Преобразователь напряжения 12 220 вольт 5000 вт своими руками

Преобразователи и их типы

Есть три типа преобразователей 12-220 В. Первый — из 12 В получают 220 В. Такие инверторы популярный у автомобилистов: через них можно подключать стандартные устройства — телевизоры, пылесосы и т.д. Обратное преобразование — из 220 В в 12 — требуется нечасто, обычно в помещениях с тяжелыми условиями эксплуатации (повышенная влажность) для обеспечения электробезопасности. Например, в парилках, бассейнах или ванных. Чтобы не рисковать, стандартное напряжение в 220 В понижают до 12, используя соответствующее оборудование.

Преобразователи напряжения есть в достаточном количестве в магазинах

Третий вариант — это, скорее, стабилизатор на базе двух преобразователей. Сначала стандартные 220 В преобразуются в 12 В, затем обратно в 220 В. Такое двойное преобразование позволяет иметь на выходе идеальную синусоиду. Такие устройства необходимы для нормальной работы большинства бытовой техники с электронным управлением. Во всяком случае, при установке газового котла настоятельно советуют запитать его именно через такой преобразователь — его электроника очень чувствительная к качеству питания, а замена платы управления стоит примерно как половина котла.

Когда необходим преобразователь напряжения

Включить любой электронный прибор можно с помощью даже одного аккумулятора достаточной мощности. К нему нужно лишь подключить преобразователь напряжения (ПН). Это устройство обеспечит квартиру или дом электричеством на несколько часов.

В каких случаях применяют преобразователь:

• для выполнения работ в местах, где нет электроэнергии (например, в полевых условиях) – устройство преобразовывает постоянное напряжение 12 вольт аккумуляторной батареи в переменное 220 В с нужными характеристиками;
• при охране объектов, чтобы здание, стоянка или офис не остались без защиты из-за скачков напряжения;
• в случае длительных командировок или путешествий – например, для кочевников, дальнобойщиков и автотуристов.

В производственных и домашних условиях часто применяют инверторы. Это преобразователи, которые после появления тока в сети автоматически переключается в другой режим и начинают зарядку аккумуляторов.

Импульсный преобразователь 12-220В на 300 Вт

Эта схема проста, детали доступны, большинство из них можно извлечь из блока питания для компьютера или купить в любом радиотехническом магазине. Достоинство схемы — простота реализации, недостаток — неидеальная синусоида на выходе и частота выше стандартных 50 Гц. То есть, к данному преобразователю нельзя подключать устройства, требовательные к электропитанию. К выходу напрямую можно подключать не особ чувствительные приборы — лампы накаливания, утюг, паяльник, зарядку от телефона и т.п.

Представленная схема в нормальном режиме выдает 1,5 А или тянет нагрузку 300 Вт, по максимуму — 2,5 А, но в таком режиме будут ощутимо греться транзисторы.

Преобразователь напряжения 12 220 В: схема преобразователя на основе ШИМ-контролллера

Построена схема на популярном ШИМ-контроллере TLT494. Полевые транзисторы Q1 Q2 надо размещать на радиаторах, желательно — раздельных. При установке на одном радиаторе, под транзисторы уложить изолирующую прокладку. Вместо указанных на схеме IRFZ244 можно использовать близкие по характеристикам IRFZ46 или RFZ48.

Частота в данном преобразователе 12 В в 220 В задается резистором R1 и конденсатором C2. Номиналы могут немного отличаться от указанных на схеме. Если у вас есть старый нерабочий беспербойник для компьютера, а в нем — рабочий выходной трансформатор, в схему можно поставить его. Если трансформатор нерабочий, из него извлечь ферритовое кольцо и намотать обмотки медным проводом диаметром 0,6 мм. Сначала мотается первичная обмотка — 10 витков с выводом от середины, затем, поверх — 80 витков вторичной.

Как уже говорили, такой преобразователь напряжения 12-220 В может работать только с нагрузкой, нечувствительной к качеству питания. Чтобы была возможность подключать более требовательные устройства, на выходе устанавливают выпрямитель, на выходе которого напряжение близко к нормальному (схема ниже).

Для улучшения выходных характеристик добавляют выпрямитель

В схеме указаны высокочастотные диоды типа HER307, но их можно заменить на серии FR207 или FR107. Емкости желательно подобрать указанной величины.

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.

Если преобразователь необходим для питания усилителя, приемника, телевизора или ноутбука, то без обратной связи не обойтись. Некоторое усложнение схемы компенсируется тем, что обратная связь компенсирует перепады напряжения, благодаря чему обеспечит нормальную работу усилителя или других устройств.

