Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Aby podłączyć urządzenie elektryczne do sieci domowej, wystarczy jeden filtr sieciowy lub zasilacz awaryjny. Urządzenia te ochronią sprzęt przed skokami napięcia. Ale co zrobić w przypadku silnego spadku napięcia w sieci lub w przypadku, gdy zasilacz wymaga użycia wyższego mułu lub niskiego napięcia. W takich sytuacjach można złożyć domowy konwerter prądu od 12 V do 220 V. Aby to zrobić, musisz zrozumieć podstawowe zasady tego urządzenia.
Konwertery i ich typy
Konwerter to urządzenie, które może zwiększać lub zmniejszać napięcie w obwodzie elektrycznym. Możesz więc zmienić napięcie obwodu z 220 V na 380 V i odwrotnie. Rozważ zasadę konwertera od 12 V do 220 V.
Urządzenia te można podzielić na kilka klas / typów, w zależności od ich celu funkcjonalnego:
- Prostowniki Działają na zasadzie konwersji prądu przemiennego na prąd stały.
- Falowniki Działają w odwrotnej kolejności, przekształcając prąd stały w prąd przemienny.
- Przetworniki częstotliwości. Zmień charakterystykę częstotliwościową prądu w obwodzie.
- Przetwornice napięcia Zmień napięcie w górę lub w dół. Wśród nich wyróżnia się:
- Przełączanie zasilaczy.
- Zasilacze bezprzerwowe (UPS).
- Przekładniki napięciowe.
Ponadto wszystkie urządzenia są podzielone na dwie grupy - zgodnie z zasadą kontroli:
- Zarządzany
- Niekontrolowane.
Wspólne systemy
Do konwersji napięcia z jednego poziomu na drugi stosuje się przetworniki impulsowe z zainstalowanymi urządzeniami do magazynowania energii indukcyjnej. Na tej podstawie wyróżnia się trzy typy schematów konwersji:
- Odwracanie
- Boostery
- Obniżenie
Wszystkie te obwody wykorzystują elementy elektryczne:
- Główny element przełączający.
- Źródło zasilania
- Filtr kondensator, który jest połączony równolegle z rezystancją obciążenia.
- Indukcyjne magazynowanie energii (induktor, induktor).
- Dioda do zablokowania.
Łączenie tych elementów w określonej kolejności pozwala zbudować dowolny z powyższych schematów.
Prosty konwerter impulsów
Najbardziej podstawowy konwerter można zmontować z niepotrzebnych części ze starej jednostki systemowej komputera. Istotną wadą tego obwodu jest to, że napięcie wyjściowe 220 V jest dalekie od ideału w postaci sinusoidy, ma częstotliwość przekraczającą standardowe 50 Hz. Nie zaleca się podłączania czułej elektroniki do takiego urządzenia.
Ten schemat wykorzystuje ciekawe rozwiązanie techniczne. Do podłączenia sprzętu z zasilaczami impulsowymi (na przykład laptopa) do konwertera stosuje się prostowniki z kondensatorami wygładzającymi na wyjściu urządzenia. Jedyny minus - adapter będzie działał tylko wtedy, gdy polaryzacja napięcia wyjściowego gniazda odpowiada napięciu prostownika wbudowanego w adapter.
W przypadku prostych odbiorców energii podłączenie można wykonać bezpośrednio na wyjściu transformatora TR1. Rozważ główne składniki tego schematu:
- Rezystor R1 i kondensator C2 - ustaw częstotliwość konwertera.
- Sterownik PWM TL494. Podstawa całego programu.
- Tranzystory z efektem pola mocy Q1 i Q2 - są stosowane dla większej wydajności. Umieszczony na aluminiowych grzejnikach.
- Tranzystory IRFZ44 można zastąpić podobnymi właściwościami IRFZ46 lub IRFZ48.
- Diody D1 i D2 można również zastąpić FR107, FR207.
Jeśli schemat obejmuje użycie jednego wspólnego grzejnika, konieczne jest zainstalowanie tranzystorów przez uszczelki izolacyjne. Zgodnie ze schematem cewka wyjściowa jest uzwojona na pierścieniu ferrytowym z cewki indukcyjnej, która jest również usuwana z zasilacza komputera. Uzwojenie pierwotne wykonane jest z drutu 0, 6 mm. Powinien mieć 10 obrotów z kranem od środka. Uzwojenie wtórne składające się z 80 zwojów jest nawinięte na niego. Transformator wyjściowy można również usunąć z niepotrzebnego zasilacza UPS.
Schemat jest bardzo prosty. Przy odpowiednim montażu zaczyna działać natychmiast, nie wymaga dostrajania. Będzie w stanie dostarczyć do 2, 5 A obciążenia, ale optymalnym trybem pracy będzie prąd nie większy niż 1, 5 A - a to więcej niż 300 W mocy.
CIEKAWE: W sklepie taki konwerter kosztuje około 3-4 tysięcy rubli.
Obwód konwertera z wyjściem AC
Ten schemat jest również znany entuzjastom radia ZSRR. Nie oznacza to jednak, że jest nieskuteczny. Przeciwnie, sprawdziło się bardzo dobrze, a jego głównym plusem jest odbiór stabilnego prądu przemiennego o napięciu 220 V i częstotliwości 50 Hz.
Oscylator działa jak mikroukład K561TM2, który jest podwójnym wyzwalaczem typu D. Ten element można zastąpić obcym analogiem CD4013.
Sam konwerter ma dwa ramiona mocy zbudowane na tranzystorach bipolarnych KT827A. Mają jedną istotną wadę w porównaniu z nowymi tranzystorami polowymi - te elementy są bardzo gorące w stanie otwartym, co wynika z wysokich wartości rezystancji. Konwerter działa na niskiej częstotliwości, dlatego w transformatorze zastosowano mocny rdzeń stalowy.
Obwód ten wykorzystuje stary transformator sieciowy TC-180. On, podobnie jak inne falowniki oparte na prostych obwodach PWM, wytwarza znacznie inny kształt napięcia sinusoidalnego. Jednak ta wada jest nieco wygładzona przez dużą indukcyjność uzwojeń transformatora i kondensatora wyjściowego C7.
WAŻNE: Czasami transformator może znacząco szumić podczas pracy. Wskazuje to na awarię w obwodzie.
Prosty falownik tranzystorowy
Ten schemat nie różni się bardzo od powyższego. Główną różnicą jest zastosowanie prostokątnego generatora impulsów zbudowanego na tranzystorach bipolarnych.
Główną zaletą tego obwodu jest zdolność konwertera do utrzymania działania nawet w przypadku mocno dopasowanego akumulatora. W takim przypadku zakres napięcia wejściowego może wynosić od 3, 5 do 18 V. Ale są też wady takiego falownika. Ponieważ na wyjściu w obwodzie nie ma stabilizatora, możliwe są spadki napięcia, na przykład, gdy akumulator jest rozładowany. Ponieważ obwód ten ma również niską częstotliwość, wybrano do niego transformator, podobny do tego zainstalowanego w falowniku opartym na układzie K561TM2.
Udoskonalenia obwodu falownika
Powyższe schematy nie są porównywalne z produktami fabrycznymi. Są proste i słabo funkcjonalne. Aby poprawić ich charakterystykę, możesz zastosować dość proste zmiany, które zwiększają wydajność urządzenia.
UWAGA: Wszelkie instalacje elektryczne i elektroniczne są wykonywane przy wyłączonym zasilaniu. Przed sprawdzeniem obwodu zadzwoń za pomocą multimetru do wszystkich wejść i wyjść - pozwoli to uniknąć nieprzyjemnych konsekwencji.
