Самый простой инвертор 1,5 В

Варианты глобально

Преобразователь напряжения 12-220 В для питания нагрузки до 1000 Вт и более в целом можно сделать самостоятельно такими способами (в порядке повышения затрат):

  1. Оформить в корпус с теплоотводом готовый блок с Avito, Ebay или AliExpress. Ищется по запросу «inverter 220» или «inverter 12/220»; можно сразу добавить требуемую мощность. Обойдется прим. вдвое дешевле такого же заводского. Электротехнических навыков не нужно, но – см. ниже;
  2. Собрать такой же из набора: печатная плата + «россыпь» компонент. Приобретается там же, но к запросу добавляется diy, что значит под самосборку. Цена еще прим. в 1,5 раза ниже. Нужны начальные навыки в радиоэлектронике: умение паять пользоваться мультиметром, знание разводок (распиновок) выводов активных элементов или умение их искать, правил включения в схему полярных компонент (диодов, электролитических конденсаторов) и умение определять, на какой ток какого сечения нужны провода;
  3. Приспособить под инвертор компьютерный источник бесперебойного питания (ИБП, UPS). Исправный ИБП б/у без штатной АКБ можно найти за 300-500 руб. Навыков не нужно никаких – к ИБП просто подключается авто АКБ. Но заряжать ее придется отдельно, также см. ниже;
  4. Выбрать способ преобразования, схему (см. далее) сообразно своим потребностям и наличию деталей, рассчитать и собрать полностью самостоятельно. Возможно совсем даром, но кроме начальных электронных навыков понадобится умение пользоваться некоторыми специальными измерительными приборами (тоже см. далее) и производить простейшие инженерные расчеты.

Из готового модуля

Способы сборки по пп. 1 и 2 на самом деле не такие уж простые. Корпуса готовых заводских инверторов служат одновременно и теплоотводами для мощных транзисторных ключей внутри. Если брать «полуфабрикат» или «россыпь», то корпуса к ним не будет: при теперешней себестоимости электроники, ручного труда и цветных металлов разница в ценах объясняется как раз отсутствием второго и, возможно, третьего. Т.е., радиатор для мощных ключей придется делать самому или искать готовый алюминиевый. Его толщина в месте установки ключей должна быть от 4 мм, а площади на каждый ключ должно приходиться от 50 кв. см. на каждый кВт отдаваемой мощности; с обдувом от компьютерного вентилятора-кулера на 12 В 110-130 мА – от 30 кв. см*кВт*ключ.

Готовые модули инверторов напряжения 12/220 В

Напр., в наборе (модуле) 2 ключа (их видно, они торчат из платы, см. слева на рис.); модули с ключами на радиаторе (справа на рис.) стоят дороже и рассчитаны на определенную, как правило, не очень большую мощность. Кулера нет, мощность нужна 1,5 кВт. Значит, нужен радиатор от 150 кв. см. Кроме него еще установочные комплекты для ключей: изолирующие теплопроводящие прокладки и фурнитура под крепежные винты – изолирующие чашечки и шайбы. Если модуль с теплозащитой (между ключами будет торчать еще какая-то фитюлька — термодатчик), то немного термопасты для приклеивания его к радиатору. Провода – само собой, см. далее.

Из ИБП (UPS)

Инвертор 12В DC/220 В AC 50 Гц, к которому можно подключать любые приборы в пределах допустимой мощности, делается из компьютерного ИБП совсем просто: штатные провода к «своей» АКБ заменяются длинными с зажимами под клеммы авто АКБ. Сечение проводов рассчитывается исходя из допустимой плотности тока 20-25 А/кв. мм, см. также далее. Но вот из-за нештатной батареи могут возникнуть проблемы – с нею же, а она дороже и нужнее преобразователя.

В ИБП применяются тоже свинцово-кислотные АКБ. Это на сегодня единственно широко доступный вторичный химический источник электропитания, способный регулярно отдавать большие токи (экстратоки), не «убиваясь» полностью за 10-15 циклов заряд-разряд. В авиации используются серебряно-цинковые АКБ, которые еще мощнее, но они чудовищно дороги, в широкий оборот не выпускаются, а их ресурс по бытовым меркам ничтожен – ок. 150 циклов.