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

Инвертор на микросхеме

Этот преобразователь напряжения 12 220 В собирается на основе специализированной микросхемы КР1211ЕУ1. Это генератор импульсов, которые снимаются с выходов 6 и 4. Импульсы противофазные, между ними небольшой временной промежуток — для исключения одновременного открытия обоих ключей. Питается микросхема напряжением 9,5 В, который задается параметрическим стабилизатором на стабилитроне Д814В.

Также в схеме присутствуют два полевых транзистора повышенной мощности — IRL2505 (VT1 и VT2). Они имеют очень низкое сопротивление открытого выходного канала — около 0,008 Ом, что сравнимо с сопротивлением механического ключа. Допустимый постоянный ток — до 104 А, импульсный — до 360 А. Подобные характеристики реально позволяют получить 220 В при нагрузке до 400 Вт. Устанавливать транзисторы необходимо на радиаторы (при мощности до 200 Вт можно и без них).

Схема повышающего преобразователя напряжения 12-220 В

Частота импульсов зависит от параметров резистора R1 и конденсатора C1, на выходе установлен конденсатор C6 для подавления высокочастотных выбросов.

Трансформатор лучше брать готовый. В схеме он включается наоборот — низковольтная вторичная обмотка служит как первичная, а напряжение снимается с высоковольтной вторичной.

Возможные замены в элементной базе:

• Указанный в схеме стабилитрон Д814В можно заменить любым, выдающим 8-10 V. Например, КС 182, КС 191, КС 210.
• Если нет конденсаторов C4 и C5 типа К50-35 на 1000 мкФ, можно взять четыре 5000 мкФ или 4700 мкФ и включить их параллельно,
• Вместо импортного конденсатора C3 220m можно поставить отечественный любого типа на 100-500 мкФ и напряжение не ниже 10 В.
• Трансформатор — любой с мощностью от 10 W до 1000 W, но его мощность должна быть минимум в два раза выше планируемой нагрузки.

При монтаже цепей подключения трансформатора, транзисторов и подключения к источнику 12 В надо использовать провода большого сечения — ток тут может достигать высоких значений (при мощности в 400 Вт до 40 А).

Понятие автомобильного инвертора

Правда ли, что зарядка через автомобильный прикуриватель убивает батареи

Автомобильный инвертор представляет собой электронный прибор, в котором входящий постоянный ток напряжением 12В преобразуется в череду импульсов, подаваемых на трансформаторное устройство с функцией повышения или понижения. При использовании понижающего трансформатора на выходе устройства последовательность импульсов выпрямляется при помощи резисторно-емкостного фильтра и получается постоянный ток более низкого напряжения. Такой преобразователь напряжения 24 12 используется водителями грузовиков и других видов специальной техники, напряжение бортовой сети которых составляет 24 вольта. Он позволяет производить зарядку мобильных телефонов и других подобных аппаратов.

В случае необходимости получения на выходе автомобильного преобразователя переменного тока конструкция прибора усложняется. Простого повышения напряжения до необходимого значения при помощи трансформатора тут будет недостаточно. Необходимо форму выходного сигнала приблизить к правильной синусоиде для обеспечения нормального функционирования подключаемых устройств. Формирование выходного сигнала обеспечивают довольно сложные схемы генерации, повышающие трансформаторы имеют довольно большой вес и габариты.

Выбрать стабилизатор напряжения необходимо в зависимости от целей, для которых предназначено его использование. Основными критериями выбора аппарата с понижающим напряжение трансформатором являются номинальное значение выходного тока и функция защиты от перегрузок. Первая характеристика определяет максимальное значение тока на выходе прибора, которое он может поддерживать длительное время без перегрузки. Вторая обеспечивает отключение прибора при использовании устройств, суммарное потребление тока которыми значительно превышает номинальное значение.

Функция защиты предотвращает перегрев устройства и возможность его возгорания.

При длительной работе прибора возможен глубокий разряд аккумулятора автомобиля до состояния, делающим невозможным запуск двигателя. Необходимо предусмотреть опцию автоматического отключения преобразователя напряжения при достижении значений критического разряда аккумуляторной батареи.

При выборе прибора с повышающим напряжение трансформатором важнейшими характеристиками являются форма выходного сигнала и быстрота срабатывания защитного устройства. Дешевые аппараты, в особенности китайского производства, часто формируют выходной сигнал довольно сильно искажающий правильную синусоиду. Это создает проблемы для правильного функционирования подключенных электроинструментов, таких как дрель или болгарка, электродвигатель которых индуцирует мощное магнитное поле. На рынке существует огромное разнообразие различных моделей автомобильных преобразователей напряжения, цена на которые различается очень существенно. Связано это с различием эксплуатационных характеристик.

