Полумостовой инвертор в зарядном устройстве

Двухтактные ИБП

style=”display:inline-block;width:728px;height:90px” data-ad-client=”ca-pub-5076466341839286″

data-ad-slot=”2660907582″>

♥     Наибольшее распространение получили двухтактные источники вторичного электропитания, хотя и имеют более сложную электрическую схему по сравнению с однотактными. Они позволяют получать на выходе значительно большую выходную мощность при высоком КПД.

Схемы двухтактных преобразователей-инверторов имеют три вида включения ключевых транзисторов и первичной обмотки выходного трансформатора: полумостовая, мостовая и с первичной обмоткой имеющей отвод от середины.

♥     Полумостовая схема построения ключевого каскада.
Ее особенностью является включение первичной обмотки выходного трансформатора в среднюю точку емкостного делителя С1 — С2.

♥     Амплитуда импульсов напряжения на переходах транзисторов эмиттер-коллектор Т1 и Т2 не превышает Uпит величины питающего напряжения. Это позволяет использовать транзисторы с максимальным напряжением Uэк до 400 вольт.

В то же время напряжение на первичной обмотке трансформатора Т2 не превышает значения Uпит/2, потому, что снимается с делителя С1 — С2 (Uпит/2).

Управляющее напряжение противоположной  полярности подается на базы ключевых транзисторов Т1 и Т2 через трансформатор Тр1.

♥     В мостовом преобразователе емкостной делитель (С1 и С2) заменен транзисторами Т3 и Т4. Транзисторы в каждом полупериоде открываются попарно по диагонали (Т1, Т4) и (Т2, Т3).

Напряжение на переходах Uэк закрытых транзисторов не превышает напряжения питания Uпит. Но напряжение на первичной обмотке трансформатора Тр3 увеличится и будет равно величине Uпит, что повышает КПД преобразователя.

Ток же через первичную обмотку трансформатора Тр3 при той же мощности, по сравнению с полумостовой схемой, будет меньше.

Из за сложности в наладке цепей управления транзисторов Т1 – Т4,  мостовая схема включения применяется редко.

♥     Схема инвертора с так называемым пушпульным выходом наиболее предпочтительна в мощных преобразователях-инверторах. Отличительной особенностью в данной схеме является то, что первичная обмотка выходного трансформатора Тр2 имеет вывод от середины.

За каждый полупериод напряжения поочередно работает один транзистор и одна полуобмотка трансформатора. ♥     Данная схема отличается наибольшим КПД, низким уровнем пульсаций и слабым излучением помех.

Достигается это за счет уменьшения тока в первичной обмотке и уменьшения рассеиваемой мощности в ключевых транзисторах.

Амплитуда напряжения импульсов в половине первичной обмотки Тр2 возрастает до значения Uпит, а напряжение Uэк на каждом транзисторе достигает значения 2 Uпит (ЭДС самоиндукции + Uпит). Необходимо использовать транзисторы с высоким значением Uкэmах, равным 600 – 700 вольт.

Средний ток через каждый транзистор равен половине тока потребления от питающей сети.

Обратная связь по току или по напряжению.

♥     Особенностью двухтактных схем с самовозбуждением является наличие обратной связи (ОС) с выхода на вход, по току или по напряжению.

♥     В схеме обратной связи по току обмотка связи w3 трансформатора Тр1 включена последовательно с первичной обмоткой w1 выходного трансформатора Тр2.

Чем больше нагрузка на выходе инвертора, тем больше ток в первичной обмотке Тр2, тем больше обратная связь и больше базовый ток транзисторов Т1 и Т2.

Если нагрузка меньше минимально допустимой, ток обратной связи в обмотке w3 трансформатора Тр1 недостаточен для управления транзисторами и генерация переменного напряжения срывается.

Иными словами, при пропадании нагрузки — генератор не работает.

♥     В схеме обратной связи по напряжению обмотка обратной связи w3 трансформатора Тр2 соединена через резистор R с обмоткой связи w3 трансформатора Тр1.

По этой цепи осуществляется обратная связь с выходного трансформатора на вход управляющего трансформатора Тр1 и далее в базовые цепи транзисторов Т1 и Т2. ♥     Обратная связь по напряжению слабо зависит от нагрузки.

Если же на выходе будет очень большая нагрузка (короткое замыкание), напряжение на обмотке w3 трансформатора Тр2 снижается и может наступить такой момент, когда напряжение на базовых обмотках w1 и w2 трансформатора Тр1 будет недостаточно для управления транзисторами.

Генератор перестанет работать . При определенных обстоятельствах это явление может быть использовано как защита от короткого замыкания на выходе.

♥     На практике широко применяются обе схемы с обратной связью ОС как по току, так и по напряжению.

Двухтактная схема инвертора с ОС по напряжению

♥     Для примера, рассмотрим работу наиболее распространенной схемы преобразователя-инвертора – полумостовой схемы.
Схема состоит из нескольких независимых блоков:

      • — выпрямительный блок – преобразует переменное напряжение 220 вольт 50 Гц в постоянное напряжение 310 вольт;
      • — устройство запускающих импульсов – вырабатывает короткие импульсы напряжения для запуска автогенератора;
      • — генератор переменного напряжения – преобразует постоянное напряжение 310 вольт в переменное напряжение прямоугольной формы высокой частоты 20 – 100 КГц;
      • — выпрямитель – преобразует переменное напряжение 20 -100 КГц в постоянное напряжение.

♥     Сразу после включения питания 220 вольт начинает работать устройство запускающих импульсов, представляющий из себя генератор пилообразного напряжения (R2, С2, Д7). От него запускающие импульсы поступают на базу транзистора Т2. Происходит запуск автогенератора.

♥     Ключевые транзисторы открываются поочередно и в первичной обмотке выходного трансформатора Тр2, включенной в диагональ моста (Т1,Т2 – С3,С4), образуется переменное напряжение прямоугольной формы.

С вторичной обмотки трансформатора Тр2 снимается выходное напряжение, выпрямляется диодами Д9 — Д12 (двухполупериодное выпрямление) и сглаживается конденсатором С5. На выходе получается постоянное напряжение заданной величины.

♥     Трансформатор Т1 используется для передачи импульсов обратной связи от выходного трансформатора Тр2 на базы ключевых транзисторов Т1 и Т2.

♥     Двухтактная схема ИБП имеет ряд преимуществ перед однотактной схемой:

    • — ферритовый сердечник выходного трансформатора Тр2 работает с активным перемагничиванием (наиболее полно используется магнитный сердечник по мощности);
    • — напряжение коллектор – эмиттер Uэк на каждом транзисторе не превышает напряжение источника постоянного тока в 310 вольт;
    • — при изменении тока нагрузки от I = 0 до Imax, выходное напряжение изменяется незначительно;
    • — выбросы высокого напряжения в первичной обмотке трансформатора Тр2 очень малы, соответственно меньше уровень излучаемых помех.

♥     И еще одно замечание в пользу двухтактной схемы!!

Сравним работу двухтактного и однотактного автогенераторов с одинаковой нагрузкой. ♥     Каждый ключевой транзистор Т1 и Т2 за один такт работы генератора используется всего половину времени (одну полуволну), вторую половину такта «отдыхает».

То есть вся вырабатываемая мощность генератора, делится пополам между обоими транзисторами и передача энергии в нагрузку идет непрерывно (то от одного транзистора, то от другого), во время всего такта. Транзисторы работают в щадящем режиме.

♥     В однотактном же генераторе накопление энергии в ферритовом сердечнике происходит во время половины такта, во второй половине такта идет ее отдача в нагрузку.

Ключевой транзистор в однотактной схеме работает в четыре раза более напряженном режиме, чем ключевой транзистор в двухтактной схеме.

style=”display:inline-block;width:728px;height:90px” data-ad-client=”ca-pub-5076466341839286″

data-ad-slot=”2660907582″>

Источник: http://domasniyelektromaster.ru/tag/polumostovaya-sxema-ibp/

Двухтактный полумостовой преобразователь

Читать все новости ➔

Изучим принципиальную схему двухтактного полумостового преобразователя, носящего международное называние «half bridge» (рис. 1).

Рис.1. Двухтактный полумостовой преобразователь

Пока на затворы транзисторов не поступило напряжение, они закрыты. Напряжение в средней точке емкостного делителя, выполненного на конденсаторах С1 и С2 одинаковой емкости, составляет половину от постоянного напряжения, питающего преобразователь.

