Электронный преобразователь напряжения с 12 в на 220 в

Особенности работы конструкции

Инверторы 12-220 Вольт применяются довольно широко. Рядовые автомобилисты используют их в качестве источника питания при дальних поездках. Элементарно можно включить электрическую бритву, фен, телевизор, даже чайник вскипятить. Правда, быстро посадят аккумулятор. Поэтому лучше использовать устройства для питания приборов первой необходимости и освещения.

Самые простые самодельные инверторы 12-220 В можно изготовить из нескольких силовых транзисторов и мультивибратора. Эксплуатация прибора может происходить даже при сильном морозе. А вот для жары необходимо предусмотреть дополнительное охлаждение, иначе транзисторы выйдут из строя. Простой кулер от персонального компьютера достаточно установить на радиатор охлаждения полупроводниковых силовых транзисторов.

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.

Особенности работы инвертора

Чтобы получить контур в 50 Гц, необходимо использовать вторичную обмотку и параллельно соединённые с ней электролитические конденсаторы и элемент нагрузки. Когда на выход не подключена нагрузка, схема не работает. Как только вы подключите какой-нибудь потребитель, инвертор начнет преобразовывать напряжение 12 в 220 Вольт.

Синусоида на выходе далеко до идеала. Это огромный недостаток подобной схемы. Чтобы произвести увеличение мощности, необходимо применять более дорогие и эффективные типы транзисторов

Обратите внимание на электролитический конденсатор, который подключен к выходу. Он должен быть рассчитан на минимальное напряжение 250 В

Будет лучше, если это значение будет выше 300 В.

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.

Где можно использовать эти устройства?

Самый простой тип инвертора напряжения 12-220 Вольт — это источники используемые в компьютерной технике. Но у них есть один большой недостаток — малая мощность, аккумулятора хватает ненадолго. А если в быту используется устройство в паре с мини-электростанцией (даже ветряного типа), то стабильное питание обеспечено. Обычно инверторы можно встретить в таких конструкциях:

1. Охранных сигнализациях.
2. Котлах отопления.
3. Насосных станциях.
4. Компьютерных серверах и прочих системах.

Другими словами, они применяются там, где необходимо постоянно наличие питающей сети 220 Вольт. Бытовые стабилизаторы напряжения — это не что иное, как инверторы. Только в них преобразуется переменное напряжение в постоянное, стабилизируется, после чего опять повышается до 220 Вольт. Причем с помощью электрических полупроводниковых ключей и ШИМ-модулятора получается добиться практически идеальной синусоиды.

Что будет на выходе?

Преобразователи напряжения ради уменьшения массогабаритов устройства за редкими исключениями (см. далее) работают на повышенных частотах от сотен Гц до единиц и десятков кГц. Ток такой частоты не примет никакой потребитель, а потери его энергии в обычной проводке будут огромны. Поэтому инверторы 12-200 строятся под выходное напряжение след. видов:

• Постоянное выпрямленное 220 В (220V AC). Пригодны для питания телефонных зарядок, большинства источников питания (ИП) планшетов, ламп накаливания, люминесцентных экономок и светодиодных. На мощность от 150-250 Вт отлично подойдут для ручного электроинструмента: потребляемая им мощность на постоянном токе немного снижается, а крутящий момент возрастает. Непригодны для импульсных блоков питания (ИБП) телевизоров, компьютеров, ноутбуков, микроволновок и т.п. мощностью более 40-50 Вт: в таких обязательно есть т. наз. пусковой узел, для нормальной работы которого сетевое напряжение должно периодически проходить через ноль. Непригодны и опасны для приборов с силовыми трансформаторами на железе и электромоторами переменного тока: стационарного электроинструмента, холодильников, кондиционеров, большей части Hi-Fi аудио, кухонных комбайнов, некоторых пылесосов, кофеварок, кофемолок и микроволновок (для последних – из-за наличия мотора вращения стола).
• Модифицированное синусоидальное (см. далее) – пригодны для любых потребителей, кроме Hi-Fi аудио с ИБП, прочих устройств с ИБП от 40-50 Вт (см. выше) и, часто локальных охранных систем, домашних метеостанций и т.п. с чувствительными аналоговыми датчиками.
• Чистое синусоидальное – пригодны без ограничений, кроме как по мощности, для любых потребителей электроэнергии.

