Музыка в авто. Часть #3.2. Преобразователь напряжения. — бортжурнал Audi 100 “Sandkastenfreund” 1991 года на DRIVE2
Салют, драйвовчане. Я наконец-таки выбрался домой, теперь есть время для занятий своим хобби. Этой записью продолжаю трилогию про создание сабвуферного усилителя своими руками. Впереди последняя часть, в которой будет рассказано про сборку сабсоника, защиты АС и корпуса. А теперь, ПОГНАЛИ!
***Изучение матчасти***
Существует давно известный факт — от 12 В бортового напряжения можно получить лишь 18 Вт мощности. Чтобы качественно качать саб, нужно как минимум 100 Вт. Повторюсь, от 12 В такую мощность получить НЕВОЗМОЖНО.
Для этого в мощных автомобильных усилителях используются преобразователи напряжения, поднимающие бортовое напряжение 12 В до необходимого. В случае с Ланзаром нужно получить 55-60 В, чтобы снять с него максимальную мощность.
В интернете есть куча схем, в нашем случае лучше всего использовать схемы на микросхеме TL494. Перелопатив кучу этих схем, я отобрал несколько годных, и переделал их под свои нужды.
Если вы собрались браться за такое, очень советую посмотреть видео Ака Касьяна, вот ссылка на него. Очень доступно все объясняет. Поэтому на принципе работы я останавливаться не буду.
***Изготовление печатной платы***
Подробно процесс изготовления печатки я описывал тут, поэтому также не останавливаюсь, но парочку фоток я все-таки скину). Из новшеств — “типа шелкография”, также печатал на журнальных листах и переводил утюгом. На одну плату перевелось отлично, на преобразователь плоховато, но ничего.
Полный размер
Справа листик с 'шелкографией', снизу тизерок следующей темы)
Полный размер
Без лака никуда)
Полный размер
Готовые платы)
После всего этого были насверлены отверстия, платы залужены, ну и естественно запаяны все элементы.
Полный размер
За .lay файлом стучитесь в ЛС
Область, выделенная красным — защита АС, о ней я скажу позже. Я просто использовал свободное место на печатке. К преобразователю напряжения она не имеет никакого отношения.
***Сборка преобразователя***
Самое сложное в создании преобразователя — намотка трансформатора. Ее я сегодня и разжую. В качестве сердечника я использовал ферритовое кольцо. Искал я его долго, если находил — было фуфло, с низкой проницаемостью. К выбору кольца нужно отнестись ответственно, желательно не брать кольца без маркировки и если вы не уверены.
Я на хреновом кольце перевел кучу проволоки, а оказалось хреновое кольцо. В итоге было куплено кольцо размером 45х28х12. Без маркировки, точно проницаемость не знаю, продавец уверял, что 2000, потом я расскажу, оказалось ли это правдой.
Чтобы рассчитать моточные данные, воспользуемся программой RingFerriteExtraSoft
Частоту преобразования делал 40 кГц, Сопротивление канала Rds(on) нужно брать из даташита полевых транзисторов, которые вы используете. Для IRF3205 это 0,008 Ом. Все остальное вводится исходя из ваших требований.
Можно выставить диаметр проволоки и количество жил в шине. Использовать можно только проволоку в лаке.
Берем наше кольцо, на него необходимо поставить изоляцию. Я использовал малярный скотч, можно тряпичную изоленту, можно вообще забить и не ставить ее.
Теперь приступаем к намотке первички.
Полный размер
С изоляцией и без
Программа дает длину обмотки, но дает она ее с большим запасом, это нам не подходит. Берем кусок проволоки, мотаем равномерно 5 витков (в моем случае 5, у вас может быть иначе, в зависимости от расчета), отмеряем с запасом 10-15 см. Все, длину обмотки мы узнали. Нарезаем необходимое количество.
Теперь формируем две шины по 7 жил и аккуратно, равномерно, без нахлестов и т.д. мотаем на кольцо. Чем качественнее намотка, тем лучше все это будет работать. Запоминаем, в какую сторону мотаем, это очень важно.
Полный размер
Вот так у меня получилось, можно и лучше
Ставим на жилы изоляцию, в моем случае термоусадка.
Теперь заматываем всю первичную обмотку тряпичной изолентой.
