Схема інвертора 12 220 чистий синус. Необхідність схем інверторів з чистою синусоїдою

Наши партнеры ArtmMisto

Розробкою схем інвертора з чистої синусоїдою зайняті не тільки багато народні умільці, але і науково-технічні центри. Інвертори, або блоки безперебійного живлення , Набули популярності з розвитком комп'ютерних технологій. збої в програмному забезпеченні , Втрата інформації при раптовому відключенні харчування змусили вжити необхідних заходів безпеки. Перші пристрої видавали імпульсна напруга прямокутної форми - меандр. Вони забезпечували невеликий проміжок часу, протягом якого можна було зберегти інформацію і виконати штатний виключення комп'ютера. Подальші розробки дозволили створити вдосконалені моделі перетворювачів.

Збільшення ємності акумуляторів, номінальної потужності інверторів дозволило не тільки збільшити час роботи комп'ютерів, але і застосувати ДБЖ для роботи інших пристроїв і приладів при перебоях в електропостачанні.

Перший досвід експлуатації показав, що тривала робота обладнання на імпульсній напрузі призводить до прискореного зносу і відмови техніки. Певні категорії обладнання виявилися нездатними працювати на напрузі, що відрізняється від синусоїди. Потужність джерел живлення не дозволяла підключати кілька пристроїв одночасно.

Виникла необхідність в інверторах з синусоїдальною формою напруги, здатних витримати навантаження в кілька кіловат. Часткове вирішення проблеми було знайдено. Виробники запропонували перетворювачі з квазі - синусом. Така форма є синусоїдою, що складається з безлічі невеликих сходинок.

Природна і штучна синусоїда

Малюнок 1. Схема живлення перетворювача.

Синусоїдальна форма напруги, що виробляється промисловими генераторами, створюється обертанням полюсів магнітного поля. Робота електродвигунів заснована на створенні електроенергією обертового магнітного поля для впливу на ротор. При формі напруги, що відрізняється від синусоїди, обертання ротора буде відбуватися нерівномірно, з прискоренням або уповільненням, що відіб'ється на технічному стані двигуна і робочої частини.

Використання напруги спотвореної форми поки не пройшло достатніх випробувань на практиці, тому використовувати його для живлення дорогого устаткування без гарантій виробника небажано. Більшість ДБЖ призначений для підтримки основних життєво необхідних функцій.

Напруга не завжди має ідеальну форму. Підвищують і знижують трансформаторні станції, різні види споживає обладнання створюють певні зміни в форму напруги. Переважне використання індуктивних навантажень без компенсаційних конденсаторних установок створює в мережі певне зрушення фаз, що впливає на форму синусоїди. Масове підключення імпульсних блоків живлення також вносить свою частку спотворень, незважаючи на наявність фільтрів.

Малюнок 2. Установка на виході фільтра.

отримати чистий синус при використанні радіоелектронних компонентів досить складно. Рішення начебто лежить на поверхні. Прямокутний імпульс в спрощеному уявленні складається з гармонійного ряду синусоїд, перша з яких відповідає частоті імпульсів. Потрібно всього лише встановити на виході відповідний фільтр.

Ефективність експлуатації такого пристрою досить низька. Значна частина енергії затримається на елементах фільтра і перетворюється в тепло. Вага і габаритні розміри перетворювача значно зростуть. Виділити і використовувати відфільтровану енергію для зарядки також досить складно. Схема значно ускладниться, зросте її вартість, знизиться надійність.

Більшість експериментаторів сходиться на думці, що модифікована синусоїда цілком прийнятна для більшості побутових і промислових пристроїв, приладів.

Повернутися до списку

Схема інвертора з чистим синусом

Харчування перетворювача (рис.1) може бути від джерела зі складною формою напруги або постійного струму. При використанні акумулятора фільтр Ф і діодний міст М можна не встановлювати. Для роботи низьковольтної частини схеми використовується міст М1, зібраний на малопотужних діодах. Виготовити таку схему своїми руками досить складно. У виконавця повинен бути певний досвід виконання подібних робіт.

Малюнок 3. Підгонка котушок під напругою 220 В.