Разряд кислотных АКБ четко отслеживается по напряжению на банку, и контроллер ИБП не даст «чужой» батарее разрядиться сверх меры. Но в штатных АКБ ИБП электролит гелевый, а в автоаккумуляторах жидкий. Режимы заряда в том и другом случае существенно отличаются: сквозь гель нельзя пропускать такие токи, как сквозь жидкость, а в жидком электролите при слишком малом токе заряда подвижность ионов будем мала и они не все вернутся на свои места в электродах. В результате ИБП будет хронически недозаряжать авто АКБ, она скоро засульфатируется и придет в полную негодность. Поэтому в комплект к инвертору на ИБП нужно зарядное устройство для аккумуляторов. Сделать его своими руками можно, но это уже другая тема.

Преимущества работы устройства для преобразования напряжения

Схема повышающего преобразователя напряжения.

Инверторы завоевали уважительное отношение к своей работе, т. к. обладают целым рядом несомненных достоинств. Устройство работает бесшумно, не засоряет окружающее пространство выхлопными газами. Обслуживание прибора минимально: нет необходимости проверять давление в двигателе. Инвертор обладает незначительным механическим износом, позволяет подключать любых потребителей. Инвертор 12 220 В работает на повышенной мощности на КР121 ЕУ, обладает высоким коэффициентом полезного действия.

При сборке инвертора с задающим устройством в качестве мультивибратора, достоинства преобразователя выражены в доступности, простоте прибора. Размеры изделия компактны, ремонт не представляет большого труда, а эксплуатация возможна при низких температурах.

Автомобильные инверторы и для чего они нужны

Известно, что надёжность и безопасность эксплуатации инверторов должны обеспечивать специальные встроенные системы. Они защищают приборы от внезапного перегрева, перегрузки и уберегают от высокого входного напряжения. Подключаются автомобильные преобразователи с помощью особых зажимов (крокодилов) или клемм.

Основное предназначение инверторов — преобразовывать ток, а также повышать или же понижать напряжение. Мы рассмотрим только те устройства, которые преобразовывают ток от 220 В, расположенные в бортовой сети машины или дома на колёсах, так как они на сегодняшний день являются самыми популярными.

Как подключаются автомобильные преобразователи? Делается это довольно просто. Зажимы или клеммы подсоединяются к аккумуляторной батарее автомобиля напрямую. Если модели маломощны, то возможно подключение и через гнездо прикуривателя. Такой способ очень удобен, если нужно, например, подключить в салоне машины ноутбук.

На видео — для чего можно использовать автоинвертор:

Для чего используют преобразователь

Чаще всего инвертор применяют для подключения ноутбука, принтера, сканера и других устройств к бортовой сети автомобиля. Нередко возникает необходимость подключить к бортовой сети небольшой автохолодильник, мощный компрессор для подкачки шин, дрель или углошлифовальную машину. Использование инвертора позволяет в дороге пользоваться микроволновкой, феном, вибромассажером и другими полезными устройствами. Инвертор позволяет подключить к бортовой сети автомобиля любой электрический или электронный прибор, для питания которого необходимо переменное напряжение 110/220 вольт.

Инвертор и емкость автомобильного аккумулятора

Если вы планируете подключать к аккумулятору электрические приборы, то учитывайте, что его емкости хватит ненадолго. Аккумулятор емкостью 45 ампер•часов способен выдать до полного разряда 540 ватт•часов или 0,54 киловатт•часа. То есть, подключив к нему устройство мощностью 100 ватт, вы сможете пользоваться им в течение 5 часов. Подключив суммарную нагрузку мощностью 1 киловатт, вы сможете пользоваться ей 20-30 минут. После чего аккумулятор полностью разрядится и вы не сможете завести двигатель. Если же двигатель автомобиля включен, то основная нагрузка ляжет на генератор, который способен вырабатывать до 1 киловатт•час электроэнергии. Если же вам необходима большая мощность, придется устанавливать нестандартный генератор.

Местоположение преобразователей напряжения в общей классификации

С позволения авторов Википедии приведем классификацию преобразователей электроэнергии различного рода, чтобы читатели понимали, где расположился объект сегодняшней беседы:

Постоянного тока:

  1. Преобразователи уровня напряжения (обсуждался выше).
  2. Регуляторы напряжения.
  3. Линейный стабилизатор напряжения.