Подадим от задающего генератора на затвор транзистора VT2 отпирающее напряжение. По цепи +Uвх, конденсатор С1, обмотка трансформатора TV1, транзистор VT2, -Uвх потечет ток. На вторичной обмотке трансформатора TV1 возникнет напряжение, которое будет выпрямлено диодной сборкой VD1 и сглажено конденсатором С3. Транзистор VT1 все это время был закрыт.

Подадим запирающее напряжение на затвор транзистора VT2 и опирающее напряжение на затвор транзистора VT1. Ток потечет по цепи +Uвх,транзистор VT1, обмотка трансформатора TV1, конденсатор С3, -Uвх.

На вторичной обмотке трансформатора TV1 появится напряжение противоположной полярности относительно предыдущего такта, которое выпрямит диодная сборка VD1 и сгладит конденсатор С3.

Затем постоянное напряжение с конденсатора С3 будет приложено к нагрузке. Транзистор  VT2   в течение второго такта закрыт.

Как видим, ток через нагрузку протекает в течение обоих тактов. Частота пульсации выходного напряжения в два раза выше частоты преобразования, что позволяет использовать  конденсатор С3 сглаживающего фильтра с небольшой номинальной  емкостью. Частная петля гистерезиса магнитопровода трансформатора полумостового преобразователя близка к предельной петле гистерезиса.

Пока нагрузка не соединена с ИИП, к каждому конденсатору емкостного делителя напряжения приложена половина от постоянного напряжения, питающего преобразователя.

Если емкость конденсаторов делителя напряжения будет недостаточно велика, то при максимальной нагрузке в течение каждого полупериода конденсаторы будут существенно разряжаться, и напряжение на них превысит половину напряжения питания преобразователя.

Напряжение, приложенное к первичной обмотке импульсного трансформатора полумостового преобразователя, можно вычислить по формуле:

Где Uп – постоянное напряжение, питающее преобразователь;

Uнас – напряжение насыщения одного ключевого транзистора.

Емкость каждого конденсатора делителя напряжения можно вычислить по следующей формуле:

Где С – емкость конденсатора, Ф;

Iперв.макс – амплитуда полного тока через первичную обмотку трансформатора;

F  – частота преобразования, Гц;

ΔUс – изменение напряжения на конденсаторе за длительность времени прохождения через него импульса полного тока Iперв.макс.

Величина приложенной к конденсатору переменной составляющей напряжения не должна превышать максимально допустимую справочную величину для компонента данной марки и типа. Важно помнить, что номинальная емкость многих конденсаторов на высокой частоте и при низкой температуре окружающей среды существенно уменьшается.

Полумостовые преобразователи нашли широкое применение при выходной мощности от нескольких ватт до нескольких киловатт.

Достоинство полумостового преобразователя заключается в низком обратном напряжении, приложенном к каждому ключевому транзистору в состоянии отсечки, примерно равном постоянному напряжению питания преобразователя.

Это позволяет использовать полумостовые преобразователи при высоком питающем напряжении. Полумостовые преобразователи могут быть включены без нагрузки, и при этом не будет опасного повреждения компонентов. Частота пульсации равна удвоенной частоте преобразования.

Если емкости конденсаторов делителя напряжения строго одинаковы, ключевые транзисторы идентичны друг другу, и петля гистерезиса материала магнтопровода не содержит дефектов, то можно полагать, что подмагничивание сердечника импульсного трансформатора отсутствует.

Такая картина возможна только в идеале. Так, например, в реальном полумостовом преобразователе емкости конденсаторов в делителе напряжения всегда отличны друг от друга и, следовательно, несимметрично перемагничивание трансформатора.

Однако степень несимметрии обычно много меньше, чем в магнитопроводах трансформаторов однотактных преобразователей.

Одним из простейших способов уменьшения подмагничиванмя сердечника полумостового преобразователя является включение неполярного конденсатора между импульсным трансформатором и средней точкой емкостного делителя напряжения.

К недостаткам относят наличие двух конденсаторов в делителе напряжения, разрушение компонентов ИИП при перегрузке по току в нагрузке при отсутствии системы защиты, меньший КПД, чем достижимый в мостовом преобразователе.

Источник: Источники питания. Москатов Е.А.

Возможно, Вам это будет интересно:

Источник: http://meandr.org/archives/14046

Зарядное устройство на полевом инверторе

Обратноходовые преобразователи тока – инверторы состоят из мощного коммутатора импульсов с периодом, равным сумме открытого и закрытого состояния [1].

В отличие от двухтактного преобразователя в них меньше радиокомпонентов, стабилизация режима работы выполняется оптоэлектронными обратными связями с цепей выходного напряжения на вход управления генератором, с изменением скважности импульса – широтноимпульсного преобразования сигнала управления.

Характеристика
Напряжение питания сети, В__180-240
Выходная мощность, Вт______ 100
Выходное напряжение, В______13,8
Выходной ток макс, А ________10
Частота генератора, кГц_____36
Вес, г_______________________360
Размеры, мм___________120x70x60
Емкость аккумулятора, А*ч__25-100

Регулировка выходного напряжения преобразователя – ручная или автоматическая. Высокочастотные трансформаторы преобразователя реализованы на ферритовых сердечниках.Мощность преобразователей зависит от напряжения питания, частоты преобразования и магнитных свойств трансформатора.

Использование в качестве ключа полевого транзистора позволяет снизить потери сигнала на управление.Ток, потребляемый первичной обмоткой трансформатора Т1, содержит прямоугольную составляющую, вызванную передачей энергии в нагрузку, и треугольную составляющую, связанную с намагничиванием материала магнито-провода.

Процессы накопления энергии и передачи ее в нагрузку в обратно-ходовых преобразователях четко разделены [2]. В цепи стабилизации напряжения заряда аккумуляторов используется частотно-импульсное преобразование сигнала ошибки в изменение выходного напряжения на нагрузке.

Схема сравнения представляет вход внешнего воздействия (модификации) на точку контрольного напряжения генератора инвертора. Использование данного вывода позволяет менять его уровень для получения модификаций схемы.

С увеличением напряжения длительность импульсов на затворе силового ключа уменьшается, а, следовательно, снижается время пребывания ключевого транзистора в открытом состоянии. Напряжение на вторичных обмотках трансформатора также уменьшается и происходит стабилизация вторичного напряжения инвертора.

Регулирование тока заряда выполняется широтно-импульсным изменением длительности импульса генератора при неизменной частоте. Диапазон регулировки скважности импульсов зависит от соотношения сопротивления резисторов регулятора тока заряда. В инверторе происходит тройное преобразование напряжения.

Переменное напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и преобразуется инвертором в высокочастотное напряжение, которое через трансформатор подается, после выпрямления, в нагрузку.Накопление энергии и ее передача в нагрузку разнесены во времени, максимальный ток коллектора ключевого транзистора не зависит от тока нагрузки.

Структура принципиальной схемы

В схему однотактного широтно-импульсного преобразователя (рис. 1) входит: генератор импульсов на аналоговом таймере DA1 с широтно-импульсным регулятором тока нагрузки R1, силовой ключ на полевом транзисторе VT1 с внешними цепями защиты от коммутационных помех, цепи защиты от повышения напряжения на нагрузке с гальваническим разделением цепей высокого и низкого напряжения оптопарой DA3, цепи защиты полевого транзистора от превышения токов коммутации на аналоговом стабилизаторе напряжения параллельного типа DA2, сетевого выпрямителя с ограничением пусковых токов заряда конденсатора фильтра и ограничением импульсных помех.

Описание работы элементов схемыГенератор прямоугольных импульсов выполнен на аналоговом таймере DA1. В состав микросхемы входят: два компаратора, внутренний триггер, выходной усилитель для повышения нагрузочной способности, ключевой разрядный транзистор с открытым коллектором. Частота генерации задается внешней RC-цепью.

Схемой предусмотрен вариант регулировки скважности импульсов при неизменной частоте.Компараторы переключают внутренний триггер при достижении уровня порогового напряжения на конденсаторе С2 в 1/3 и 2/3 Un.

Вывод таймера 4 DA1 – вход сброса, используется для возвращения выхода 3 DA1 в нулевое состояние, независимо от состояния других входов, в данной схеме не используется.Вывод 5 DA1 – вывод контрольного напряжения, позволяет получить прямой доступ к точке делителя верхнего компаратора.