Схема працює в такий спосіб. Генератор, що задає на мікросхемі D5 створює синусоїдальний сигнал з частотою 50 Гц. Його схема являє собою модифікований варіант генератора Вина. Зміни внесені для збільшення надійності схеми і зменшення споживання енергії. Контролери D1, D2 модулюють синусоїдальний сигнал. Для модуляції на мікросхемах використовуються різні входи: прямий і інвертується. Тому одна сторона запускається при позитивній хвилі, друга - при негативній. З контролерів вихідний сигнал надходить на мікросхеми D3, D4, що формують сигнал для управління транзисторами.

Силова частина зібрана за принципом мостової схеми. Навантаження підключається в одну діагональ моста, напругу живлення - в іншу. При проходженні одного з напівперіодів струм проходить від мінусової клеми через VT4, обмотку L1, навантаження, VT1, плюсову клему джерела живлення. При іншому напівперіоді працюють транзистори VT2, VT3.

Захист по перевищенню максимально допустимого струму зібрана на резисторах R17-19, R22 і діодах VD11,12. При перевищенні падіння напруги на резисторах в силовому ланцюзі різниця надходить на відповідні контакти D1, D2, і схема припиняє роботу.

Перетворювач 12 / 220В з синусом на виході.

Передмова.
Близько місяця тому я шукав в неті схему простого перетворювача 12 / 220в з "чистим" синусом на виході і на свій подив виявив, що її немає. Все що зазвичай пропонується, зводиться або до отримання псевдосінуса шляхом перетворення без використання низькочастотного трансформатора, або до ради використовувати підсилювач D-класу, керований опорним синусоїдальною напругою. Як пристрій управління і генерації синусоїди пропонується застосовувати мікроконтролер. Або дається посилання на смартапс. Загалом, виходить не дуже просто. Довелося витратити досить багато відпускного часу, щоб розробити схему більш відповідає вимогам простоти і "чистоти" синуса.

Характеристики:
Вхідна напруга 12 ... 14В
Вихідна напруга 50Гц 220 +/- 2В
Максимальна потужність 50 Вт
ККД 84 ... 90%.

Робота.
Генератор, що задає, джерело опорного напруги і компаратор зібрані на DA2. Зовнішні елементи DD1 і DD2 повторюють внутрішню структуру TL494, в тій її частині, яка нестійкий працює на низьких частотах (помилкові спрацьовування D-тригера).
Далі за допомогою ФНЧ придушуються верхні гармонійні складові ШІМ. ФНЧ складається з двох частин. Перша-DA1.1, ФНЧ з гладкою характеристикою АЧХ. Другий-DA1.2 режекторний фільтр з частотою придушення 150Гц. Аналіз показує, що в ШІМ міститися тільки перша і непарні гармоніки, тому такого фільтра виявляється досить, щоб сформувати "красивий" синус (осцилограма 2). А, оскільки рівень першої гармоніки практично лінійно залежний від шпаруватості, то отримуємо добре керований синус з точною постійної складової, що дорівнює + 2,5 В. Далі, додатково отримуємо инверсную синусоїду (висновок 14 DA1.4).
На DA3, DA5, VT1, VT2 зібраний перший канал УНЧ класу D. Другий канал відповідно зібраний на DA4, DA7, VT3, VT4. На виході першого і другого каналу УНЧ формуються протифазні синусоїди (осцилограма 3).
З виходу трансформатора, через діодний міст подається зворотний зв'язок по вихідній напрузі. Таким чином вихідна напруга стабілізується.

Конструкція і деталі.
Трансформатор TV1 це доопрацьований ТП60-2, який застосовувався в знаменитому відеомагнітофоні "Електроніка ВМ-12". З трансформатора змотуються всі вторинні обмотки, і замість них намотується одна обмотка, яка містить 33 витка обмотувального дроту діаметром 0,7 мм, складеного всемеро. Можна використовувати і мідну шину, яка підходить по площі перетину. При подачі напруги 220В на вторинної (в перетворювачі вона первинна) обмотці трансформатора, на холостому ходу, напруга становить 6,5В.
Дроселі L1 і L2 намотуються на феритових кільцях типорозміру 24 * 13 * 9,7мм і містять 22 витка обмотувального дроту діаметром 1,5 мм. На жаль марка і магнітна проникність цих феритових кілець мені невідома. Вони використовуються у вторинних колах імпульсних комп'ютерних блоків живлення типу ATX.
Транзистори і мікросхеми драйверів DA5, DA7 можна знайти на материнських платах.
Всі транзистори встановлюються на один радіатор площею 15 ... 20см2. Для їх ізоляції від радіатора використовуються слюдяні прокладки.
Конденсатори С21 ... С24 типу К73-17 на напругу 63В.
Конденсатор С25 типу К73-17 на напругу 630В.
Діоди можна використовувати будь-які, з максимальним зворотним напругою не менше 400В.
Резистори R44, R45 потужністю не менше 0,25Вт.