Базовый регулятор линейного напряжения

Переменный ток в постоянный:

  1. Выпрямители.
  2. Блоки питания.
  3. Импульсные стабилизаторы напряжения.

Постоянный ток в переменный:

  1. Инверторы.

Переменного напряжения:

  1. Трансформаторы различного рода.
  2. Преобразователи напряжения.
  3. Регуляторы напряжения.
  4. Преобразователи формы и частоты напряжения.
  5. Трансформаторы переменной частоты.

Преобразователи напряжения образуют еще два класса. Блоки питания в первую очередь. Каждый содержит в своём составе преобразователь напряжения. Трансформатор. Преобразователи уровня подходят под отечественное определение предмета беседы, выделяются в отдельный класс. Вопрос ставится книгой М.А. Шустова по рассматриваемой теме.

Устройство инвертора для ламп дневного света

Схема резонансного преобразователя напряжения.

Для создания преобразователя, способного освещать дом, гараж, автомобиль, подойдет схема сборки своими руками. Импульсный преобразователь VOLTSL двухтактный. Он смонтирован на блоке питания TL 494 (КС 1114ЕУ4). Микросхема управляется силовой частью блока питания и содержит в своем составе:

  • генератор напряжения;
  • источник стабилизации напряжения;
  • 2 транзистора на выходной источника тока, емкостью 0,7 мм и 0,1 В.

Для монтажа приобретают выпрямительные диоды и трансформатор от блока питания. Необходимо решить вопрос перемотки трансформатора. При ее осуществлении своими руками производят расчет до 100 кГц. Приобретают резисторы, согласно схеме R1 и R2, создающие прохождение импульсов тока на выходе. Рабочая частота формируется за счет создания цепи С1 и R3. Монтируют диоды HR307, а при их отсутствии HER304. Неплохо справляются с работой диоды КД213. Подбирают конденсаторы различной емкости. Спаянную микросхему помещают в панель. Схема может работать до 4 часов — транзисторы не перегреваются, и настройка не требуется.

Трансформатор подлежит самостоятельной намотке. Следует заранее запастись кольцом из феррита диаметром 30 мм. За основу берут пропорцию витков в намотке 1:1:20, где 1:1 — первичная обмотка, а 20 — это 200 витков вторичного покрытия.

В первую очередь наматывают вторичную обмотку, используя провод сечением 0,4 мм. Следующий этап — создание первичного покрытия, состоящего из двух половинок по 10 витков каждая. Из многожильного мягкого провода диаметром 0,8 мм создают полуобмотку. Для переделки трансформатора можно использовать устройство для 12-вольтовых ламп, подсвечивающих потолок. Снимают вторичную обмотку, а полуобмотку создают путем наматывания покрытия вдове сложенным проводом. Затем место соединения разрезают, а концы провода спаивают вместе, формируя центр полуобмотки.

Для работы используют мощные металлические проводники или полевые транзисторы IRFL44N LRF46N. Для преобразователя ставят диоды HER307 или КД213. Конденсаторы берут из компьютерного блока питания, имеющие диаметр до 18 мм.

При длительной работе транзисторы нагреваются, радиатор не устанавливается. При его использовании не следует фланцы транзисторных корпусов заворачивать через резистор. Необходимо применять шайбы и прокладочный изолирующий материал от блока питания компьютера.

Инвертор надежно защищается от перегрузок, если на выходе установить предохранитель и диод. Следует соблюдать правила техники безопасности при работе: остерегаться высокого напряжения. Заряд конденсаторов сохраняется 24 часа. Разрядка осуществляется с помощью накаливающей лампы на 220 В.

изготавливается по довольно простой схеме, является удобным аппаратом для получения напряжения 220 Вт. Все приборы, которые делаем своими руками, работают не хуже заводских — таково кредо домашних умельцев, приступающих к изготовлению преобразователя.