В схеме используется для получения модификаций режима генерации прямоугольных импульсов, с целью стабилизации выходного напряжения.Вывод 7 DA1 соединен с внутренним разрядным транзистором аналогового таймера и используется для разряда внутренней емкости Сз-и полевого транзистора VT1. влияющую на скорость запирания.

Инвертор напряжения состоит из мощного ключевого транзистора VT1 и трансформатора Т1. Для защиты транзистора от пробоя импульсными токами и напряжениями, возникающими во время процесса преобразования, транзистор и трансформатор “обвязаны” диодно-резисторно-конденсаторными цепями.

Превышение уровня напряжения на резисторе R10 цепи истока дополнительно приводит к открытию параллельного стабилизатора DA2 и шунтирование затвора транзистора при перегрузках.Трансформатор в инверторе заводского исполнения, от устаревших блоков питания компьютера.

Трансформатор выбирается исходя из необходимой габаритной мощности, которая равна сумме мощности всех нагрузок.Формулы по расчету сечения стержня и количества витков обмоток можно взять из [3]. Сложность не в расчете, а в отсутствии соответствующего феррита и размеров, разобрать и перемотать заводской трансформатор без поломки феррита не удалось.

Количество витков и их сечение практически подходит под расчеты. При токе нагрузки в 10 А и напряжении вторичной обмотки на холостом ходу не менее 18 В подходят трансформаторы на 250 Вт с площадью окна 15 мм2 и сердечником около 10 мм2.

Зазор в таких трансформаторах состоит из тонкого слоя клея, то есть практически отсутствует, да и его введение, из-за снижения магнитной проницаемости, потребует увеличения витков обмоток почти вдвое.Однотактные преобразователи применяются в маломощных источниках тока, когда нагрузка носит изменяющийся характер, что вполне подходит в данной ситуации.

Большую роль в максимальной мощности устройства играет частота преобразования инвертора, при росте ее в десять раз мощность трансформатора, без изменения феррита и обмоток, возрастает почти в четыре раза.При конструировании зарядного устройства следует придерживаться рабочей частоты трансформатора с учетом характеристики транзисторного ключа. Заводское исполнение трансформаторов имеет расположение первичных и вторичных обмоток слоями, для обеспечения хорошей магнитной связи и снижения индуктивности рассеивания, дополнительно между секциями обмоток проложены электростатические экраны из бронзовой меди.Обмотки высокочастотных трансформаторов выполняются многожильным проводом для снижения “поверхностного” эффекта.

Разбирать единственный трансформатор для уточнения расположения и количества витков не следует, потому как собрать грамотно в обратное состояние не удастся. Лучше поэкспериментировать без разборки, а обкатка схемы даст немалый опыт.

Перед включением любой наспех собранной схемы, оденьте бронебойные очки или включите последовательно в сеть лампочку 220 В, предохранители в фильтрах питания при случайном коротком замыкании в любой схеме взрываются с выбросом всего, из чего они состоят.

Даже заводская сборка схем преобразователей часто приводит к пробою рабочего транзистора и возможному возгоранию устройств.

Причины адекватны: занижены параметры транзистора или импульсные помехи от бытовых электроприборов превышают возможности фильтров.Цепи снижения помех преобразователя. Неприятности в работе полевого транзистора возникают от действия межэлектродных проходных емкостей, при запирании транзистора они затягивают переходные процессы.

Включение транзистора происходит подачей прямоугольного импульса с выхода 3 генератора таймера DA1 через резистор R5 на затвор, отключение -низким уровнем на выводе7 DA1.

Прямое подключение затвора к таймеру, без резистора R5, приведет к критическому импульсу входного тока, который может перегрузить не только микросхему таймера, но и пробить электростатический переход между затвором и цепью сток-исток (в литературе рекомендуется пайку полевых транзисторов выполнять отключенным паяльником и при закороченных выводах транзистора, от возможного пробоя статическим электричеством).Отсутствие резистора R7 в схеме также нежелательно, он снижает входное напряжение на затворе и разряжает входную емкость транзистора с небольшим запирающим потенциалом на резисторе R10.Для ускорения разряда внутренней емкости полевого транзистора в обход резистора затвора устанавливают диод обратным включением, в данной схеме аналогового таймера вместо внешнего разрядного диода используется разрядный транзистор таймера, открытие которого происходит с переключением состояния внутреннего триггера, при нулевом напряжении на выходе 3 DA1.Транзистор крепится на радиатор размерами 50*50*10 мм.Дроссель Т2 представляет собой обмотку из десяти витков медного провода ПЭВ сечением 4×0,5 мм с ферритовым стержнем диаметром 4 мм.Трансформатор Т1 использован от блоков питания АТ/АТХ типа R320. АР-420Х, первичная обмотка содержит 38-42 витка провода диаметром 0,8 мм, вторичная -2×7,5 витков сечением 4×0,31 мм -установленной мощности 250 Вт.Цепи питания инвертора выполнены на импульсном диодном мосте VD8 с повышенными нагрузочными характеристиками и конденсаторе фильтра С5.Питание инвертора происходит непосредственно от сети, без гальванической развязки.Колебания напряжения сети компенсируются цепями отрицательной обратной связи с гальваническим разделением вторичного и первичного, опасного для жизни, напряжения.Заряд конденсатора фильтра ограничен резистором RT1, это защищает диодный мост VD8 от повреждения критическими токами. Импульсный ток через полевой транзистор инвертора ограничен резистором R14.Цепи заряда аккумулятора. К ним относится выпрямитель на высокочастотной диодной сборке VD7. Для выравнивания тока заряда в фильтр входят конденсаторы С9, С11 и дроссель на трансформаторе Т2. В отсутствии выпрямленного напряжения на вторичной обмотке трансформатора Т1, при прямом ходе тока инвертора, напряжение на нагрузке поддерживается за счет энергии, накопленной в дросселе трансформатора Т2 и конденсаторе фильтра. При закрытии ключа энергия, накопленная в трансформаторе Т1, передается во вторичную обмотку и накапливается в конденсаторах фильтра и дросселе для последующей передачи в нагрузку.Контроль тока нагрузки выполнен на гальванометре РА1 с внутренним шунтом на 10 А.Возможные помехи, сопровождающие переключение диода VD7, устраняются конденсатором С11.Цепи стабилизации по напряжению. Постоянное выходное напряжение преобразователя необходимо сравнивать с образцовым напряжением и вырабатывать напряжение ошибки рассогласования. Цепь стабилизации по напряжению состоит из моста на резисторах RK1, R9 и диода оптопары DA3. Повышение напряжения на выходе выпрямителя приводит к проводящему состоянию диода оптопары, который открывает транзистор оптопары с коэффициентом усиления, зависящем от примененного элемента.Изменение (уменьшение) напряжения на выводе 5 таймера DA1 приводит к изменению частоты выходных импульсов в сторону увеличения, при этом скважность импульсов не изменяется.Длительность выходного импульса сокращается. Это приведет к уменьшению среднего тока зарядки.С понижением выходного напряжения происходит обратный процесс.Конденсатор СЗ устраняет влияние импульсных помех преобразователя на работу генератора. Терморезистор RK1 в цепи стабилизации выходного напряжения при нагреве позволяет воздействовать на выходное напряжение в сторону снижения, терморезистор типа ММТ-1 крепится через изоляционную прокладку на радиатор транзистора.Цепи стабилизации по току. Стабилизация по току выполнена на аналоге параллельного стабилизатора-таймере DA2. Повышение тока в цепи сток-исток полевого транзистора приводит к падению напряжения на резисторе R10 в цепи истока VT1, которое через резистор R8 поступает на управляющий электрод 1 DA2 аналогового стабилизатора. При пороге напряжения на входе стабилизатора выше 2,5 В таймер DA2 открывается и шунтирует затвор полевого транзистора подачей отрицательного, относительно затвора, напряжения, процесс накопления энергии в трансформаторе прервется. Значение ограниченного тока будет меньше максимально допустимого, что не приведет к повреждению ключевого транзистора. Транзистор закрывается независимо от состояния выхода генератора, ток в цепи истока прекращается.

Порядок сборки

Плата инвертора размером 110×65 мм (рис. 2) в сборе крепится в подходящем по размерам корпусе типа БП-1, на внешней стороне которого крепятся гальванометр, выключатель, предохранитель. Соединение устройства с аккумулятором выполнено многожильным проводом сечением 2 мм. Технологии зарядки и восстановления аккумуляторов см. подробно в [4, 5].