Налаштування.
1. Завершити з'єднання первинну обмотку трансформатора.
2. Резистором R9 встановити частоту проходження імпульсів 100 Гц на виході DA2 (осцилограма 1).
3. Перевірити наявність синусоїдального сигналу (осцилограма 2) на висновках 7 і 14 DA1. Сигнали повинні бути противофазно, але однакові за формою.
4. Резисторами R22 і R31 встановити сигнал на виході першого каналу УНЧ згідно осциллограмме 3. Теж проробити з другим каналом (R24 і R34).
5. Установити рухливий контакт резистора R4 у верхнє за схемою становище.
6. Підключити до виходу перетворювача еквівалент навантаження. Можна використовувати лампу розжарювання потужністю 25Вт.
7. Підключити первинну обмотку трансформатора.
8. Резистором R4 встановити напругу 220В на виході перетворювача.

PS
На мою схема легко піддається масштабування в бік збільшення потужності. В принципі, схема, з відповідними доопрацюваннями придатна і для отримання інших вихідних частот. Наприклад, 60Гц або 400Гц.
ККД, можна дещо збільшити, якщо замінити дроселі L1 і L2 на більш потужні.

Як вам ця стаття?

Вирішив присвятити окрему статтю виготовлення DC AC підвищуючого перетворювача напруги на 220В. Це звичайно віддалено відноситься до теми світлодіодних прожекторів і ламп, але такий мобільний джерело живлення широко застосовується будинку і в автомобілі

• 1. Варіанти збірки
• 2. Конструкція перетворювача напруги
• 3. Синусоїда
• 4. Приклад начинки перетворювача
• 5. Збірка з ДБЖ
• 6. Збірка з готових блоків
• 7. Радіоконструктори
• 8. Схеми потужних перетворювачів

варіанти збірки

Існує 3 оптимальних способи виготовлення інвертора 12 в 220 своїми руками:

1. збірка з готових блоків або Радиоконструктор;
2. виготовлення з джерела безперебійного живлення;
3. використання електронних схем.

У китайців можна знайти хороші Радіоконструктори і готові блоки для збірки перетворювачів постійної струму в змінний 220В. За ціною цей спосіб буде найбільш витратний, але потрібно мінімум часу.

Другий спосіб, це апгрейд джерела безперебійного живлення (ІБП), який без акумулятора в великих кількостях продаються на Авито і коштують від 100 до 300руб.

Найскладніший варіант це збірка з нуля, без радіоаматорського досвіду ніяк не обійтися. Доведеться виготовляти друковані плати, підбирати компоненти, роботи дуже багато.

Конструкція перетворювача напруги

Розглянемо конструкцію звичайного підвищуючого перетворювача напруги з 12 на 220. Принцип роботи для всіх сучасних інверторів буде однаковим. Високочастотний ШІМ контролер задає режим роботи, частоту і амплітуду. Силова частина виконана на потужних транзисторах, тепло з яких відводиться на корпус пристрою.

На вході встановлено запобіжник, що захищає від короткого замикання автомобільний акумулятор. Поруч з транзисторами кріпиться термодатчик, який стежить за їх нагріванням. У разі перегріву інвертора 12в 220в включається система активного охолодження, що складається з одного або декількох вентиляторів. У бюджетних моделях вентилятор може працювати постійно, а не тільки при високому навантаженні.

Силові транзистори на виході

синусоїда

Форма сигналу на виході автомобільного інвертора формується за рахунок високочастотного генератора. Синусоїда може бути бути двох видів:

1. модифікована синусоїда;
2. чиста синусоїда, чистий синус.

Не кожен електричний прилад може працювати з модифікованою синусоїдою, яка має прямокутну форму. У деяких компонентів в змінюється режим роботи, вони можуть нагріватися і почати шабарчать. Щось схоже можна отримати, якщо дімміровать світлодіодну лампу, у якій яскравість не регулюється. Починається тріск і миготіння.

Дорогі DC AC підвищують перетворювачі напруги 12в 220в мають на виході чистий синус. Коштують набагато дорожче, але електричні прилади відмінно з ним працюють.