Как выбирать автомобильный преобразователь напряжения

При выборе инвертора необходимо учитывать следующее:

  • напряжение аккумулятора (12/24 вольта);
  • выходное напряжение (110/220 вольт);
  • суммарная мощность нагрузки;
  • подключение к прикуривателю или аккумулятору;
  • сертификат соответствия и оформление в соответствии с законом о защите прав потребителей.

https://youtube.com/watch?v=sb7m7-f_FiY

Выбирая инвертор, помните, преобразователи для напряжения 12 и 24 вольта не взаимозаменяемы, если об этом не написано на корпусе прибора и в его инструкции по эксплуатации. Подключение инвертора на 12 вольт к аккумулятору на 24 вольта приведет к перегреву и быстрому выходу из строя ключевых транзисторов и других деталей из-за превышения входного напряжения

Подключение инвертора на 24 вольта к аккумулятору на 12 вольт приведет к быстрому перегреву и выходу из строя ключевых транзисторов из-за слишком большой скважности импульсов увеличения тока коллектора

Не менее важный параметр – суммарная мощность нагрузки. Для его определения необходимо посчитать мощность всех устройств, которые могут быть включены одновременно, при этом они не обязательно будут использоваться постоянно. Вот пример определения суммарной мощности:

  • ноутбук (70-100 ватт);
  • зарядка для телефона (10 ватт);
  • небольшой холодильник (50 ватт);
  • домашний кинотеатр (200 ватт);
  • суммарная мощность 330-360 ватт.

При выборе инвертора учитывайте, что максимальный постоянный ток прикуривателя не должен превышать 15 ампер, поэтому максимальная мощность, которую вы сможете получить без риска повреждения проводки или сгорания предохранителя, составляет 180 или 360 ватт, в зависимости от напряжения аккумулятора. Поэтому адаптер мощностью свыше этого значения желательно подключать не через прикуриватель, а напрямую к аккумулятору. Для этого в его комплекте должны быть соответствующие разъемы и переходники. Если же вы переделаете шнур питания, то лишитесь гарантии на устройство.

Несмотря на то, что подобные устройства не подлежат обязательной сертификации, все крупные и надежные производители или поставщики не только получают сертификат соответствия, подтверждающий безопасность устройства, но оформляют устройство в соответствии с российскими законами. То есть прикладывают к нему руководство пользователя на русском языке, а на упаковке описывают все характеристики, условия эксплуатации, данные производителя, а также телефон и электронный адрес для направления претензий, связанных с качеством продукции.

ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

Импульсные преобразователи применяются в тех случаях, когда нужно преобразовать один уровень напряжения в другой. Чаще всего они собираются на базе индуктивных или емкостных накопителей энергии. От других источников электропитания их отличает высокий уровень КПД, достигающий в некоторых случаях 95%.

Принципиальные электрические схемы импульсных преобразователей выполняются с использованием 4 х элементов:

  • коммутирующий элемент;
  • накопитель энергии (катушка индуктивности, дроссель, конденсаторы);
  • блокирующий диод;
  • конденсатор, соединенный параллельно с сопротивлением нагрузки.

Комбинации перечисленных компонентов могут образовывать любой тип импульсного конвертора.

Величина напряжения на выходе определяется шириной импульсов, управляющих коммутирующим элементом. При этом создается запас энергии в катушке индуктивности. Стабилизация реализуется за счет обратной связи, то есть ширина импульсов меняется в зависимости от значения выходного напряжения.

Для создания токов высокой частоты используют преобразователи, собранные с использованием колебательных контуров. При этом напряжение постоянного тока, поступающее на генератор переменного напряжения (мультивибратор, триггер) является одновременно и питающим. Выходные импульсы имеют, как правило, прямоугольную форму.

Полученное переменное напряжение можно усилить, понизить и т. д. Кроме того его легко выпрямить и получить нужную полярность. Для этого используют соответствующее включение диодов, а выпрямитель собирают, например, по мостовой схеме.

Напряжение на выходе импульсных преобразователей необходимо стабилизировать. Для этого используют различного рода стабилизаторы (импульсные или линейные). Правда, из-за низкого КПД последние используются редко.

Что касается импульсных стабилизаторов, то они в своей работе используют широтно или частотно импульсную модуляцию. В первом случае меняется длительность во втором — частота импульсов. Встречаются устройства с комбинированным способом стабилизации.