Регулировка схемыПодключение устройства к сети следует выполнить через ограничитель в виде сетевой лампочки. Налаживание начинают с проверки напряжений питания микросхемы генератора и транзистора инвертора. Наличие прямоугольных импульсов на выходе 3 DA1 укажет светодиодный индикатор HL1.

Вместо нагрузки следует подключить лампочку 12/24 В от автомобиля, свечение лампочки укажет на процесс преобразования тока в инверторе, слабый накал сетевой лампочки подтверждает нормальную работу преобразователя, при слабой нагрузке ток в первичной обмотке не должен превышать 200 мА.

Уровень вторичного напряжения предварительно устанавливается подстроечным резистором R9 при среднем положении движка резистора R1.Ток заряда зависит от скважности импульса генератора, состояние которого зависит от положения движка резистора R1.

В правом положении движка время заряда конденсатора С2 минимальное, а разряда – максимальное, импульс, поступающий на ключевой транзистор VT1, очень короткий, и средний ток в нагрузке минимальный. В правом положении движка длительность импульса максимальная, как и ток заряда аккумулятора.

Через непродолжительное время включения необходимо проверить тепловой режим радиокомпонентов.

Ввиду невозможности изменения параметров трансформатора, требуемые параметры источника питания можно отрегулировать только изменением частоты генератора (конденсатор С2), скважности импульсов R1, выводов вторичной обмотки трансформатора или полной заменой трансформатора.По окончанию регулировочных работ и прогонке схемы по времени сетевую и нагрузочную лампочки удаляют, схему восстанавливают и включают под зарядку аккумуляторов.

Следует обратить внимание на режим работы цепей обратных связей по току и напряжению.

Плата в lay

Источник: http://shemu.ru/istocniki/161-%D0%B7%D0%B0%D1%80%D1%8F%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D1%83

Импульсное Зарядное устройство своими руками

На днях мне поступила просьба сделать для автомобильного аккумулятора компактное зарядное устройство. Заказчик отметил, что особенно важна для него именно компактность, так как намеревался эти зарядные устройства продавать.

В случае если ему понравится ЗУ, он бы хотел сотрудничать и заказывать подобные не по одному, а партиями.

Так как зарядки планировалось продавать, было принято решение изготавливать импульсные ЗУ с использованием компактных, а также электронных мощных трансформаторов, и оснастить их защитой.

Электронные трансформаторы дорабатывались следующим образом:

Описанные выше шесть пунктов могут показаться поначалу трудными операциями, но по сути никакой сложности в них нет. За основу взят электронный китайский трансформатор мощностью 80 ватт.

Полумостовой стандартный инвертор (частота примерно 30 кГц) создаётся динистором серии DB3. В наличии пара трансформаторов, понижающий как основной и трансформатор ОС.

Трансформатор ОС состоит из трёх обмоток — обмотки ОС и базовых обмоткок ключей, ключи серии MJE 13005.

С целью подзарядки аккумуляторов мощностью 12 Вольт с небольшой ёмкостью, а также для использования в виде блока питания, необходимо включить их без выходной нагрузки.

Работа по переделке заключается в процессе, подробно описанном ниже.
Сначала выпаивается обмотка ОС и заменяется перемычкой.

Затем на основной трансформатор обматываются двумя витками провода толщиной 0,4–0,6 мм, и подключается обмотка.

В случае, когда устройство необходимо лишь с целью зарядки аккумулятора, описанные действия можно не выполнять. Понадобится резистор с мощностью 3–10 ватт. Работая, он всегда тёплый.

После проделанных действий данный блок питания получит защитную функцию от КЗ и систему включения, работающую без нагрузки. Чтобы КЗ ключи не запирались и не перегревались, не вышли из строя, поскольку схема не будет отключаться, требуется дополнительная защита. Иначе возможен выход их при КЗ на 5–10 секунд, что вовсе ни к чему.

Защита от коротких замыканий, а также переплюсовки полярности и перегруза выполняется на другой плате. Используется силовой транзистор серии IRFZ44, в случае необходимости его можно поменять на наиболее мощный IRF3205.

Это может быть и другой силовой ключ, имеющий похожие характеристики. Здесь подойдут ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и остальные с напряжением не менее 20 Ампер.

Так как полевой транзистор совсем не нагревается, то теплоотвод не нужен.

Ещё один транзистор также не особо нужен. В данном случае был взят биполярный транзистор высокой мощности серии MJE13003, но можно взять и другой, выбор велик.

Ток защиты берётся с учётом сопротивления шунта. В этой ситуации защита подействует при 6 резисторов по 0,1Ом параллельно с уровнем нагрузки 6–7 Ампер. Чтобы ток начинал срабатывать примерно около 5 Ампер, необходимо вращать переменный резистор для настройки.

Так как блок питания выдаёт в принципе немаленькую мощность, величина выходного тока достигает до 6–7 Ампер, этого хватает для того, чтобы зарядить аккумулятор автомобиля. Резисторы шунта берутся мощностью 2-3 ватта, в моём случае — 5 ватт.

Далее увеличиваем напряжение блока питания на выходе с 10–12 до 14 Вольт. С этой целью необходимо продолжить вторичную обмотку дополнительными тремя витками, что увеличит напряжение на 3 Вольта.

Так как витков немного, необязательно разбирать сердечник. Обмотка наматывается миллиметровым проводом по направлению заводской обмотки.

Затем необходимо последовательное подключение новой и промышленной обмотки.

Как только завершим намотку, переходим к выпрямителю. Чтобы не тратить время на поиски диодов, берём сборки ШОТТКИ из блоков питания компьютера. Для выпрямителя понадобятся 3 схожие сборки, или же параметры диодов должны быть аналогичны. Здесь необходимо непременно брать импульсные диоды (при наличии — ультрафасты) с током хотя бы 10 Ампер. Сгодятся в принципе и российские КД213.

За сборкой моста следует сборка всех блоков воедино. После этого схема подключается к сети 220 Вольт посредством последовательно соединённой лампы накаливания на 60–100 ватт, дабы избежать замыкания схемы.

В случае если вы всё сделали правильно, блок тут же начнёт функционировать. Замыкаем выход, следом загорится светодиодный индикатор защиты, который должен гореть на протяжении времени, когда выходные провода находятся в режиме КЗ.

Если все заработало как надо, мы действуем далее, собирая схему индикатора.

Схема скопирована с зарядника отвёртки аккумулятора. Красный индикатор есть прямой сигнал выходного напряжения на выходе БП. Зелёный индикатор указывает на процесс заряда. При таком раскладе компонентов будут происходить постепенное угасание зелёного индикатора. Напряжение аккумулятора составит 12,2–12,4 Вольт. При отключенном аккумуляторе индикатор загораться не должен.

Работа практически завершена, остаётся лишь сетевой фильтр. Фильтр содержит дроссель и два пленочных конденсатора. Один из них подключается перед дросселем, второй — после него.

Сам дроссель взят готовый, от какого-то ИБП, но принципе можете намотать его сами. Мотать советую вам на кольце. Все будет две отдельных обмотки по 20 витков при толщине провода 0,5 мм.

Плёночные конденсаторы 0,47 мкФ при работе с напряжением не менее 250 Вольт, советую брать на 400.

В принципе всё наше устройство сделано. Необходимо расположить детали в корпусе. В итоге имеем полноценное импульсное зарядное устройство, в случае необходимости можем даже регулятор мощности приспособить.

Практика использования показывает, что в принципе даже, если не выполнять задачу 1, то напряжение заряда составит где-то 14 Вольт. Но это в зависимости от определённого вида ЭТ. У отдельных производителей уровень выходного напряжения составляет 13 Вольт. После выпрямителя этот показатель падает на 1 Вольт. Но в паре с конденсатором напряжение составит примерно 14–15 Вольт.

Устройство пока находится в стадии разработки, но функционирует весьма неплохо. Может наблюдаться перегрев силовых транзисторов инвертора и диодного выпрямителя. Советую их укрепить на теплоотводы. В принципе могут применяться электронные трансформаторы и большей мощности, в которых будут дополняться те же системы.