Формируем выводы. Теперь очень важный момент. Две обмотки должны быть сфазированы между собой. Т.е. Должны быть соединены КОНЕЦ ОДНОЙ ОБМОТКИ И НАЧАЛО ДРУГОЙ. Это очень важный момент, зачастую делают в этом ошибку, соединяя начало и конец одной и той же обмотки. Так как у нас на плате предусмотрено место, где они соединяются, посередине кольца должны быть конец одной и начало другой.
Полный размер
Вроде доступно объяснил
После окончательной намотки первички, нужно намотать наверх тестовую вторичку. Берем любую проволоку, мотаем 8-10 витков. К ним припаиваем лампочку. Впаиваем кольцо на плату. Первый запуск лучше всего делать через лампу, подключенную в разрыв питания. Если на схеме ошибка, она загорится. Если все хорошо, лампа гореть не должна.
На фото видно, что лампочка в цепи питания не горит, значит все гуд. А вот лампочка на вторичке горит, значит мы все сделали правильно. Меряем ток холостого хода. Он должен быть не больше 0.8 А. У меня он 0.27 А. Кольцо и полевики не должны быть горячими.
Если у вас все получилось, как у меня, можно мотать вторичку. Если нет — ищем проблему, если большое ток холостого хода, возможно вам продали плохое кольцо. Если горит лампа и по схеме нет ошибок — скорее всего неправильно сфазировали обмотки, либо очень плохое кольцо.
Намотка вторички ничем не отличается от намотки первички, только жилы длинные и тяжело аккуратно мотать. Наматывать необходимо в том же направлении, в каком мотали первичку. Еще лучше брать большой запас по длине. Зачастую выходное напряжение не совпадает с расчетным.
У меня оно получилось намного больше, поэтому мне пришлось отматывать 8 витков.
Полный размер
Готовая вторичка
Формируем выводы, впаиваем, запускаем через лампу, если все гуд, то без нее. Меряем выходные напряжения.
Силовые дорожки на плате желательно хорошо пролить припоем, все-таки токи немалые, а количество меди на плате небольшое.
Полный размер
Припоя пошло туда немало
Ну и напоследок цепляем полевики на радиатор, все через прокладки и втулки. На радиаторе не должна прозваниваться средняя нога. Диоды на выходе также можно поставить на радиатор через прокладки, но сильно они не греются.
Ну и финальный вид преобразователя:
***Заключение***
Полгода у меня заняли поиски кольца для него, сделано две разные печатные платы. Но я сделал это, я смог). В скором времени буду оформлять все это добро в общий корпус и тестировать.
Музыка в авто. Часть #1. Сабвуфер JBL GTO1202d.
Музыка в авто. Часть #3.1. Усилитель ЛАНЗАР, 300Вт веселья.
А на сегодня всё 🙂
Стаўце падабайкi i падпiсвайцеся!
Источник: https://www.drive2.ru/l/8809530/
Автомобильный преобразователь напряжения
По просьбам наших уважаемых радиолюбителей, а именно в статье Саб с усилителем на TDA1562Q открываем новую довольно интересную тему про преобразователи напряжения, в частности автомобильные.
Преобразователи напряжения – это довольно актуальная тема для радиолюбителей автомобилистов, которые задаются целью установить в машине качественную акустическую систему с мощным бомбовым сабом и сателлитами, получив тем самым отличное качественное звучание, радующее слух не только владельца, но и окружающих.
Уж не знаю, конечно, насколько окружающим это нравится. Особенно в ночное время во дворе многоквартирного дома (прим. авт. AndReas). Но непосредственно для радиолюбителя важен сам факт качества звучания.
Добиться безупречности можно при наличии нескольких составляющих: во-первых, установкой правильно рассчитанного и собранного саба (лучше самодельного), во-вторых, подключением акустической системы, состоящей из сабвуфера и сателлитов, к усилителю мощности звуковой частоты с малым коэффициентом нелинейных искажений и, в-третьих, питанием усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) от бортовой сети автомобиля (нужен преобразователь напряжения). В данной статье остановимся на последнем факторе подробнее.
Напряжение автомобильной бортовой сети составляет 12…14 вольт. Как известно, все качественные, мощные усилители звуковой частоты требуют значительно большего напряжения питания (вплоть до 100 вольт), что может быть достигнуто применением автомобильного преобразователя напряжения.