Как работает инвертор

Основа автомобильного инвертора – генератор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)

Это устройство работает от аккумулятора 12 вольт и выдает прямоугольные импульсы (меандр) с изменяемой скважностью (соотношением времени наличия/отсутствия напряжения). Когда скважность равна единице, инвертор обеспечивает максимальный ток

Чем меньше скважность, тем соответственно, меньше ток. При этом напряжение на выходе всегда соответствует значению 220 вольт. Частота работы генератора от 50 килогерц до 5 мегагерц, в зависимости от схемы и деталей. Превращение высокочастотного напряжения в низкочастотное (50 герц) происходит с помощью сглаживания меандра в колебательном контуре, образованном трансформатором и конденсатором, а также фильтрации гармоник. Ведь генератор ШИМ не только создает переменное напряжение 220 вольт с высокой частотой, но благодаря меняющемуся изменению скважности, модулирует выходное напряжение синусоидальным сигналом с частотой 50 герц.

Когда инвертор работает без нагрузки, скважность сигналов ШИМ-генератора минимальна, а напряжение на выходе составляет 220в. Подключение нагрузки приводит к увеличению тока и падению напряжения на выходе устройства ниже 220v

Система обратной связи сравнивает выходное напряжение с заданным стандартом, после чего подает на генератор сигнал, увеличивающий скважность импульсов. Благодаря этому возрастает выходная мощность, поднимается напряжение. При отключении нагрузки выходное напряжение поднимается выше 220 вольт, после чего система обратной связи снижает скважность импульсов до тех пор, пока напряжение не придет в норму. Изменение скважности и выходного тока приводит к увеличению нагрузки на аккумулятор, поэтому его напряжение нередко опускается ниже 12 вольт. В этом случае схема с обратной связью еще больше увеличивает скважность, вплоть до единицы.

Нередко преобразователь, сделанный своими руками, в котором не предусмотрена обратная связь, реагирует на подключение к разряженному аккумулятору снижением выходного напряжения. Поэтому они не очень подходят для питания усилителя или ноутбука, но вполне смогут обеспечить функционирование устройств с реактивной нагрузкой – ручной электроинструмент, лампы, кипятильники.

Выбор схемы

В интернете выложено огромное количество схем устройств, преобразующих энергию автомобильного аккумулятора (12 вольт) в переменное напряжение 220 вольт и пригодных для изготовления своими руками. Поэтому выбирать схему необходимо, ориентируясь на доступ к элементной базе и опыт работы с такими устройствами. Если неподалеку от вас есть магазин радиодеталей, то вы можете узнать у них, какие контроллеры и силовые транзисторы наиболее доступны и уже под них подобрать наиболее подходящую схему. Также можно воспользоваться теми деталями, которые есть в любом блоке питания компьютера. Оттуда вы сможете взять:

  • контроллер (ШИМ-генератор);
  • ферритовое кольцо для трансформатора;
  • силовые транзисторы;
  • конденсаторы;
  • резисторы;
  • фильтрующие дроссели.

Если вы не уверены в том, что сможете своими руками сделать сложное устройство с обратной связью, собирайте инвертор 12 → 220 вольт на основе мультивибратора на 50 герц. Трансформатор для него можно снять со старого транзисторного телевизора или источника бесперебойного питания (UPS). Такой инвертор занимает гораздо больше места, чем высокочастотное устройство, однако он проще в настройке, да и детали для него найти легче.

Пример схемы

Подключение техники на 110В к сети 220В

С этой проблемой часто сталкиваются те, кто приобретает технику в США или Японии. Причем если компьютерные блоки питания обычно универсальные – 110/200В, то другой аппаратуре может потребоваться именно 110В.

Как-то раз на одном из американских сайтов был приобретен аккумуляторный мини-пылесос Hoover Platinum. Пылесос был выбран по причине емкого Li-Ion аккумулятора, высокой мощности всасывания и безмешковой технологии циклон.

Поскольку Hoover производит продукцию не только для американского рынка, то была слабая надежда на то, что пылесос будет укомплектован универсальным зарядным устройством, но это оказалось не так – на заряднике было написано 110В/60Гц/0,65А.