Автор; АКА Касьян

Источник: http://xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai/impulsnoe-zaryadnoe-ustrojstvo-svoimi-rukami

однофазный полумостовой транзисторный инвертор

Изобретение относится к электротехнике, а именно к однофазным полумостовым транзисторным инверторам, предназначено для использования в электротехнической промышленности и может применяться в различных вторичных источниках питания, например в электросварочных аппаратах, зарядных устройствах, источниках тока с высокой стабилизацией выходного выпрямленного тока и т.п. Технический результат заключается в снижении чувствительности инвертора к колебаниям нагрузки и повышении за счет этого стабильности выходного выпрямленного тока. Заявленное устройство для этого содержит входной выпрямитель, выходной выпрямитель, сглаживающий конденсатор, дроссель, датчик тока, высокочастотный трансформатор и систему управления, выполненную на основе транзисторных ключей. Клеммы подключения к нагрузке и датчик тока через блок гальванической развязки соединены с блоком упреждающей коррекции и с системой управления. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к однофазным автономным полумостовым инверторам, и может применяться в различных вторичных источниках питания, например в электросварочных аппаратах, зарядных устройствах, источниках тока с высокой стабилизацией выходного выпрямленного тока и т.п.

Известен однофазный полумостовой транзисторный инвертор (авторское свидетельство № 2291550), содержащий в силовой части полумост в виде двух последовательно соединенных транзисторов и двух обратных диодов (вторая половина моста образована двумя последовательно включенными силовыми конденсаторами), особенность которого состоит в том, что в схему дополнительно введен четырехобмоточный трансформатор с тремя одинаковыми первичными обмотками и одной вторичной обмоткой, подключенной к системе управления, вследствие чего повышается надежность защиты в случае сквозного короткого замыкания.

Также известен однофазный мостовой транзисторный инвертор (авторское свидетельство № 2216093), содержащий в силовой части мост, выполненный на основе транзисторов, шунтированных обратными диодами, в диагональ которого включен согласующий трансформатор, снабженный дополнительной обмоткой возврата реактивной мощности, подключенной к диагонали переменного тока обратного диодного моста, в цепь постоянного тока которого включен транзисторный ключ, управляющий вход которого соединен с логической схемой И, за счет чего достигается устранение резонанса напряжений в однофазном мостовом инверторе.

Основным недостатком известных решений является то, что система управления в данных случаях не обеспечивает высокой стабилизации выходного тока инвертора, что может привести, например, к обрыву дуги сварочного инвертора или к недостаточной жесткости выходных характеристик, что является неотъемлемым критерием в работе источников тока данного типа.

Техническим результатом является снижение чувствительности инвертора к колебаниям нагрузки, повышение за счет этого стабильности выходного выпрямленного тока.

Технический результат достигается путем введения упреждающей коррекции в систему подчиненного регулирования.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2, на которых представлены схема однофазного полумостового транзисторного инвертора и структурная схема однофазного полумостового транзисторного инвертора соответственно.

Однофазный полумостовой транзисторный инвертор содержит входной выпрямитель 1, сглаживающий конденсатор 2, транзисторные ключи 3 и 4 на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором, имеющих высокую частоту и малое время переключения, высокочастотный трансформатор 5, силовые конденсаторы 6 и 7, выходной выпрямитель 8, дроссель 9, клеммы 10 подключения к нагрузке, датчик тока 11, блок 12 гальванической развязки, обратную связь 13 по напряжению, блок 14 упреждающей коррекции, обратную связь 15 по току, систему 16 управления.

Устройство работает следующим образом. Напряжение сети подается на входной выпрямитель 1, после чего фильтруется сглаживающим конденсатором 2.

Параллельно входному выпрямителю 1 и сглаживающему конденсатору 2 включена полумостовая инверторная транзисторная схема, выполненная на транзисторных ключах 3, 4 и силовых конденсаторах 6, 7, которая преобразовывает выпрямленное и сглаженное напряжение в переменное напряжение с большой частотой.

Управляющие входы транзисторных ключей 3, 4 подключены к системе 16 управления. В диагональ полумостового транзисторного инвертора включена первичная обмотка высокочастотного трансформатора 5, напряжение и ток вторичной обмотки которого выпрямляется посредством выходного выпрямителя 8.

Между выходным выпрямителем 8 и клеммами 10 подключения к нагрузке включен дроссель 9, сглаживающий выпрямленный ток. С клемм 10 подключения к нагрузке через блок 12 гальванической развязки и блок 14 упреждающей коррекции в систему 16 управления поступает напряжение, пропорциональное протекающему току, измеренному в цепи нагрузки.

В случае превышения допустимого уровня тока система 16 управления останавливает работу широтно-импульсного модулятора, входящего в состав системы 16 управления.

В случае изменения параметров нагрузки что может привести, например, к обрыву дуги электросварочного аппарата, блок 14 упреждающей коррекции скорректирует работу системы 16 управления, что предотвратит возможный сбой работы однофазного полумостового транзисторного инвертора.

В то же время блок 14 упреждающей коррекции снижает чувствительность системы 16 управления к колебаниям нагрузки. С клемм 10 подключения к нагрузке через блок 12 гальванической развязки в систему 16 управления поступает сигнал обратной связи по напряжению. Система 16 управления сравнивает напряжение задания с сигналом обратной связи и вырабатывает управляющий сигнал на широтно-импульсный модулятор, входящий в состав системы 16 управления. В случае превышения допустимого значения тока система управления останавливает работу широтно-импульсного модулятора, входящего в состав системы управления. В то же время блок 14 упреждающей коррекции снижает чувствительность системы 16 управления к колебаниям нагрузки.

Сущность введения в данную систему упреждающей коррекции рассмотрим на примере использования однофазного транзисторного инвертора в качестве сварочного. На фиг.2 изображена структурная схема однофазного полумостового транзисторного инвертора.

Сварка металлических деталей происходит за счет энергии дуги между электродом и поверхностью, при этом изменяется сопротивление дуги электрической цепи. В связи с этим может произойти обрыв сварочной дуги.

Для повышения устойчивости сварочной дуги к изменению внешних параметров предлагается использовать упреждающую коррекцию, что позволяет снизить чувствительность системы управления к изменениям параметров объекта регулирования.

Основным звеном в силовой цепи является высокочастотный трансформатор, стабилизация режимов работы которого происходит за счет полумостового транзисторного инвертора. Дифференциальные уравнения равновесия мгновенных значений напряжений первичной и вторичной обмоток трансформатора имеют вид:

где r1, L1, i 1 – сопротивление, индуктивность и ток первичной обмотки; r2, L2, i2 – то же для вторичной обмотки; u1, u2 – входное и выходное напряжения трансформатора; М – коэффициент взаимоиндукции обмоток, p – оператор Лапласа.

После преобразований системы уравнений (1) и известных допущений получим передаточную функцию трансформатора по напряжению

гдеRH -сопротивление нагрузки,- число витков обмотки.

Включение полумостового транзисторного инвертора снижает жесткость выходных характеристик, особенно на малых токах нагрузки. Для повышения жесткости в схеме введена обратная связь по напряжению. Проведем расчет контура напряжения системы WKH(p).

Выходное напряжение трансформатора выпрямляется, вследствие чего его передаточная функция примет вид:

Синтез регулятора напряжения выполняется исходя из настройки контура напряжения на технический оптимум. Исходя из этого и из того, что при работе сварочного аппарата RH

Источник: http://www.freepatent.ru/patents/2470451

:: СХЕМА ИНВЕРТОРА ::

Источник: http://samodelnie.ru/publ/samodelnye_invertory/skhema_invertora/2-1-0-151