Инвертор с чистым синусом а выходе

Схемы денных преобразователей сложны даже для опытных радиолюбителей, так что сделать их своими руками совсем непросто. Пример самой простой схемы ниже.

Схема инвертора 12 200 с чистым синусом на выходе

В данном случае проще собрать подобный преобразователь из готовых плат. Как — смотрите в видео. В следующем ролике рассказано как собирать преобразователь на 220 вольт с чистым синусом. Только входное напряжение не 12 В, а 24 В. А в этом видео как раз рассказано, как можно менять входное напряжение, но получать на выходе требуемые 220 В.

Самодельный преобразователь повышенной мощности

Изготовление преобразователя напряжения с 12 вольт на 220, мощностью 3 кВт, потребует теоретических знаний и практических навыков работы с радиоэлектронными компонентами. Некоторые важные компоненты, например, импульсный трансформатор, необходимо изготовить самостоятельно.

Остальные детали можно приобрести в готовом виде. Кроме трансформатора для решения задачи, как сделать инвертор понадобятся следующие элементы:

• Широтно-импульсный модулятор – ШИМ, работающий непосредственно с полупроводниковыми ключами. Именно он задает рабочую частоту для всей схемы, при которой силовые ключи переключаются десятки тысяч раз в течение секунды.
• Полупроводниковые транзисторы. По факту являются силовыми ключами, обеспечивающие усиление сигнала и выполнение всех необходимых коммутаций. Их основное действие заключается в своевременном открытии и закрытии. Совместно с ШИМ выдают на выходе максимально качественную синусоиду.
• Система охлаждения. Состоит из алюминиевых радиаторов, площадь поверхности которых зависит от мощности прибора. С возрастанием мощности, требуется и более крупный радиатор.
• Необходимое количество фольгированного материала. Он служит основой, на которую монтируются детали. На такой плате можно собрать любой, даже самый простой сварочный инвертор.
• Нужные марки конденсаторов, резисторов и других пассивных элементов. Требуемое количество соединительных проводов с заранее рассчитанным сечением.

В некоторых случаях для коммутационных действий могут понадобиться электромагнитные реле. При необходимости, допускается их использование в качестве силовых ключей, но скорость коммутации в этом случае будет намного ниже.

В любом случае самодельное устройство 12 – 220 обойдется намного дешевле заводского инвертора. Тем не менее, все кому позволяют денежные средства, предпочитают приобретать фирменные устройства в красивом корпусе, со всеми необходимыми разъемами для подключения потребителей. Хотя, некоторые виды преобразователей, разработанные самостоятельно, могут превосходить по характеристикам заводские аналоги.

Конструкция и принцип действия

Основным элементом для некоторых модификаций прибора является блок бесперебойного питания. Работа его заключается в поддержании в сети нужного напряжения за счет аккумулятора. При отключении электричества ББП работает от батареи, причем, вырабатываемое ей электричество поступает в инвертор и с него на электроприбор.

Схема подключения

Кроме этого в комплектацию преобразователя напряжения входит зарядное устройство, от которого происходит подзарядка аккумуляторов. И еще одним элементом преобразователя напряжения-частоты является микроконтроллер. Он контролирует параметры напряжения и в зависимости от этого дает команду на отключение или подключение батареи.

Борьба за синусоиду — разбираем типовые схемы

Инверторы напряжения сегодня используются повсеместно как автолюбителями, желающими пользоваться бытовой техникой вдалеке от дома, так и обитателями автономных жилищ, питающихся солнечной энергией. И в целом можно сказать, что от сложности устройства преобразователя напрямую зависит ширина спектра токоприёмников, которые можно к нему подключить.

К сожалению, чистый «синус» присутствует только в магистральной электросети, добиться преобразования постоянного тока в него очень и очень сложно. Но в большинстве случаев этого и не требуется. Чтобы подключать электрические двигатели (от дрели до кофемолки), достаточно пульсирующего тока с частотой от 50 до 100 герц без сглаживания.

ЭСЛ, светодиодные лампы и всевозможные генераторы тока (блоки питания, зарядные устройства)более критичны к выбору частоты, поскольку именно на 50 Гц основана схема их работы. В таких случаях следует включать во вторичный вибратор микросхемы, зовущиеся генератором импульсов. Они могут коммутировать небольшую нагрузку непосредственно, либо исполнять роль «дирижёра» для серии силовых ключей выходной цепи инвертора.

Но даже такой хитрый план не сработает, если вы планируете использовать инвертор для стабильного питания сетей с массой разнородных потребителей, включая асинхронные электрические машины. Здесь чистый «синус» очень важен и реализовать такое под силу лишь преобразователям частоты с цифровым управлением сигналом.