Синус или псевдосинус?

С целью повышения экономичности преобразование напряжения осуществляется не только на повышенных частотах, но и разнополярными импульсами. Однако запитывать очень многие приборы-потребители последовательностью разнополярных прямоугольных импульсов (т. наз. меандром) нельзя: большие выбросы на фронтах меандра при хоть чуть-чуть реактивной нагрузке приведут к большим потерям энергии и могут вызвать неисправность потребителя. Однако проектировать преобразователь на синусодальный ток тоже нельзя – КПД не превысит прим. 0,6.

Преобразование постоянного напряжения в модифицированную и чистую синусоиду

Тихая, но существенная в данной отрасли революция произошла, когда специально для инверторов напряжения были разработаны микросхемы, формирующие т. наз. модифицированную синусоиду (слева на рис.), хотя правильнее было бы назвать ее псевдо-, мета-, квази- и т.п. синусоидой. Форма тока модифицированной синусоиды ступенчатая, а фронты импульсов затянуты (фронтов меандра на экране электронно-лучевого осциллографа часто вообще не видно). Благодаря этому потребители с трансформаторами на железе или заметной реактивностью (асинхронными электромоторами) «понимают» псевдосинусоиду «как настоящую» и работают как ни в чем не бывало; Hi-Fi аудио с сетевым трансформатором на железе запитывать модифицированной синусоидой можно. Кроме того, модифицированную синусоиду возможно достаточно простыми способами сгладить до «почти настоящей», отличия которой от чистой на осциллографе на глаз еле заметны; преобразователи типа «Чистый синус» стоят ненамного дороже обычных, справа на рис.

Однако приборы с капризными аналоговыми узлами и ИБП запускать от модифицированной синусоиды нежелательно. Последние – крайне нежелательно. Дело в том, что средняя площадка модифицированной синусоиды не чистый ноль напряжения. Узел запуска ИБП от модифицированной синусоиды срабатывает нечетко и весь ИБП может не выйти из режима запуска в рабочий. Пользователь это видит сначала как безобразные глюки, а потом из девайса идет дым, как в анекдоте. Поэтому приборы в ИБП нужно запитывать от инверторов типа Чистый Синус.

Мощный автомобильный преобразователь 12-220 50 Гц своими руками — 15 Июля 2014

Инвертор состоит из задающего генератора на 50 Герц (до 100 Гц), который построен на основе самого обычного мультивибратора. С момента публикации схемы наблюдал, что многие успешно повторили схему, отзывы довольно хорошие — проект удался. 

Данная схема позволяет получить на выходе почти сетевые 220 Вольт с частотой 50Гц (зависит от частоты мультивибратора. На выходе нашего инвертора прямоугольные импульсы, но с выводами прошу не спешить — такой инвертор пригоден для питания почти всех бытовых нагрузок, за исключением тех нагрузок, которые имеют встроенный двигатель, который чувствителен к форме подаваемого сигнала. 

Телевизор, проигрыватели, зарядные устройства от портативных ПК, нотбуков, мобильных устройств, паяльники, лампы накаливания, светодиодные лампы, ЛДС, даже персональный компьютер — все это можно без проблем питать от предлагаемого инвертора. 

Несколько слов о мощности инвертора. Если задействовать одну пару силовых ключей серии IRFZ44 мощность порядка 150 ватт, ниже указана выходная мощность в зависимости от количества пар ключей и их типа 

Транзистор                                  Кол-во пар.      Мощность (Вт) IRFZ44/46/48                                   1/2/3/4/5         250/400/600/800/1000IRF3205/IRL3705/IRL2505                 1/2/3/4/5          300/500/700/900/1150IRF1404                                          1/2/3/4/5          400/650/900/1200/1500Max

Но и это еще не все, один из тех людей, который собрал сей прибор отписывался с гордостью, что ему удалось снять до 2000 ватт, разумеется и это реально , если использовать скажем 6 пар IRF1404 — действительно убойные ключи с током 202Ампер, но разумеется максимальный ток не может доходить до таких значений, поскольку выводы при таких токах попросту бы расплавились. 

