Я не встречал схемы инвертора проще чем эта. Для повторения вам понадобиться минимум деталей – их не более 10 штук. Для получения напряжения на выходе 220 вольт нам понадобиться одна пальчиковая батарейка напряжением 1,5 вольта.
Инверторы необходимы там, где нет возможности подключиться к сети 220 вольт. Инверторы делятся на два типа: одни имеют на выходе синусоидальную напряжение частотой 50 Гц и подходят практически для питания любой нагрузки. Другие модифицированные имеет на выходе высокую частоту, порядка 500-10000 Гц и не всегда синусоидальную форму волны.
Инверторы с синусоидальной частотой 50 Гц дорогостоящие, так как для формирования синусоидального импульса 50 Гц нужен большой трансформатор или имитационный блок электроники.
Простейший инвертор который будем делать мы относится ко второй группе. И подходит для питания различных импульсных блоков питания, таких как зарядник для телефона, энергосберегающая лампочка – люминесцентная или светодиодная.
Требуемые компоненты
Трансформатор 220В – 6В. Можно выдрать из старого магнитофона, приемника, и т.п. или купить тут -Корпус батареи AA - 1 -
Переключатель - 1 -
Печатная плата - 1 -
BC547 транзистор (отечественный аналог КТ3102, КТ315) - 1 -
BD140 Транзистор с радиатором (отечественный аналог КТ814, КТ816) – 1 -
Конденсатор 0.1 мкФ – 1-
30 кОм резистор - 1 -
Инструменты:
Паяльник, если вдруг у вас нет возьмите тут -
Схема
Знакомство с инвертором начнем со схемы. Это обычный мультивибратор на составном транзисторе. В результате получается генератор на выходе которого стоит повышающий трансформатор.Собираем схему. Плата макетная, с большим количеством отверстий. Вставляем детали и запаиваем их перемычками по схеме.
Проверка работы
Если все компоненты схемы исправны, и схема собрана без ошибок, то инвертор начинает работать сразу и в настройке не нуждается.
На выход инвертора подключаем энергосберегающую лампу. Вставляем батарейку и замыкаем выключатель. Лампочка загорелась.
Конечно её яркость ниже чем при питании от сети, но то что она работает от элемента напряжением 1,5 вольта - это прорыв!
Естественно, как и везде тут действует закон сохранения энергии. Исходя из которого следует, что ток в цепи батарейки будет в несколько раз выше чем в цепи лампочки. В общем батарейка должна быть обязательно алкалиновая, тогда есть шанс, что она будет работать немного подольше.
При монтаже и работе с инвертором будьте особо осторожны, напряжение 220 вольт опасно для жизни. И, поверьте, батарейки в 1,5 вольта хватит, чтобы нанести человеку поражающий удар током, и даже вызвать остановку сердца. Как известно, для этого достаточно пропустить через человека порядка 100 мА, на что вполне способен данный инвертор.
Данный инвертор был разработан всего месяц назад и с того дня получил широкую популярность. Схема относительно проста, не содержит микросхем и сложных схематических решений – простой задающий генератор настроенный на 57Гц и силовые ключи.
Мощности инвертора зависит напрямую от количества пар выходных ключей и от габаритных размеров используемого трансформатора. Сам трансформатор взят от старого бесперебойника. Выходное напряжение 220-260 Вольт. Мощность с 3-я парами полевых ключей составляет до 400 ватт, с хорошим аккумулятором до 500 ватт!
Выходная частота позволяет подключить к этому инвертору такие бытовые приборы как – телевизор, магнитофон, проигрыватели, зарядные устройства от мобильных телефонов, ноутбуков и нетбуков, компьютер, холодильник, болгарка, дрель, пылесос и все, попадет под руки.
Схему можно реализовать всего за пару долларов, если в наличии имеется трансформатор.Несколько слов о самой схеме. Полевые ключи можно использовать IRFZ40/44/48, IRF3205, IRL3705 либо более мощные IRF3808 – всего с двумя парами этих ключей можно снять мощность в районе 800-900 ватт!Транзисторы генератора можно заменить на KT817/815/819/805
С одной парой irfz44 можно снять до 150 ватт чистой мощности (в некоторых случаях до 200 ватт). Пленочные конденсаторы с напряжением 65-400 вольт, особо не важно. Затворные резисторы ключей могут иметь номинал от 2,2 до 22Ом.