Оценка статьи:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (нет голосов)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации
Adblock
detector
",css:{backgroundColor:"#000",opacity:.6}},container:{block:void 0,tpl:"
"},wrap:void 0,body:void 0,errors:{tpl:"
",autoclose_delay:2e3,ajax_unsuccessful_load:"Error"},openEffect:{type:"fade",speed:400},closeEffect:{type:"fade",speed:400},beforeOpen:n.noop,afterOpen:n.noop,beforeClose:n.noop,afterClose:n.noop,afterLoading:n.noop,afterLoadingOnShow:n.noop,errorLoading:n.noop},o=0,p=n([]),h={isEventOut:function(a,b){var c=!0;return n(a).each(function(){n(b.target).get(0)==n(this).get(0)&&(c=!1),0==n(b.target).closest("HTML",n(this).get(0)).length&&(c=!1)}),c}},q={getParentEl:function(a){var b=n(a);return b.data("arcticmodal")?b:(b=n(a).closest(".arcticmodal-container").data("arcticmodalParentEl"),!!b&&b)},transition:function(a,b,c,d){switch(d=null==d?n.noop:d,c.type){case"fade":"show"==b?a.fadeIn(c.speed,d):a.fadeOut(c.speed,d);break;case"none":"show"==b?a.show():a.hide(),d();}},prepare_body:function(a,b){n(".arcticmodal-close",a.body).unbind("click.arcticmodal").bind("click.arcticmodal",function(){return b.arcticmodal("close"),!1})},init_el:function(d,a){var b=d.data("arcticmodal");if(!b){if(b=a,o++,b.modalID=o,b.overlay.block=n(b.overlay.tpl),b.overlay.block.css(b.overlay.css),b.container.block=n(b.container.tpl),b.body=n(".arcticmodal-container_i2",b.container.block),a.clone?b.body.html(d.clone(!0)):(d.before("
"),b.body.html(d)),q.prepare_body(b,d),b.closeOnOverlayClick&&b.overlay.block.add(b.container.block).click(function(a){h.isEventOut(n(">*",b.body),a)&&d.arcticmodal("close")}),b.container.block.data("arcticmodalParentEl",d),d.data("arcticmodal",b),p=n.merge(p,d),n.proxy(e.show,d)(),"html"==b.type)return d;if(null!=b.ajax.beforeSend){var c=b.ajax.beforeSend;delete b.ajax.beforeSend}if(null!=b.ajax.success){var f=b.ajax.success;delete b.ajax.success}if(null!=b.ajax.error){var g=b.ajax.error;delete b.ajax.error}var j=n.extend(!0,{url:b.url,beforeSend:function(){null==c?b.body.html("
"):c(b,d)},success:function(c){d.trigger("afterLoading"),b.afterLoading(b,d,c),null==f?b.body.html(c):f(b,d,c),q.prepare_body(b,d),d.trigger("afterLoadingOnShow"),b.afterLoadingOnShow(b,d,c)},error:function(){d.trigger("errorLoading"),b.errorLoading(b,d),null==g?(b.body.html(b.errors.tpl),n(".arcticmodal-error",b.body).html(b.errors.ajax_unsuccessful_load),n(".arcticmodal-close",b.body).click(function(){return d.arcticmodal("close"),!1}),b.errors.autoclose_delay&&setTimeout(function(){d.arcticmodal("close")},b.errors.autoclose_delay)):g(b,d)}},b.ajax);b.ajax_request=n.ajax(j),d.data("arcticmodal",b)}},init:function(b){if(b=n.extend(!0,{},a,b),!n.isFunction(this))return this.each(function(){q.init_el(n(this),n.extend(!0,{},b))});if(null==b)return void n.error("jquery.arcticmodal: Uncorrect parameters");if(""==b.type)return void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"type\"");switch(b.type){case"html":if(""==b.content)return void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"content\"");var e=b.content;return b.content="",q.init_el(n(e),b);case"ajax":return""==b.url?void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"url\""):q.init_el(n("
"),b);}}},e={show:function(){var a=q.getParentEl(this);if(!1===a)return void n.error("jquery.arcticmodal: Uncorrect call");var b=a.data("arcticmodal");if(b.overlay.block.hide(),b.container.block.hide(),n("BODY").append(b.overlay.block),n("BODY").append(b.container.block),b.beforeOpen(b,a),a.trigger("beforeOpen"),"hidden"!=b.wrap.css("overflow")){b.wrap.data("arcticmodalOverflow",b.wrap.css("overflow"));var c=b.wrap.outerWidth(!0);b.wrap.css("overflow","hidden");var d=b.wrap.outerWidth(!0);d!=c&&b.wrap.css("marginRight",d-c+"px")}return p.not(a).each(function(){var a=n(this).data("arcticmodal");a.overlay.block.hide()}),q.transition(b.overlay.block,"show",1*")),b.overlay.block.remove(),b.container.block.remove(),a.data("arcticmodal",null),n(".arcticmodal-container").length||(b.wrap.data("arcticmodalOverflow")&&b.wrap.css("overflow",b.wrap.data("arcticmodalOverflow")),b.wrap.css("marginRight",0))}),"ajax"==b.type&&b.ajax_request.abort(),p=p.not(a))})},setDefault:function(b){n.extend(!0,a,b)}};n(function(){a.wrap=n(document.all&&!document.querySelector?"html":"body")}),n(document).bind("keyup.arcticmodal",function(d){var a=p.last();if(a.length){var b=a.data("arcticmodal");b.closeOnEsc&&27===d.keyCode&&a.arcticmodal("close")}}),n.arcticmodal=n.fn.arcticmodal=function(a){return e[a]?e[a].apply(this,Array.prototype.slice.call(arguments,1)):"object"!=typeof a&&a?void n.error("jquery.arcticmodal: Method "+a+" does not exist"):q.init.apply(this,arguments)}}(jQuery)}var debugMode="undefined"!=typeof debugFlatPM&&debugFlatPM,duplicateMode="undefined"!=typeof duplicateFlatPM&&duplicateFlatPM,countMode="undefined"!=typeof countFlatPM&&countFlatPM;document["wri"+"te"]=function(a){let b=document.createElement("div");jQuery(document.currentScript).after(b),flatPM_setHTML(b,a),jQuery(b).contents().unwrap()};function flatPM_sticky(c,d,e=0){function f(){if(null==a){let b=getComputedStyle(g,""),c="";for(let a=0;a=b.top-h?b.top-h{const d=c.split("=");return d[0]===a?decodeURIComponent(d[1]):b},""),c=""==b?void 0:b;return c}function flatPM_testCookie(){let a="test_56445";try{return localStorage.setItem(a,a),localStorage.removeItem(a),!0}catch(a){return!1}}function flatPM_grep(a,b,c){return jQuery.grep(a,(a,d)=>c?d==b:0==(d+1)%b)}function flatPM_random(a,b){return Math.floor(Math.random()*(b-a+1))+a}
");let k=document.querySelector(".flat_pm_modal[data-id-modal=\""+a.ID+"\"]");if(-1===d.indexOf("go"+"oglesyndication")?flatPM_setHTML(k,d):jQuery(k).html(b+d),"px"==a.how.popup.px_s)e.bind(h,()=>{e.scrollTop()>a.how.popup.after&&(e.unbind(h),f.unbind(i),j())}),void 0!==a.how.popup.close_window&&"true"==a.how.popup.close_window&&f.bind(i,()=>{e.unbind(h),f.unbind(i),j()});else{let b=setTimeout(()=>{f.unbind(i),j()},1e3*a.how.popup.after);void 0!==a.how.popup.close_window&&"true"==a.how.popup.close_window&&f.bind(i,()=>{clearTimeout(b),f.unbind(i),j()})}f.on("click",".flat_pm_modal .flat_pm_crs",()=>{jQuery.arcticmodal("close")})}if(void 0!==a.how.outgoing){let b,c="0"==a.how.outgoing.indent?"":" style=\"bottom:"+a.how.outgoing.indent+"px\"",e="true"==a.how.outgoing.cross?"":"",f=jQuery(window),g="scroll.out"+a.ID,h=void 0===flatPM_getCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb")||"false"!=flatPM_getCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb"),i=document.createElement("div"),j=jQuery("body"),k=()=>{void 0!==a.how.outgoing.cookie&&"false"==a.how.outgoing.cookie&&h&&(jQuery(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]").addClass("show"),j.on("click",".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"] .flat_pm_crs",function(){flatPM_setCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb",!1)})),(void 0===a.how.outgoing.cookie||"false"!=a.how.outgoing.cookie)&&jQuery(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]").addClass("show")};switch(a.how.outgoing.whence){case"1":b="top";break;case"2":b="bottom";break;case"3":b="left";break;case"4":b="right";}jQuery("body > *").eq(0).before("
"+e+"
");let m=document.querySelector(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]");-1===d.indexOf("go"+"oglesyndication")?flatPM_setHTML(m,d):jQuery(m).html(e+d),"px"==a.how.outgoing.px_s?f.bind(g,()=>{f.scrollTop()>a.how.outgoing.after&&(f.unbind(g),k())}):setTimeout(()=>{k()},1e3*a.how.outgoing.after),j.on("click",".flat_pm_out .flat_pm_crs",function(){jQuery(this).parent().removeClass("show").addClass("closed")})}countMode&&(flat_count["block_"+a.ID]={},flat_count["block_"+a.ID].count=1,flat_count["block_"+a.ID].click=0,flat_count["block_"+a.ID].id=a.ID)}catch(a){console.warn(a)}}function flatPM_start(){let a=flat_pm_arr.length;if(0==a)return flat_pm_arr=[],void jQuery(".flat_pm_start, .flat_pm_end").remove();flat_body=flat_body||jQuery("body"),!flat_counter&&countMode&&(flat_counter=!0,flat_body.on("click","[data-flat-id]",function(){let a=jQuery(this),b=a.attr("data-flat-id");flat_count["block_"+b].click++}),flat_body.on("mouseenter","[data-flat-id] iframe",function(){let a=jQuery(this),b=a.closest("[data-flat-id]").attr("data-flat-id");flat_iframe=b}).on("mouseleave","[data-flat-id] iframe",function(){flat_iframe=-1}),jQuery(window).on("beforeunload",()=>{jQuery.isEmptyObject(flat_count)||jQuery.ajax({async:!1,type:"POST",url:ajaxUrlFlatPM,dataType:"json",data:{action:"flat_pm_ajax",data_me:{method:"flat_pm_block_counter",arr:flat_count}}})}).on("blur",()=>{-1!=flat_iframe&&flat_count["block_"+flat_iframe].click++})),flat_userVars.init();for(let b=0;bflat_userVars.textlen||void 0!==a.chapter_sub&&a.chapter_subflat_userVars.titlelen||void 0!==a.title_sub&&a.title_subc&&cc&&c>d&&(b=flatPM_addDays(b,-1)),b>e||cd||c-1!=flat_userVars.referer.indexOf(a))||void 0!==a.referer.referer_disabled&&-1!=a.referer.referer_disabled.findIndex(a=>-1!=flat_userVars.referer.indexOf(a)))&&(c=!0),c||void 0===a.browser||(void 0===a.browser.browser_enabled||-1!=a.browser.browser_enabled.indexOf(flat_userVars.browser))&&(void 0===a.browser.browser_disabled||-1==a.browser.browser_disabled.indexOf(flat_userVars.browser)))){if(c&&void 0!==a.browser&&void 0!==a.browser.browser_enabled&&-1!=a.browser.browser_enabled.indexOf(flat_userVars.browser)&&(c=!1),!c&&(void 0!==a.geo||void 0!==a.role)&&(""==flat_userVars.ccode||""==flat_userVars.country||""==flat_userVars.city||""==flat_userVars.role)){flat_pm_then.push(a),flatPM_setWrap(a),flat_body.hasClass("flat_pm_block_geo_role")||(flat_body.addClass("flat_pm_block_geo_role"),flatPM_ajax("flat_pm_block_geo_role")),c=!0}c||(flatPM_setWrap(a),flatPM_next(a))}}}let b=jQuery(".flatPM_sticky");b.each(function(){let a=jQuery(this),b=a.data("height")||350,c=a.data("top");a.wrap("
");let d=a.parent()[0];flatPM_sticky(this,d,c)}),debugMode||countMode||jQuery("[data-flat-id]:not([data-id-out]):not([data-id-modal])").contents().unwrap(),flat_pm_arr=[],jQuery(".flat_pm_start, .flat_pm_end").remove()}