Инвертор имеет функцию REMOTE (ремоут контроль). Фишка в том, что для запуска инвертора нужно подать маломощный плюс от АКБ на линию, к которому подключены маломощные резисторы мультивибратора. Несколько слов о самих резисторах — все брать с мощностью 0,25 ватт — они не будут перегреваться. Транзисторы в мультивибраторе нужны довольно мощные, если собираетесь качать несколько пар силовых ключей. Из наших подойдут КТ815/17 а еще лучше КТ819 или импортные аналоги. 

Конденсаторы — являются частотнозадающими, их емкость 4.7мкФ, при таком раскладе компонентов мультивибратора, частота инвертора будет в районе 60Гц. Трансформатор я взял от старого бесперебойника, мощность транса подбирается исходя от нужно (расчетной) мощности инвертора, первичные обмотки 2 по 9 Вольт (7-12 Вольт), вторичная обмотка стандарт — сетевая. Конденсаторы пленочные, с расчетным напряжением 63/160 и более вольт, берите та, что есть под рукой. 

Ну вот и все, добавлю только, что силовые ключи при большой мощности будут нагреваться как печка, им нужен очень хороший теплоотвод, плюс активное охлаждение. Не забываем изолировать пары одного плеча от теплоотвода, во избежания КЗ транзисторов. 

Инвертор не имеет никаких защит и стабилизацию, возможно напряжение будет отклоняться от 220 Вольт. 

Скачать печатную плату с  сервера 

С уважением — АКА КАСЬЯН

Обсудить на Форуме

ТОП 3 — лучшие модели преобразователей и их технические характеристики

Рейтинг составлен на основании популярности и представляет собой подборку лучших,
по мнению экспертов, автомобильных инверторов 2020 года.

AVS IN-2000W

 Автомобильный инвертор
12 в 220 высокой мощности до 2 киловатт. Выпускается в алюминиевом
корпусе, чтобы содействовать отводу тепла. Есть встроенный кулер охлаждения. На
корпусе имеются удобные монтажные отверстия, крепится через них на стенку
грузовика или микроавтобуса. Способен выдавать ток силой до 10 Ампер.

Преимущества AVS IN:

• разъём USB, что позволяет
  интегрировать зарядку для сотового или навигатора без дополнительного адаптера;
• мощная встроенная защита от
  замыкания;
• длительная и надёжная работа —
  до 5 лет непрерывной эксплуатации;
• удобная клавиша включения.

Минусы:

• дороговизна — 7 тысяч рублей и
  более;
• чересчур короткие провода для
  подключения через клеммы АКБ;
• невозможность интеграции с
  прикуривателем;
• большой вес — более 2
  килограммов;
• всего 1 розетка для
  подключения, поэтому нужен отдельный тройник для питания нескольких
  устройств.

ROBITON R200

Инвертор на 150 Ватт, предназначенный для преобразования постоянного тока в
переменный. Есть возможность подключения ноутбука, зарядников, различных
электрических инструментов. Имеется удобный разъём USB, обеспечивающий
дополнительные возможности. Выполнен с использованием передовых технологий,
имеет систему многоуровневой защиты:

• короткое замыкание;
• перегрев;
• перегрузка;
• переполюсовка;
• недостаточное входное
  напряжение.

Преобразователь 12 в 220 имеет силовую
розетку типа F — контакты заземлены. Во время перегревов автоматически
отключается. Наличие встроенного вентилятора.

WESTER MSW250
12-​220В+​USB

По соотношению выходной мощности и удобства эксплуатации инвертор от
производителя Wester называют лучшим среди аналогов. Он выдаёт стабильное
напряжение в 250 Ватт, пиковая нагрузка способна доходить до 500 Ватт. Легко интегрируется
с прикуривателем — не нужно останавливаться в пути, чтобы подключить адаптер к
клеммам АКБ.