Основные блоки типичных преобразователей напряжения состоят из ШИМ – контроллера и выходного каскада на мощных транзисторах и трансформатора. В качестве ШИМ контроллера для автомобильных преобразователей напряжения могут применяться различные микросхемы. Особенно популярной и широко применяемой является TL494 или КР1114ЕУ4.
Вообще-то на сайте уже есть несколько схем преобразователей напряжения. Ознакомьтесь: Преобразователь 12 вольт – 220 вольт – довольно неплохой вариант для переделки под питающий блок усилителя; Простейший преобразователь напряжения; Импульсный преобразователь напряжения – это уже более серьёзный вариант с применением TL494 или КР1114ЕУ4.
Также совершенно обоснованно стоит упомянуть об автомобильном преобразователе напряжения, рассчитанном для питания усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме TDA7294 – собран на TL494 или КР1114ЕУ4.
Теперь поговорим о трансформаторе. Трансформатор для автомобильного преобразователя напряжения мотается на ферритовом кольце.
Из отечественных ферритов наилучшими характеристиками обладают ферриты марок 2500НМС1 и 2500НМС2 как имеющие, в отличие от остальных марок, отрицательную температурную зависимость потерь и предназначенные для сильных магнитных полей. Но также возможно применение 2000НМ1, как более ходовой марки.
Можно использовать кольца 40х25х11 или 45х28х12. Для надёжности лучше взять два таких кольца, т.к. мощность нужна немаленькая, и склеить их любым клеем по керамике. После склеивания края закруглить напильником.
Теперь нужно рассчитать количество витков обмоток в зависимости от нужного напряжения и мощности на выходе автомобильного преобразователя напряжения. Возьмем для примера максимальную мощность трансформатора 500 ватт. Тогда ток в первичной обмотке равен I=500/12=41,66 ампера. Округленно примем I=42 А.
Но в преобразователях напряжения первичная обмотка трансформатора делится на две части (двухтактный преобразователь напряжения). Соответственно ток в каждом плече составит 21 ампер. Выбираем сечение обмоточного провода трансформатора. Площадь сечения получается S=0,157*21=3,297 мм2 или же провод сечением D=2 мм.
Но чем толще провод, тем ниже КПД и выше нагрев трансформатора. Рекомендуется взять несколько проводов меньшим диаметром, к примеру, 0,6 мм. Вычисляем его площадь по формуле S=?*R2, т.е. 0,32*3,14=0,283 мм2. Далее 3,297/0,283=11,7 округлим до 12. Значит, для намотки одного плеча нам понадобится 12 проводов сечением 0,6 мм.
Вторичная обмотка трансформатора преобразователя напряжения рассчитывается таким же образом. Определяем максимальный ток в зависимости от нужного напряжения (т.е. напряжение питания усилителя мощности звуковой частоты); ток умножаем на 0,157 мм2, найдя сечение провода; рассчитываем сколько потребуется проводков меньшим сечением.
Определившись с количеством витков в первичной обмотке, можно приступать к самой намотке трансформатора автомобильного преобразователя напряжения. Для этого берутся все 12 проводов, если используется провод сечением 0,6 мм, переплетаются косичкой и наматываются на кольца. Вторая часть первичной обмотки наматывается также.
Очень важно, чтобы витки обеих обмоток распределялись равномерно по всему кольцу, иначе трансформатор преобразователя будет греться, особенно на максимальной или близкой к этому значению мощности. Можно осуществить намотку другим способом. Намотать 12 отдельных обмоток для одного плеча, а потом точно также для второго и соединить их.
Выводы трансформатора сразу идут в печатную плату. Соединять надо так: 1-начало, 2-конец, т.е. 1;2;1;2. По окончанию намотки первичной обмотки можно её обернуть тканевой изоляционной лентой, а потом уже мотать вторичную. Вторичная обмотка мотается аналогично. Количество витков будет зависеть от напряжения, которое вы хотите получить.
Можете воспользоваться программой для расчета импульсного трансформатора для автомобильного преобразователя напряжения:
Скачать программу для расчета импульсного трансформатора
Особое внимание также стоит уделить выпрямлению и стабилизации полученного напряжения на выходе трансформатора автомобильного преобразователя. Необходимо подобрать импульсные диоды, чтобы они выдержали необходимую силу тока, способные работать на частоте от 80…100 кГц. На выход необходимо установить дроссели.