>Инвертор работает без дополнительной наладки – сразу же после включения, ток потребления без нагрузки составляет 270-300мА, при этом в холостом ходу транзисторы никак не должны перегреваться. Укрепляют транзисторы на общий теплоотвод обязательно через слюдяные прокладки. Силовые шины питания должны иметь диаметр не менее 5мм, мощность инвертора все-таки не мала.
Вся конструкция отлично вошла в корпус от блока питания компьютера и до сих пор выручает в некоторых ситуациях, когда в доме нет электричества или нужно запитать бытовую нагрузку в полевых условиях, отличный вариант для автомобилиста, если нужно проводить ремонтные работы над авто в дали от розетки (с 3-я парами irf3205 мощность будет в районе 1000 ватт, следовательно без проблем можете подключать, дрели, болгарки и другие подобного рода инструменты).
В данной статье вы сможете ознакомиться с детальной пошаговой инструкцией по изготовлению инвертора переменного тока на 220 В 50Гц из автомобильного аккумулятора на 12 В. Такой прибор способен выдавать мощность от 150 до 300Вт.
Схема данного устройства достаточно простая
.
Данная схема работает по принципу преобразователей типа Push-Pull. Сердцем устройства будет служить плата CD-4047 работающая как задающий генератор, а также осуществляет управление полевыми транзисторами, которые работают в режиме ключей. Всего один транзистор может быть открыт, в случае если будут открыты два транзистора в одно время, то случится замыкание, в результате которого транзисторы сгорят, также это может произойти в случае неправильного управления.
Плата CD-4047 не рассчитана на высокоточное управление полевыми транзисторами, но с данным заданием справляется отлично. Также для работы устройства потребуется трансформатор из старого ИБП на 250 или 300Вт с первичной обмоткой и средней точкой подключения плюса от источника питания.
Трансформатор имеет достаточно большое количество вторичных обмоток, вам будет нужно с помощью вольтомметра измерять все отводы и найти сетевую обмотку на 220В. Нужные нам провода будут выдавать наибольшее электросопротивление приблизительно 17 Ом, лишние отводки можете удалить.
Перед тем как начать паять желательно все еще раз перепроверить. Рекомендуется выбирать транзисторы с одной партии и одинаковыми характеристиками, конденсатор часто задающей цепи иметь небольшую утечку и узкий допуск. Такие характеристики определяются тестером для транзисторов.
Так как у платы CD-4047 нет аналогов, необходимо приобрести именно ее, а вот полевые транзисторы если есть необходимость можете поменять на n-канальные с напряжением от 60В и током минимум 35А. Подходят из серии IRFZ.
Также схема может работать с использованием биполярных транзисторов на выходе, но следует учесть, что мощность устройства станет намного меньше, если сравнивать с схемой, на которой используются «полевики».
Ограничительно затворные резисторы должны обладать сопротивлением 10-100 Ом, но предпочтительнее использовать резисторы на 22-47 Ом мощность которых составляет 250 мВт.
Часто задающая цепь собирается исключительно из элементов указанных на схеме, которая имеет точные настройки на 50Гц.
Если вы правильно соберете прибор, он будет работать с первых секунд, но при первом запуске важно подстраховаться. Для этого вместо предохранителя (смотреть схему) нужно установить резистор номинал которого составляет 5-10 Ом или лампочку на 12В, для того чтоб избежать взрыва транзисторов если были допущены ошибки.
Если устройство работает стабильно, то трансформатор буде издавать звук, но ключи не будут греться. Если все работает правильно резистор (лампочку) нужно убрать, а питание подается через предохранитель.
В среднем инвертором потребляет энергии при роботе на холостых от 150 до 300 мА в зависимости, какой источник питания и тип трансформатора.
