Три схемы импульсных преобразователей напряжения 12В - 220В (100Вт)

Иногда, при отсутствии сетевой проводки, возникает необходимость питать бытовые электроприборы от бортовой сети автомобиля. В литературе описано немало простейших преобразователей с 12 на 220 В, но работающих на повышенной частоте.

Для осветительной лампы или электронной удочки это еще допустимо, но не все бытовые приборы, рассчитанные на частоту сети 50 Гц, могут работать на более высокой частоте. Кроме того, ни одна из опубликованных схем не имеет защиты от перегрузки.

К данному преобразователю могут подключаться любые бытовые приборы мощностью до 100 Вт (при использовании более мощного трансформатора ее можно увеличить).

Принципиальная схема

Предложенная схема преобразователя (рис.1) работает на частоте 50 Гц и имеет защиту от перегрузки по току. Кроме того, данный преобразователь дает на выходе форму сигнала, более приближенную к синусу, что снижает уровень высокочастотных гармоник (помех).

Схема импульсного преобразователя на микросхеме 1114ЕУ4, TL494CN или TL494LN

Рис. 1. Схема импульсного преобразователя на микросхеме 1114ЕУ4, TL494CN или TL494LN.

Устройство собрано на специально предназначенной для импульсных источников питания микросхеме 1114ЕУ4 (импортный аналог TL494CN или TL494LN). Это позволяет уменьшить число применяемых деталей и сделать схему довольно простой.

Внутри микросхемы имеется автогенератор со схемой для получения выходных импульсов с широтно-импульсной модуляцией, а также ряд дополнительных узлов, обеспечивающих ее расширенные возможности. Выходные ключи микросхемы рассчитаны на ток не более 200 мА. Чтобы управлять большей мощностью, выходные импульсы поступают на базу ключевых транзисторов VT1 и VT2.

Диод VD1 предотвращает повреждение схемы при ошибочной полярности подключения питания (перегорит только входной предохранитель FU1).

Налаживание устройства начинается при отключенном трансформаторе с установки частоты задающего генератор 100 Гц с помощью времязадающей цепи R1C4. Так как микросхема имеет двухтактный выход, выходная частота равна половине частоты автогенератора (50 Гц на выходах DA1/8 и DA1/11).

Резистором R7 настраивают форму выходных импульсов микросхемы в соответствии с диаграммой, показанной на рис.2. После этого подключают трансформатор.

При напряжении питания схемы от 12-вольтового источника резистором R7 выставляют номинальное напряжение во вторичной цепи 220 В (измерять стрелочным измерительным прибором). Это делают при подключенной нагрузке мощностью 25...60 Вт.

Форма выходных импульсов микросхемы 1114ЕУ4, TL494CN или TL494LN

Рис. 2. Форма выходных импульсов микросхемы 1114ЕУ4, TL494CN или TL494LN.

Цепь R12C9 может потребовать подбора номиналов, для того чтобы убрать выбросы в трансформаторе по фронтам в момент переходных процессов при коммутации тока.

Защиту по току на 10 А устанавливают резистором R10. Это позволяет предотвратить повреждение преобразователя в случае перегрузки или короткого замыкания по выходу, так как схема начинает снижать выходное напряжение, переходя в режим стабилизации тока.

Преобразователь не имеет обратной связи по выходному напряжению, так как опыт практической эксплуатации показывает, что оно незначительно меняется при изменении мощности подключенной нагрузки и не выходит за рамки допустимого диапазона 190...240 В. Преобразователь потребляет на "холостом" ходу не более 1 А, а с нагрузкой - ток увеличивается пропорционально мощности.

Транзисторы устанавливают на радиатор с площадью поверхности не менее 300 см2. Трансформатор Т1 изготовляют самостоятельно. Использован магнитопровод типа ПЛМ27х40-73 или аналогичный. Обмотки 1 и 2 содержат по 14 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 2 мм; обмотка 3 содержит 700 витков провода диаметром 0,5 мм.

Обмотки 1 и 2 должны быть симметричными (это условие легко выполняется при их одновременной намотке - сразу двумя проводами).

В схеме применены детали:

  • конденсаторы C1, C2 типа К52-1, C3-C8 - К10-17, C9 - К73-17В;
  • постоянные резисторы R9 типа C5-16МВ, R12 - C5-5, остальные - МЛТ;
  • подстроечный R7-C5-2.

Предохранитель на 10 А можно сделать из медного провода диаметром 0,25 мм. В случае перегрузки преобразователя, при срабатывании режима ограничения тока, пониженное напряжение питания допустимо не для всех радиоэлектронных устройств. В этом случае защиту по току можно выполнить с автоматическим полным отключением преобразователя (рис.3).

Защита по току с автоматическим полным отключением преобразователя напряжения

Рис. 3. Защита по току с автоматическим полным отключением преобразователя напряжения.

Для этих целей удобно воспользоваться токовым реле К1, группа контактов которого включает тиристор VS1. Такое реле несложно изготовить самостоятельно на основе геркона. Ток, при котором замыкаются контакты геркона К1.1, настраивают изменением числа витков обмотки (одного слоя вполне хватит).

При срабатывании защиты светится индикатор HL1. Чтобы вернуть схему в рабочее состояние, потребуется отключить на некоторое время питание преобразователя.

Преобразователь напряжения мощностью до 100 Вт

Еще один вариант преобразователя показан на рис.4. Данный преобразователь напряжения позволяет подключать к себе нагрузку мощностью до 100 Вт.

На "холостом" ходу потребляемый ток составляет в среднем 0,09 А. Диапазон входных напряжений 9...15 В. Рабочая частота преобразователя около 20 кГц.