Вот какие плюсы данного преобразователя отмечены экспертами:

• наличие светодиодной индикации,
  позволяющей наблюдать за работой устройства, перегревом, спящим режимом;
• относительно низкая стоимость —
  от 1700 рублей;
• наличие отдельного USB-разъёма,
  интегрируемого с фотоаппаратом и телефонами;
• качественная, плотная
  евророзетка, в которой вилки от различной бытовой техники не выпадают даже
  от сильных вибраций на бездорожье;
• возможность подключения к
  прикуривателю, что исключает случайную переполюсовку и защищает
  выпрямитель от перегорания;
• система автоматического
  распознавания низкого и чересчур высокого напряжения, самоотключение;
• наличие отдельного
  предохранителя;
• защита от короткого замыкания;
• небольшой вес.

Есть и минусы:

• не интегрируется с ноутбуками 2
  А;
• кулер громко шумит во время
  охлаждения.

Как устроен инвертор для ламп дневного света

Чтобы изготовить преобразователь, который позволит осветить помещение любых размеров или авто достаточно использовать схему сборки своими руками. Импульсные преобразователи VOLTSL относятся к двухтактным. Они смонтированы на блоках питания TL 494 (КС 1114ЕУ4). Микросхемы управляются силовыми частями блока питания и состоят из:

• генератора напряжения;
• источника, стабилизирующего напряжение;
• двух транзисторов на выходных источниках электротока, емкость которых составляет 0,7 мм и 0,1 В.

Чтобы выполнить монтаж необходимо предусмотреть приобретение выпрямительных диодов и трансформатора от блока питания. Следует разобраться с вопросом о перемотке трансформаторов. Выполняя данную работу самостоятельно следуют рассчитать до 100 кГц. Приобретается каждый резистор, с учетом схемы R1 и R2, создающий проход импульса тока у выхода. Рабочую частоту формируют при создании цепи С1 и R3. Монтируются диоды HR307, если же они отсутствуют, то используют HER304. Достаточно хорошо зарекомендовали себя диоды КД213. Подбор конденсаторов осуществляется имеющих различную емкость. Спаянные микросхемы помещаются в панели. Схемы могут функционировать на протяжении четырех часов — конструкция транзисторов при этом не перегревается, и в настройке они не нуждаются.

Трансформаторы подлежат самостоятельным намоткам. Поэтому необходимо заблаговременно запасаться ферритовыми кольцами, диаметр которых составляет 30 мм.  В основе используется пропорция витков на намотке 1:120, тогда как 1:1 является первичной обмоткой, а 20 составляет 200 витков со вторичным покрытием.

Изначально выполняется намотка вторичной обмотки с применением провода, у которого сечение составляет 0,4 мм. На следующем этапе создается первичное покрытие, которое состоит из 2 половинок по десять витков на каждой из них. Многожильный мягкий провод в диаметре 0,8 мм используется для создания полуобмотки. Чтобы переделать трансформатор допускается использование устройства для 12-вольтовой лампы, , которая подсвечивает потолок. Снимается вторичная обмотка, а полуобмотка создается при наматывании покрытий, когда провод вдвое сложенный. После этого соединяющее место разрезается, а каждый конец проводов спаивается совместно, благодаря чему происходит формирование центра обмотки.

Для бесперебойной работы необходимо использование мощных металлических проводников или полевых транзисторов IRFL44N LRF46N. Для преобразователей устанавливаются диоды HER307 и КД213. В качестве конденсаторов применяются компьютерные блоки питания, с диаметром в 18 мм.

Инверторы надежным образом защищаются от перегрузки, если на выходах выполняется установка предохранителя и диода

Важно, чтобы соблюдение правил техники безопасности четко выполнялось: то есть необходимо избегать высоких напряжений. Заряды в конденсаторах могут храниться на протяжении 24 часов

Разрядку осуществляют при помощи накаливающих ламп на 220 В.