Затем нужно замерить выдаваемое напряжение, на выходе должно быть около 210-260В, это считается нормальным показателем, поскольку инвертор не имеет стабилизации. Далее нужно проверить устройство, под нагрузкой подключив лампочку на 60 Ватт и дать поработать 10-15 секунд, ключи за это время немного нагреются, так как на них нет теплоотводов. Ключи должны греться равномерно, в случае не равномерного нагрева, нужно искать, где допущены ошибки.
Снабжаем инвертор функцией Remote Control
Главный плюсовой провод следует подключить к средней точке трансформатора, но чтобы устройство начало работать, к плате нужно подключить слаботочный плюс. Благодаря этому запустится генератор импульсов.
Пару предложений про монтаж. Все устанавливается в корпус блока питания для компьютеров, транзисторы следует установить на раздельные радиаторы.
Если будет установлен общий теплоотвод, обязательно изолируйте корпус транзисторов от радиатора. Кулер подключается к шине на 12В.
Одним из существенных недостатков данного инвертора считается отсутствие защиты от замыкания и если оно произойдет, то все транзисторы сгорят. Для того чтоб этого не допустить, на выходе обязательно нужно установить предохранитель на 1А.
Для запуска инвертора используется кнопка не большой мощности, через которую будет подаваться плюс на плату. Силовые шины трансформатора следует закрепить прямо к радиаторам транзисторов.
Если подключить к выходу преобразователя энергометр, то на нем сможете увидеть, что исходящая частота и напряжение в рамках допустимого. Если у вас получилась значение больше или меньше 50Гц ее нужно настроить, используя многооборотный переменный резистор, он установлен на плате.
Преобразователь 12/220 необходим, например, при поездках на дачу. Особенно это актуально для случаев, когда нет электропроводки. Приходится использовать инвертор, который преобразует постоянное напряжение 12 вольт в переменное 220. Конечно, емкости аккумулятора вряд ли хватит надолго. Но если имеется устройство, которое позволяет восполнять заряд аккумулятора, ресурс увеличится в несколько раз. Очень часто инверторы используются с ветрогенераторами, а также в паре с солнечными батареями.
Купить или самому сделать?
Конечно, приобрести готовый инвертор - это не проблема. В любом магазине электротоваров выбор их просто огромен. И они отличаются по мощности, стоимости, вариантам исполнения. Но вот цена инвертора мощностью около 0,5 кВт составит не менее трех тысяч рублей - а это внушительная сумма. Причем подключить к нему много оборудования вряд ли получится.
Поэтому некоторые владельцы автомобилей, у которых появляется свободный аккумулятор, задумываются над тем, как самостоятельно изготовить преобразователь напряжения. В статье будут рассмотрены различные конструкции преобразователей, которые получили широкое распространение у электротехников.
Простейший преобразователь импульсного типа
Вся элементная база берется от старого компьютерного блока питания. Сложностей при повторении конструкции возникнуть не должно. Единственный недостаток этого устройства заключается в том, что с трансформатора снимается переменное напряжение 220 В, но с частотой намного больше, чем в сети переменного тока (50 Гц). Да и форма далеко не синусоидальная, скорее ступенчатая. По этим причинам нельзя к инвертору производить подключение электродвигателей или чувствительной электроники. Но можно сделать несколько усовершенствований, которые позволят производить подключение техники с импульсными блоками питания. Для этого к выходу трансформатора нужно подключить выпрямитель и сглаживающие конденсаторы.
Только в этом случае можно без опаски запитать ноутбук или персональный компьютер, телевизор или иную технику. Но работать блок питания ноутбука, например, будет только в том случае, если выходное напряжение будет совпадать с тем, которое протекает в адаптере. Поэтому нужно сразу наметить положение вилки относительно розетки, в котором сможет работать инвертор.
Описание схемы простейшего импульсного преобразователя
Если вам нужно произвести подключение лампы накаливания, паяльника, то можно делать это непосредственно к вторичной обмотке трансформатора. Схема построена на ШИМ-контроллере типа TL494, он распространен в приборах такого типа. При помощи конденсатора С2 и резистора R1 задается частота, на которой работает преобразователь. Обратите внимание на то, что номиналы могут незначительно отличаться от тех, которые приведены на схеме. Обратите внимание, что инвертор позволяет повысить напряжение с 12 до 220. Преобразователем тока он тоже является - из постоянного делает переменный (почти идеальную синусоиду).
Чтобы повысить эффективность работы конструкции, в схему включены два плеча, собранных на транзисторах полевого типа, они обозначены Q1 и Q2. Они обязательно должны устанавливаться на отдельных радиаторах из алюминия. В том случае, если применяется один общий радиатор, необходимо устанавливать транзисторы с изоляционными прокладками. На схеме указаны транзисторы типа IRFZ44, но их можно заменить на IRFZ46 или даже IRFZ48, так как у них у всех параметры довольно близкие по значению.
Трансформатор и диоды
Трансформатор, установленный на выходе, необходимо наматывать на ферритовом кольце. Это кольцо можно снять все в том же блоке питания от персонального компьютера. Для первичной обмотки применяется провод в лаковой изоляции сечением 0,6 мм. Наматывается 10 витков, и от середины делается отвод. Сверху нужно намотать вторичную обмотку, она должна содержать 80 витков. Вместо него можно использовать готовый трансформатор, который устанавливается в серийных источниках бесперебойного питания.
Высокочастотные диоды, используемые в конструкции, можно заменить аналогичными с маркировкой FR107 или FR207. При правильно проведенном монтаже схема заработает сразу же после включения, никакой настройки не потребуется. Выходной ток может составить не более 2,5 А, но лучше, чтобы конструкция работала при токе не больше 1,5 А (подключение нагрузки мощностью примерно 300 Вт). Можно сказать, что вы собрали из металлолома устройство, китайский аналог которого стоит порядка 3-4 тыс. руб.
Преобразователь с выходом переменного тока
Это один из простых преобразователей 12/220 В, схема которого рекомендуется к повторению начинающим радиолюбителям. Эта конструкция собирается полностью на отечественной элементной базе, которая является относительно устаревшей. Но все равно эффективность у нее достаточно высокая - на выходе получается напряжение с практически идеальным синусом, а частота четко 50 Гц. Поэтому такая схема сгодится для питания любой бытовой аппаратуры, а не только паяльника и ламп.
Генератор собирается на микросхеме марки К561ТМ2 - это D-триггер сдвоенного типа. Существует зарубежный аналог с маркировкой CD4013 - эти микросхемы взаимозаменяемы, и переделка схемы не требуется.
На биполярных транзисторах собраны два плеча. В схеме используются транзисторы КТ827А, которые имеют существенный недостаток в сравнении с более современными полевиками. У них очень высокое сопротивление, когда происходит открытие перехода. Именно поэтому они сильнее нагреваются при работе.
Особенности конструкции и работы преобразователя
Из-за того, что работа преобразователя происходит на низких частотах, у трансформатора должен быть сердечник из стали. Рекомендуется применять силовой трансформатор, который использовался в отечественных цветных телевизорах (на лампах). Это ТС-180 и аналогичные. Как и большинство других инверторов, построенных на простых ШИМ-модуляторах, эта конструкция способна выработать синусоиду, но не очень качественную - на графиках работы можно видеть заметные ступени.
Чтобы сгладить эти пульсации, устанавливается конденсатор, на схеме он обозначен С7. Высокая индуктивность обмоток трансформатора тоже позволяет существенно сгладить пульсации, но неизбежно появится гудение. Стоит отметить, что гул от трансформатора - это норма, а не признак поломки.
Схема простого инвертора на полевых транзисторах
Работает инвертор, построенный по такой схеме, по тем же принципам, что и два предыдущих. Мультивибратор, собранный по классической схеме на полевых транзисторах, обеспечивает высокую эффективность.
Преимущество этой схемы перед остальными заключается в том, что она работоспособна даже при сильном разряде аккумуляторной батареи. Входное напряжение может колебаться в большом диапазоне - от 3,5 до 18 В. Но есть и недостаток - нет стабилизации выходного напряжения. Поэтому при разрядке аккумуляторной батареи на выходе напряжение тоже будет уменьшаться. В конструкции используется трансформатор низкочастотного типа, как и в инверторе на микросхеме К561ТМ2.