Схема инвертора напряжения с 12В в 220В мощностью 100 Вт

Рис. 4. Схема инвертора напряжения с 12В в 220В мощностью 100 Вт.

Трансформатор изготавливается из двух магнитопроводов, сложенных вместе, из феррита марки М2000НМ1 типоразмера К32х20х6. Данные обмоток указаны в таблице.

Обмотка Кол-во витков Провод
i 2х8 ПЭЛ 0,8...1,0
и 300 ПЭЛ 0,25
ж 10 ПЭЛ 0,25

При изготовлении этого трансформатора сначала наматывают вторичную обмотку. Намотку выполняют виток к витку, в один слой с последующей изоляцией фторопластом или другим изолирующим материалом.

Первичную обмотку наматывают двумя проводами одновременно (равномерно распределив витки на магнитопроводе). Транзисторы устанавливают на массивном радиаторе (чем больше, тем лучше).

Простой преобразователь напряжения 12В в 220В

Cхема еще одного преобразователя напряжения показана на рис.5. Проблема электропитания особенно актуальна для владельцев пока еще не электрифицированных садовых домиков, гаражей, где единственным источником электроэнергии может быть аккумуляторная батарея автомобиля.

Для решения этой проблемы и был разработан преобразователь (рис.5), позволяющий питать от аккумуляторной батареи многие бытовые электроприборы мощностью до 100 Вт.

Простой инвертор напряжения 12В в 220В для питания нагрузки мощностью до 100 Ватт

Рис. 5. Простой инвертор напряжения 12В в 220В для питания нагрузки мощностью до 100 Ватт.

Задающий генератор преобразователя собран на однопереходном транзисторе VT1, резисторах R3-R5 и конденсаторе С3. Частоту генерируемых им импульсов, равную 100 Гц, D-триггер DD1.2 делит на 2.

При этом на выходах триггера формируются взаимно инверсные импульсы, следующие с частотой 50 Гц. Они управляют ключевыми транзисторами VT2 и VT3, включенными по схеме двухтактного усилителя мощности. Нагрузкой транзисторов этого каскада служит трансформатор Т1, повышающий импульсное напряжение стабилизатора до 220 В.

Напряжение питания на коллекторы транзисторов выходного каскада преобразователя подают через соответствующие им половины первичной обмотки трансформатора Т1, а на задающий генератор и микросхему DD1 - через параметрический стабилизатор напряжения R1VD1. Вместе с конденсатором С1 стабилизатор исключает влияние ключевых транзисторов на работу других элементов устройства.

Конденсаторы С4 и С5 ускоряют процесс коммутации ключевых транзисторов, облегчая режим их работы. Триггер DD1.1, вход D которого подключен (через резистор R2) к плюсовому проводнику источника питания, а вход С - к выходу задающего генератора, служит для контроля за напряжением аккумуляторной батареи и сигнализации о ее разрядке до уровня, установленного резистором R2.

При полностью заряженной батарее на D-входе триггера DD1.1 напряжение выше порога переключения, на инверсном выходе - лог."0", поэтому светодиод HL1 не светится.

Как только напряжение батареи окажется меньше допустимого, этот триггер по фронту импульса задающего генератора на входе С переключится в нулевое состояние, и засветится светодиод HL1, сигнализируя о недопустимом режиме работы батареи.

Монтаж преобразователя произвольный. Резистор R1 типа МЛТ-0,5, другие постоянные резисторы - МЛТ-0,125. Переменный резистор R2 - СП-1, подстроечный R3 - СПЗ-16 или любые другие аналогичные.

Конденсатор С1 оксидный типа К53-1; конденсаторы С2-С5 - КМ-5. Конденсатор С2 следует установить непосредственно на выводах питания микросхемы.

Стабилитрон КС191А (VD1) заменим любым другим на напряжение стабилизации 8...9 В. Транзисторы VT2 и VT3 любые из серии КТ827 с возможно большим статическим коэффициентом передачи тока базы, их устанавливают на теплоотводах с площадью поверхности не менее 300 см2. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ПЛМ 27-40-58. Обмотки I и II содержат по 15 витков провода ПБД-2 или ПСД-2, обмотка III - 704 витка провода ПЭВ-2 0,64.

Приступая к налаживанию устройства, плюсовой проводник источника питания отключают от точки соединения обмоток I и II трансформатора Т1 и, пользуясь осциллографом, проверяют частоту и амплитуду импульсов на базах транзисторов VТ2, VТЗ. Амплитуда импульсов должна быть около 2 В. Частоту следования, равную 50 Гц, устанавливают резистором R3.

Затем настраивают узел контроля напряжения, собранный на триггере DD1.1. Для этого напряжение источника питания снижают до 10...10,5 В и резистором R2 добиваются непрерывного свечения светодиода НИ.

Далее восстанавливают соединение плюсового проводника источника питания со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и проверяют работу преобразователя при полностью заряженной аккумуляторной батарее.

Описанный преобразователь испытан при совместной работе с различными нагрузками мощностью 80...100 В, использовался для питания малогабаритного сверлильного станка, погружного насоса водокачки на садовом участке. При этом напряжение на выходе преобразователя не снижалось более чем до 210 В, а потребляемый им ток не превышал 10 А. Потребляемый ток на “холостом" ходу не более 1 А.

Преобразователь пригоден и для питания бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры, если дополнить его фильтром, сглаживающим прямоугольность импульсов выходного напряжения.

Электрик-2004-11.

1 774 Стабилизаторы и преобразователи
преобразователь напряжения инвертор напряжения 220 Вольт
Написать комментарий:

cashback