   Не секрет, что эффективность переменного тока гораздо выше в сравнении с постоянным током, это доказано как практически, так и теоретически. Но очень часто случается так, что доступен только постоянный ток, например, бортовая сеть автомобиля, аккумуляторы, солнечные батареи и другие альтернативные источники энергии.

В то же время, например, при использовании солнечных батарей, в течение дня солнечная энергия поступает в неравных количествах, вечером или в облачную погоду ее значительно меньше, чем днем в ясную погоду.

     Для выравнивания напряжения в схеме с солнечной батареей используют аккумуляторы, которые при излишках солнечной активности заряжаются, а при недостаточности солнечного света отдают накопленную за предыдущее время энергию. Или бывает необходимость использования переменного тока, но не со стандартными параметрами.

Если при помощи трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение, то частоту переменного тока, увы, с их помощью не изменишь. Для всех вышеописанных случаев можно применить чудо современной технологии – инвертор электрической энергии. 

   Согласно википедии: Инвертор — устройство для преобразования постоянного в переменный ток с изменением величины частоты или напряжения.

   По сути инвертор – это преобразователь постоянного тока в переменный ток. Причем получить на выходе можно любой ток, с практически любыми необходимыми параметрами. Ток, получаемый на выходе инвертора, не зависит от входящего.

Единственное, что инвертор не может делать – это увеличивать электрическую энергию, дабы не нарушить закон сохранения энергии.

Во всем остальном универсальность инверторов огромная, они позволяют получать не статичные параметры тока на выходе, а регулировать его. 

   Принцип работы инвертора, если упростить сам процесс, можно описать так: это трансформатор, к первичной обмотке которого подключены два ключа, которые поочередно открываются и закрываются. В результате работает либо левая, либо правая обмотки.

В один момент времени электрический ток движется либо в одну сторону по первой обмотке, либо в противоположную по второй обмотке. В это время во вторичной обмотке индуцируется ток.

Токи в обмотке нарастают и уменьшаются, во вторичной обмотке также, но при этом еще и меняя направление тока, в зависимости от того, какая первичная обмотка сейчас активна.

Правда, на выходе мы получаем ступенчатую (а), либо апрокисмированую синусоиду (б), а не плавную (в), но это не существенно для работы большинства бытовых приборов. Более дорогие инверторы позволяют получать на выходе и синусоидальную форму выходного напряжения (в).

   Инверторы можно разделить на автономные и сетевые. Автономные инверторы получают питание от мощных аккумуляторных батарей. Питание от них постоянное. Сетевые инверторы получают питание от постоянного тока, но входное напряжение различается по времени.

Например, в случае с солнечными батареями оно может колебаться в диапазоне от 300 до 800 вольт. А вот ток на выходе должен оставаться постоянным по параметрам: и по напряжению и по частоте.

А значит, в таких инверторах система контроля и коммутации более совершенная, поскольку в качестве генератора частоты используется сама сеть, и работа инвертора синхронизируется с этой сетью. 

   Итак, с теоретической частью разобрались. Но где же можно встретить инверторы в повседневной жизни? В больших городах трёхфазные инверторы обычно используются для создания тяги троллейбусов, трамваев, да и вообще для питания трёхфазных асинхронных электродвигателей.

Однофазные инверторы есть практические в каждом офисе – источники бесперебойного питания.

   Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное время продолжить работу. Самые распространенные бытовые ИБП оборудованы аккумулятором 12 вольт 7,2 А. 

   Конструктивно преобразователи сильно могут отличаться в зависимости от необходимой выходной мощности.

Если инвертор с выходной мощностью до 150 ватт можно собрать, как говорится, на коленках дома из подручных радиодеталей, то с более высокими требованиями придется «повозиться».

Это связано, как и большей дороговизной и дефицитностью деталей, так и возрастающим количеством выделяемой теплоты. Ниже приведу схему относительно простого, но маломощного инвертора, мощностью не более 100 ватт:

   От автомобильного аккумулятора такой инвертор может питать устройство мощностью 100 ватт в течение нескольких часов, что является достаточно неплохим показателем. Вот самые необходимые параметры преобразователя:

 Напряжение питания ——————– 10,5 – 14 В  Напряжение выходного сигнала —– 190 – 240 В  Частота переменного напряжения — 48 – 52 Гц

 Мощность подключаемой нагрузки– до 100 Вт

   В качестве задающего генератора DA1 в данном варианте используется специализированная микросхема КР1211ЕУ1. Микросхема содержит интегрированный тактовый генератор, частота генерации которого определяется постоянной времени цепи, подключаемой к выводу 7 микросхемы. Для работы системы защиты используется вывод 1 микросхемы. При подаче на него высокого уровня напряжения работа микросхемы блокируется и на выходах устанавливается низкий уровень напряжения. В рабочий режим микросхема переводится либо выключением и включением питания, либо кратковременной подачей низкого уровня напряжения на вывод 3 микросхемы. Выходные импульсы DA1 поочерёдно открывают полевые транзисторы VT4, VT5, которые создают в первичной обмотке трансформатора T1 переменный электрический ток. При этом на выводах вторичной обмотки T1 формируется выходное переменное напряжение.