Приклад начинки перетворювача

Збірка з ДБЖ

Щоб нічого не вигадувати і не купувати готові модулі, можна спробувати комп'ютерний джерело безперебійного живлення, скорочено ИПБ. Вони розраховані на 300-600вт. У мене Ippon на 6 розеток, підключено 2 монітори, 1 системник, 1телевізор, 3 камери спостереження, система управління відеоспостереженням. Періодично перекладаю в робочий режим відключенням від мережі 220, щоб батарейка розряджалася, інакше термін служби сильно скоротитися.

Колеги електрики підключали звичайний автомобільний кислотний акумулятор до бесперебойніка, відмінно працював безперервно 6 годин, дивилися футбол на дачі. В ДБЖ зазвичай вбудована система діагностики гелевого акумулятора, яка визначає його низьку ємність. Як вона поставиться до автомобільного невідомо, хоча основна відмінність, це гель замість кислоти.

начинка ДБЖ

Єдина проблема, бесперебойніка можуть не сподобається скачки в автомобільній мережі при заведеному двигуні. Для справжнього радіоаматора ця проблема вирішується. Можна використовувати тільки при заглушеному двигуні.

Переважно ДБЖ призначені для короткочасної роботи, коли пропадає 220В в розетці. При тривалому постійному роботі дуже бажано поставити активне охолодження. Вентиляція знадобиться для стаціонарного варіанту і для автомобільного інвертора.

Як і всі прилади, він непередбачувано себе поведе при запуску двигуна з підключеною навантаженням. Стартер машини сильно просаджує Вольти, в кращому випадку піде на захист як при виході батареї з ладу. У гіршому будуть скачки на виході 220V, синусоїда спотвориться.

Збірка з готових блоків

Для складання стаціонарного або автомобільного інвертора 12в 220в своїми руками можна використовувати готові блоки, які продаються на Ебее або у китайців. Це заощадить час на виготовлення плати, пайку і остаточну настройку. Досить додати до них корпус і дроти з крокодилами.

Придбати можна і Радиоконструктор, який укомплектований усіма радіодеталями, залишається тільки спаяти.

Орієнтовна ціна на осінь 2016:

1. 300Вт - 400руб;
2. 500вт - 700руб;
3. 1000Вт - 1500руб;
4. 2000Вт - 1700руб;
5. 3000Вт - 2500руб.

Для пошуку на Aliexpress вкажіть запит в пошуковому рядку «inverter 220 diy». Скорочення «DIY» позначає для «збірки своїми руками».

Плата на 500W, вихід на 160, 220, 380 вольт

Радіоконструктори

Радиоконструктор коштує дешевше, ніж готова плата. Найскладніші елементи можуть бути вже знаходиться на платі. Після складання практично не вимагає настройки, для якої необхідний осцилограф. Розкид параметрів радіокомпонентів і номінали непогано підібрані. Іноді в пакетик кладуть запасні деталі, раптом через недосвідченість ніжку відірветься.

Схеми потужних перетворювачів

Потужний інвертор в основному використовують для підключення будівельних електроінструментів при будівництві дачі або фазенди. Малопотужний перетворювач напруги на 500вт від потужного на 5000 - 10000 Ватт відрізняється кількістю трансформаторів і силових транзисторів на виході. Тому складність виготовлення і ціна практично однакові, транзистори коштують недорого. За потужністю оптимально 3000Вт, можна підключити дриль, болгарку та інший інструмент.

Покажу кілька схем інверторів з 12, 24, 36 на 220В. Такі ставити в легковий автомобіль не рекомендується, можна випадково електрику зіпсувати. Схемотехніка DC AC перетворювачів 12 на 220 проста, що задає генератор і силова частина. Генератор роблять на популярній TL494 або аналогах.

Велика кількість схем підвищувачів з 12v на 220v для виготовлення своїми руками можна знайти за посиланням
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
Всього там близько 140 схем, половина з них підвищують перетворювачі з 12, 24 на 220В. Потужності від 50 до 5000вт.

Після складання потрібно налагодження всієї схеми за допомогою осцилографа, бажано мати досвід роботи з високовольтними схемами.

для збірки потужного інвертора на 2500 Ватт потрібно 16 транзисторів і 4 відповідних трансформатора. Вартість виробу буде чимала, порівнянна з вартістю схожого радіоконструктора. Плюсом таких витрат буде чистий синус на виході.