Соответственно возможны были несколько вариантов:

Блок питания мог быть реально универсальным, если именно эта модель пылесоса поставлялась на другие рынки. Проверить можно было включив его в розетку с риском того, что блок питания сгорит.
Разобрать блок питания и переделать его на 220В. Чаще всего в импульсных блоках питания для этих целей достаточно поменять конденсатор (поставить на 400В) и варистор (с напряжением пробоя в 360-390В). Если есть сложности с подбором варистора, то можно вообще его убрать.
Купить понижающий трансформатор соответствующей мощности. В моем случае не менее 75Вт

Важно: мощность потребления нужно определять не по указанной мощности на шильдике, а умножать силу тока (в моем случае 0,65А) на напряжение (соответственно 110В). Поскольку большинство трансформаторов китайские, то к полученному результату стоит добавить 10-20% запаса.

Если бы у меня было не зарядное устройство, а что-то без электронных схем – чайник, тостер, настольная лампа и т.п., то можно было бы купить тиристорный регулятор напряжения за сущие копейки. Экзотические варианты типа резисторов не рассматриваются в принципе.

Поскольку я не силен в схемотехнике импульсных блоков питания, то вариант с перепаиванием блока питания отпал сам собой. Если бы было на 100% известно, что в моем случае достаточно поменять конденсатор (как в случае с популярным пылесосом iRobot), то можно было бы попробовать, но такой уверенности не было, а проводить эксперименты не хотелось. Поэтому было решено купить трансформатор.

Еще одним доводом пользу трансформатора было то, что можно было и дальше покупать всякие бытовые вещи, сделанные для американского рынка.

Вариантов трансформаторов глобально два:

  1. Отечественные – выдают те параметры выходного напряжения, которые на них указаны, обычно мощные, а следовательно занимают много места и стоят недешево. Такой, например, потребуется для подключения миксера KitchenAid Artisan. Правда на разницу в цене – 299 US$ там и 25-30 тыс. руб. тут можно купить несколько понижающих трансформаторов по 3,5-4 тыс. руб. Не говоря уже о том, что, например, модель KitchenAid Professional 600 (449 US$ там) в исполнении 220В не купить в принципе.
  2. Китайские – выходная мощность может быть ниже заявленной, невысокой максимальной мощности, но зато недорогие и небольшого размера.

Экзотика типа найти у бабушки от старого ТВ/холодильника или собрать самому не рассматриваются.

Почитав отзывы, я пришел к выводу, что самые приличные из китайских трансформаторы Robiton, оный и был куплен за 850 руб. в версии на 150Вт. В линейке трансформаторов есть 45, 70, 100 и 150Вт, но 70Вт было маловато, а версии на 100Вт не было в наличии.

Трансформатор небольшой, оборудован розеткой под американский стандарт – то есть никаких дополнительных переходников покупать не надо.

При подключении американской техники есть еще один нюанс, который заключается в том, что американская электросеть 110В/60Гц, а наша — 220В/50Гц. И если преобразовать 220В в 110В можно без особых затрат, то получить 60Гц будет гораздо дороже. Правда мне даже теоретически сложно представить бытовую технику, которой нужны 60Гц. Импульсным блокам питания все равно, пассивным электроприборам и подавно. Изменение частоты повлияет только на бытовые приборы, имеющие в своем составе электродвигатели, но для них это тоже не критично.

View the discussion thread.

blog comments powered by DISQUS

Для чего нужны инверторы

Благодаря наличию этих приборов можно решить массу проблем. В первую очередь, организовать работу любой техники, работающей от питания в 220 В, без наличия постоянной сети. К ним можно подключать электроинструменты, аудио аппаратуру и даже телевизоры. Как же правильно выбрать автомобильный преобразователь (инвертор) напряжения? Для этого необходимо хотя бы в общих чертах знать их устройство и принцип работы.

Главное предназначение устройства заключается в преобразовании тока и повышении или понижении напряжения. Подключаются приборы с помощью клемм или специальных зажимов напрямую к автомобильной аккумуляторной батарее. Когда подсоединяемая модель не обладает большой мощностью, то сделать это можно непосредственно от гнезда прикуривателя. Это очень удобно, так как прибор в этом случае находится внутри салона.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика