (100A). Pro spolehlivost zařízení se doporučuje mít dvojnásobnou proudovou rezervu a trojnásobnou napěťovou rezervu. Silové obvody by měly být co nejkratší a vyrobeny z vodičů příslušného průřezu. Vytváření převodníků s čistou sinusovkou 50 Hz obvykle zahrnuje použití mikrokontrolérových gadgetů, což činí úvahy o této problematice (pro nás udatné elektrotechniky) tak jednoduché a nevhodné v rámci tohoto článku.
 |  |