Как увеличить мощность устройства
Но иногда мощности не хватает, нужно увеличить ее в два и более раз. Какие изменения при этом нужно внести в схему? Напомним, что все конструкции, рассмотренные в статье, работают по одинаковым принципам: через электронный ключ на транзисторе происходит соединение первичной обмотки трансформатора с входом, на который подается питание. Причем коммутируется эта цепочка на время, которое задается скважностью и частотой генератора (мультивибратора). Изготовить по нижеприведенной схеме можно преобразователь напряжения 12/220 своими руками.
Происходит генерация импульсов магнитного поля. Они во вторичной обмотке возбуждают импульсы синфазного типа. При этом напряжение на выходе равно произведению коэффициента трансформации и напряжению на первичной обмотке.
Отсюда можно сделать вывод, что ток, который протекает через транзистор, установленный на выходе, равен произведению аналогичной характеристики нагрузки и коэффициента трансформации. Мощность преобразователя с 12 на 220 вольт определяет максимальный ток, который может пропустить выходной транзистор. И вот теперь, зная всю теорию, можно приступить к увеличению мощности прибора на практике. Можно применить два способа:
- Произвести замену на более мощные транзисторы.
- Включить в одном из плеч параллельно установленным аналогичные транзисторы.
Второй способ на практике реализовать намного проще, так как мощные транзисторы (тем более полевые) стоят очень дорого. И окажется дешевле купить готовый инвертор. Схема преобразователя 12/220 простая, ее можно модернизировать. Кроме того, сразу же появится несколько плюсов. Например, при выходе из строя одного транзистора вся схема останется работоспособной. Надежность конструкции повысится, особенно это актуально для простых самоделок, у которых отсутствует встроенная защита от перегрузки. Также существенно снизится максимальная температура нагрева транзисторов.
Отключение при падении напряжения
Если вы используете в конструкции аккумуляторную батарею, которая параллельно работает в автомобиле, то рекомендуется позаботиться о том, чтобы автоматически отключался при низком заряде преобразователь с 12 на 220. Своими руками собрать простую схему отключения несложно. Если разрядится аккумулятор полностью, то вы не сможете завести двигатель даже с буксира. Поэтому внедрите в схему простой элемент - электромагнитное реле. Такие используются в автомобилях, поэтому найти его не составит труда.
У реле есть нижнее пороговое значение напряжения, при котором происходит замыкание контактов. Чтобы настроить более точно момент, необходимо подбирать сопротивление резистора R1. Оно должно быть равно сопротивлению обмотки реле, помноженному на коэффициент 0,1. Внедрить такую доработку можно без особого труда в преобразователь с 12 на 220. Своими руками подключить реле и резистор сможет даже начинающий электрик.
Но такая схема примитивна, и эффективность у нее крайне низкая, лучше воспользоваться модернизированной, она поддерживает точнее порог отключения батареи от инвертора.
Поиск поломок и их устранение
Самые распространенные поломки - это низкое напряжение на выходе или его отсутствие. Может такая неисправность в преобразователях напряжения 12/220 В возникнуть по следующим причинам:
- Поломка ШИМ-модулятора или полный отказ обоих плеч инвертора. Вторая поломка встречается крайне редко. Чтобы осуществить проверку, можно воспользоваться простейшим пробником на светодиоде. В том случае, если ШИМ-модулятор исправен, светодиод будет часто вспыхивать. Желательно проверить целостность всех соединений и обмотки трансформатора.
- Слишком низкое напряжение на выходе - это признак того, что вышло из строя одно плечо. Признак поломки транзистора - это низкая температура радиатора, на котором он установлен.
Все неисправности, которые возникают в схемах, приведенных в статье, устраняются достаточно быстро. И стоимость ремонта таких преобразователей напряжения 12/220 В низкая - все запчасти можно найти буквально на свалке.
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 инвертораЭто 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.