Инвертор своими руками 12 в 220 можно изготовить согласно простой схемы. Такое устройство считается достаточно удобным аппаратом, который позволяет получать напряжение в 220 В. Любые приборы, изготавливаемые в домашних условиях, в некоторых ситуациях абсолютно ничем не уступают заводским изделиям, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Назначение и принцип работы

Что такое преобразователь напряжения. Так называют электронный прибор, изменяющий величину входного сигнала. Он может использоваться в качестве устройства, повышающего или понижающего его значение. Входное напряжение после преобразования может изменить как свою величину, так и частоту. Такие устройства, изменяющие постоянное напряжение (преобразовывающие его) в выходной сигнал переменного тока, получили название инверторов.

Преобразователи напряжения находят применение как в виде автономного устройства, питающего потребителей энергией переменного тока, так и могут входить в состав других изделий: систем и источников бесперебойного питания, устройств повышения постоянного напряжения до необходимой величины.

Инверторы представляют собой генераторы напряжения гармонических колебаний. Источнику постоянного тока с помощью специальной схемы управления создается режим периодического переключения полярности. В результате на выходных контактах устройства, к которым подключена нагрузка, формируется сигнал переменного напряжения. Его величину (амплитуду) и частоту определяют элементы схемы преобразователя.

Управляющее устройство (контроллер) задает частоту переключения источника и форму выходного сигнала, а его амплитуду определяют элементы выходного каскада схемы. Они рассчитаны на максимальную мощность, которую потребляет нагрузка в цепи переменного тока.

Контроллер используется и для регулирования величины выходного сигнала, которое достигается управлением длительностью импульсов (увеличение или уменьшение их ширины). Информация об изменениях величины выходного сигнала на нагрузке поступает в контроллер по цепи обратной связи, на основании которой в нем формируется управляющий сигнал на сохранение необходимых параметров. Этот метод называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) сигналов.

В схемах силовых выходных ключей преобразователя напряжения 12В могут использоваться мощные составные биполярные транзисторы, полупроводниковые тиристоры, полевые транзисторы. Схемы контроллеров выполняются на микросхемах, представляющих собой уже готовые к работе устройства с необходимыми функциями (микроконтроллеры), специально разработанных для таких преобразователей.

Схема управления обеспечивает последовательность работы ключей для обеспечения на выходе инвертора сигнала, необходимого для нормальной работы устройств потребителя. Кроме того, управляющая схема должна обеспечивать симметрию полуволн выходного напряжения

Это особенно важно для схем, в которых на выходе используются повышающие импульсные трансформаторы. Для них недопустимо появление постоянной составляющей напряжения, которая может появиться при нарушении симметрии

Существует много вариантов построения схем инверторов напряжения (ИН), но выделяют из них 3 основные:

• ИН бестрансформаторный мостовой;
• трансформаторный ИН с нулевым проводом;
• мостовая схема с трансформатором.

Каждая из них находит применение в своей области в зависимости от примененного в нем источника питания и требуемой выходной мощности для питания потребителей. В каждой из них должны быть предусмотрены элементы защиты и сигнализации.

Защита от понижения и повышения напряжения источника постоянного тока определяет диапазон работы инверторов «по входу». Защита от повышенного и пониженного выходного переменного напряжения необходима для нормальной работы оборудования потребителя. Диапазон срабатывания устанавливается в соответствии с требованиями используемой нагрузки. Эти виды защиты обратимые, то есть при восстановлении параметров оборудования до нормы работа может быть восстановлена.

При срабатывании защиты вследствие короткого замыкания в нагрузке или чрезмерного возрастания выходного тока перед тем, как продолжить эксплуатацию оборудования, необходим тщательный анализ причин этого события.

Преобразователь 12В является наиболее приемлемым для создания локальной электросети. Наличие большого количества автомобилей и аккумуляторных батарей 12В постоянного тока позволяет их использовать для обеспечения запросов пользователей. Такие сети можно создавать в самых различных местах, начиная от собственного авто. Они мобильны и не зависят от места стоянки.

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:

• аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
• стационарные насосы для полива огородов;
• аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
• системы видеонаблюдения и сигнализации;
• батареечные радиоприемники и плееры;
• ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
• галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;

• портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
• паяльные станции и электропаяльники;
• зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
• слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
• детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
• различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.

Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.

Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.