   Питание для микросхемы DA1 поступает от маломощного интегрального стабилизатора DA2. Наличие напряжения питания информируется светодиодом VD3. Частота формируемого переменного напряжения определяется номиналами R1, C1. Датчиком перегрузки служат параллельно соединённые резисторы R9 и R10.

Протекающий по ним ток создаёт падение напряжения между базой и эмиттером транзистора VT2 через делитель R8, R11. При перегрузке транзистор VT2 открывается и через делитель R6, R5 на вывод 1 микросхемы поступает напряжение высокого уровня.

Пороговая величина тока срабатывания защиты определяется номиналами R8, R11 и для данной схемы составляет 10 А.

   При пониженном напряжении питания открывается транзистор VT1. Ток, протекающий через открытый транзистор VT1 и резисторы R4, R5 создаёт на выводе 1 микросхемы DA1 напряжение высокого уровня. Транзисторы VT4, VT5 должны быть установлены на радиаторы площадью 30-50 кв. см. каждый.

При этом необходимо обеспечить электрическую изоляцию между радиатором и корпусом транзистора. Рекомендуется использовать прокладки из слюды или керамики, а также диэлектрические шайбы под винты и теплопроводящую пасту.

В качестве Т1 подойдёт понижающий трансформатор мощностью не менее 150 Вт.

   Рекомендуется использовать трансформатор ТП-190 после его несложной доработки. Доработка трансформатора заключается в том, чтобы, не прибегая к его разборке, отмотать 10 витков каждой секции вторичной обмотки. Для самостоятельного изготовления трансформатора можно рекомендовать сердечник ПЛМ27-40-58.

Первичная обмотка должна содержать две секции по 32 витка провода диаметром 2 мм, а вторичная (повышающая) – 700 витков провода диаметром 0,6 мм. Соединения в цепях истоков транзисторов VT4, VT5 первичной обмотки трансформатора Т1, а также конденсатора С8 должны быть выполнены проводом сечением не менее 1,5 кв.

мм. 

   Провода, соединяющие преобразователь с источником питания должны иметь сечение не менее 2,5 кв. мм. Резистор R19 устанавливается непосредственно на выводах конденсатора С8, а элементы R19, C9 устанавливаются на клеммах трансформатора Т1. В качестве выключателя SW1 рекомендуется использовать автомат на ток 16 А. 

   Элементы преобразователя, включая печатную плату, рекомендуется закрепить на металлическом шасси, которое следует соединить с «минусом» источника питания.

Используемые в преобразователе полевые транзисторы имеют сопротивление открытого канала около 25 МОм, они рассчитаны на довольно большой допустимый ток стока 40 А, поэтому мощность преобразователя может быть увеличена до 250 Вт путем изменения номиналов схемы блокировки и использования соответствующего трансформатора.

     Настройка инвертора сводится к подбору частотозадающего резистора R1. При отсутствии измерительных приборов частоту формируемого напряжения можно оценить с помощью простого устройства оценки частоты, схема которого приведена на рис. 5. Разъём XР1 подключается к выходу преобразователя, а разъём XР2 – в электросеть 220 В 50 Гц.

При этом частота мигания светодиода VD2 соответствует разности частот напряжений преобразователя и электросети. Подбирая резистор R1, следует добиться наиболее редких миганий светодиода.    Перечень элементов для сборки данного преобразователя:

Позиция   Наименование   Количество

DA1 КР1211ЕУ1 – 1 DA2 78L06 Интегральный стабилизатор 2 VT1,VT2 КТ3107А – 1 VT3 KT3102A – 1 VT4,VT5 IRZ44 Полевой транзистор 2 VD1,VD2 КД522А – 2 VD3 LED 5мм,G Светодиод зелёный 1 VD4 LED 5мм,R Светодиод красный 1 R1 1,1MОм; 1,2МОм; 1,3МОм Требуется подбор 3 R2,R4 3,9 кОм Оранж., белый, красный 1 R3,R13 6,2 кОм Голубой, красный, красный 1 R5 10 кОм Коричн., чёрный, оранж. 1 R6 9,1 кОм Белый, коричн., красный 1 R7 100 кОм Коричн., чёрный, жёлтый 1 R8 2,2 кОм Красный, красный, красный 1 R16 1,8 кОм Коричн, серый, красный 2 R9,R10 0,1 Ом 5 Вт 2 R11 1,0 кОм Коричн., чёрный ., красный 1 R12,R17 620 Ом Голубой, красный , коричн. 2 R18 82 кОм 2 Вт серый, красный, оранжевый 1 R14,R15 100 Ом Коричн., чёрный, коричн. 2 R19 1,2 кОм коричневый, красный, красный 1 C1 1000 пФ – 1 C2,C3 0,1 мкФ – 2 C4 1000мкФ 16В – 1 C5 10 мкФ 16В – 1 C6,C7 0,047 мкФ – 2 C8 10000 мкФ 16В – 1 C9 0,047 мкФ 400В – 1

   В качестве корпуса использован блок питания с персонального компьютера, транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом, КТ209 можно заменить на КТ361 так же с любым буквенным индексом. Стабилизатор напряжения 7805 лучше заменить на отечественный КР142ЕН5А. Резисторы любые, мощностью от 0,125 до 0,25 вт.

Диоды подойдут тоже практически любые низкочастотные, например – КД105 или IN4002. Конденсаторы C1 типа К73-11, К10-17В с малым уходом ёмкости при прогреве. Трансформатор был взят от блока питания персонального компьютера, но можно использовать и от старых ламповых телевизоров, например – “Весна” или “Рекорд”, важно, чтобы витки, сечение и железо совпадали.

С радиодеталями разобрались, теперь, как всё это собрать воедино. Ниже приведу неплохую схему инвертора:

   Этот процесс можно описать так: на микросхеме D1 собран генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых около 200 гц – диаграмма “A”. С вывода 8 микросхемы импульсы поступают далее на делители частоты, собранные на элементах D2.1 – D2.

2 микросхемы D2. В результате чего на выводе 6 микросхемы D2 частота следования импульсов становится вдвое меньше – 100 гц – диаграмма “B”, а на выводе 8 импульсы становятся равным частоте 50 гц – диаграмма “C”.

С вывода 9 снимаются неинвертируемые импульсы 50 гц – диаграмма “D”. 

   На диодах VD1-VD2 собрана логическая схема “ИЛИ”. В результате чего взятые с выводов микросхем D1 вывод 8, D2 вывод 6 импульсы образуют на катодах диодов импульс соответствующий диаграмме “E”.

Каскад на транзисторах V1 и V2 служит для увеличения амплитуды импульсов необходимых для полного открывания полевых транзисторов.

Транзисторы V3 и V4, подключенные к выходам 8 и 9 микросхемы D2 поочерёдно открываются, запирая тем самым то один полевой транзистор V5, то другой V6.

В результате чего управляющие импульсы формируются так, что между ними существует пауза, из-за чего исключается возможность протекания сквозного тока через выходные транзисторы и значительно повышается КПД. На диаграммах “F” и “G” показаны сформированные импульсы управления транзисторами V5 и V6. Вот так будет выглядеть печатная плата:

   Нам остается только подготовить трансформатор от блока питания. Для этого обмотку на напряжение 220 вольт оставляем, а остальные обмотки удаляются. Поверх этой обмотки наматываются две обмотки проводом ПЭЛ – 2 мм. Для лучшей симметрии их следует намотать одновременно в два провода.

При подключении обмоток необходимо учесть фазировку. Полевые транзисторы закрепить через слюдяные прокладки на общий радиатор из алюминия. Правильно собранный инвертор начинает работать сразу после подачи питания.

Единственное – бывает необходимость выставить частоту 50-60 гц подбором резистора R1 и конденсатора C1.

Поделитесь полезными схемами

   Преобразователь цифрового сигнала компьютера, снимаемого с USB,  обычный аналоговый НЧ.

   Десятично-двоичный дешифратор в электронике. В вычислительной технике применяется двоичная система счисления. В системе применены все действия, подобные действиям десятичной системы (сложение, вычитание, умножение и т. д.). При работе вычислительной техники возникает необходимость перевода десятичных чисел в двоичные и обратно. Перевод может быть математическим.
   Обзор полезного приспособления для проведения электромонтажных и ремонтных работ – штекерные наконечники для кабелей.

   Принципиальная схема светодиодного термометра для скутера или мотоцикла, с применением микроконтроллера PIC12F675.