Wzrost mocy wyjściowej
Omówione powyżej obwody są oparte na jednej podstawie - uzwojenie pierwotne transformatora jest połączone przez kluczowy element (tranzystor wyjściowy ramienia). Jest on podłączony do wejścia źródła zasilania na czas określony przez częstotliwość i cykl pracy oscylatora głównego. W tym przypadku generowane są impulsy pola magnetycznego, które pobudzają impulsy fazowe w uzwojeniu wtórnym transformatora napięciem równym napięciu w uzwojeniu pierwotnym pomnożonym przez stosunek liczby zwojów w uzwojeniach.
W związku z tym prąd przepływa przez tranzystor wyjściowy. Jednocześnie jest równy prądowi obciążenia pomnożonemu przez odwrotny stosunek zwojów (współczynnik transformacji). Okazuje się, że maksymalny prąd, który tranzystor może przez siebie przejść, określa maksymalną moc przetwornika.
Aby zwiększyć moc wyjściową, stosuje się dwie metody:
- Instalowanie mocniejszego tranzystora.
- Wykorzystanie równoległego połączenia kilku tranzystorów małej mocy w jednym ramieniu.
W przypadku domowego konwertera lepiej jest zastosować drugą metodę, ponieważ pozwala ona zachować funkcjonalność urządzenia, gdy jeden z tranzystorów ulegnie awarii. Ponadto takie tranzystory kosztują mniej pieniędzy.
W przypadku braku wewnętrznego zabezpieczenia przed przeciążeniem metoda ta znacznie zwiększa przeżywalność konwertera. Ogrzewanie elementów wewnętrznych jest również zmniejszone przy pracy z tym samym obciążeniem.
Automatyczne wyłączanie przy niskim poziomie naładowania baterii
Schematy te mają jedną istotną wadę. Nie zapewniają elementu, który może automatycznie wyłączyć przetwornik w przypadku krytycznego spadku napięcia. Ale rozwiązanie tego problemu jest dość proste. Wystarczy zainstalować konwencjonalny przekaźnik samochodowy jako wyłącznik.
Przekaźnik ma własne napięcie krytyczne, przy którym jego styki są zwarte. Wybierając rezystancję rezystora R1, która będzie stanowić około 10% rezystancji uzwojenia przekaźnika, dostosowuje się moment zerwania styku. Ta opcja jest pokazana na schemacie.
Ta opcja jest dość prymitywna. Aby ustabilizować pracę, konwerter uzupełniono prostym obwodem sterującym, który znacznie lepiej i dokładniej obsługuje próg wyłączenia. Ustawienie progu odpowiedzi w tym przypadku oblicza się, wybierając rezystor R3.
Wykrywanie uszkodzeń falownika
Schematy opisane powyżej często mają dwie specyficzne wady:
- Brak napięcia na wyjściu transformatora.
- Niskie napięcie na wyjściu transformatora.
Rozważ sposoby zdiagnozowania tych błędów:
- Awaria wszystkich ramion konwertera lub awaria generatora PWM. Za pomocą diody możesz sprawdzić uszkodzenia. Działający PWM pokaże tętnienie na diodzie, gdy jest ona podłączona do bram tranzystorów. Warto również sprawdzić integralność uzwojenia transformatora „otwartego” w obecności sygnału sterującego.
- Silny spadek napięcia jest głównym znakiem, że jedno ramię mocy przestało działać. Znalezienie awarii nie jest trudne. Uszkodzony tranzystor będzie miał zimny radiator. Aby naprawić, musisz wymienić klucz falownika.
Wniosek
Wykonanie konwertera w domu nie jest trudne. Najważniejsze jest przestrzeganie sekwencji połączeń i prawidłowy wybór komponentów. Najlepiej jest zamontować konwerter z wbudowanymi mechanizmami ochronnymi, które będą chronić urządzenie, gdy napięcie spadnie w akumulatorze.