Для сердечника дросселей можно применить кольца, используемые в компьютерных блоках питания. Кстати, оттуда же можно выпаять и ШИМ – контроллер TL494 (КР1114ЕУ4). Дроссели содержат по 5…6 витков провода сечением не менее 2 мм. Есть ещё одна маленькая хитрость.
Обычно при питании устройств, в том числе и усилителей звуковой частоты, используются фильтрующие конденсаторы очень большой ёмкости. Рекомендуется 1000…2000 мкФ на 1 ампер нагрузки. Но для автомобильных преобразователей напряжения важна не сама ёмкость конденсаторов, а количество самих конденсаторов. Т.е.
лучше поставить, скажем, 10 штук по 1000 мкФ, чем один на 47000 мкФ.
Структурно принцип работы автомобильного преобразователя напряжения можно описать так. ШИМ контроллер TL494 (КР1114ЕУ4) задает частоту открытия и закрытия транзисторов. Двухтактным такой преобразователь напряжения называется потому, что при открытии одного плеча другое закрывается.
Смена режима происходит с заданной частотой ШИМ контроллера. Постоянное напряжение, преобразованное выходным каскадом на мощных транзисторах в переменное, подается на трансформатор. После этого напряжение выпрямляется диодным мостом, фильтруется дросселями и конденсаторами.
Ну а дальше автомобильный преобразователь напряжения выполняет непосредственно ту функцию, для которой создавался.
Ну и от полутеории перейдем к практике, добавив в копилку приведенных выше ссылок на схемы преобразователей напряжения ещё следующие схемы.
Автомобильный преобразователь напряжения с мощностью 500 ватт.
Варианты использования выходов автомобильного преобразователя напряжения:
Количество выходных обмоток автомобильного преобразователя напряжения можно уменьшить или вообще модернизировать, применив ультраскоростные диоды, рабочее напряжение которых значительно выше напряжения диодов Шотки, что позволяет получить выходное напряжение вплоть до 90 В, а при замене электролитических фильтрующих конденсаторов на более высоковольтные и выше 90 вольт.
Как видим, в выходном каскаде автомобильного преобразователя напряжения используются мощные полевики IRF3205 (отечественный аналог КП783А). Можно заменить на NTP5426, IRF540, IRF1405, IRF1407, IRF2805.
В модернизированной выходной схеме используются быстродействующие диоды 30EPF06.
Немного планку по мощности и приведем следующую схему автомобильного преобразователя напряжения 300 ватт.
В общем-то принципиальная разница в схемах состоит только в упрощении выходного каскада. Варианты использования выходов преобразователя следующие:
А если мы увеличим количество мощных полевых транзисторов IRF3205 в выходном каскаде преобразователя напряжения до трех штук на плечо, то получим весьма солидную мощность в 700 ватт.
Таким образом, при использовании автомобильного преобразователя напряжения конструктивно должно получиться нечто вроде этого:
Чертеж печатной платы и расположение деталей на ней в формате .lay можете также скачать:
Скачать чертеж печатной платы
Данные преобразователи напряжения, несмотря на упрощенную схемотехнику, достаточно надежны.
Непосредственно перед публикацией статьи, порывшись дополнительно в рунете, пришёл к выводу, что из приведенных выше схем автомобильных преобразователей напряжения можно исключить некоторые компоненты, тем самым значительно упростив конструкцию.
А именно, выходной каскад на полевых транзисторах подключается непосредственно к выходному трансформатору. Исключаются дроссели L4 для 300 ваттного и трансформатор TV1 со всей обвязкой для 500 и 700 ваттных преобразователей. Можно исключить оптрон IC1, тем самым убрав блок защиты.
В итоге можно получить очень простую для повторения схему автомобильного преобразователя напряжения.
Под эту схему есть также печатная плата в формате .lay. В архиве три печатки. Первый вариант – это печатная плата с подписанными элементами, второй вариант – обычный вариант с одним напряжением на выходе, третий вариант – с двумя разными напряжениями на выходе.
Скачать чертежи печатных плат для последнего варианта схемы
Источник: http://xn--80a3afg4cq.xn--p1ai/vashi-voprosy/avtomobilnyjj-preobrazovatel-napryazheniya.html
Простой автомобильный преобразователь напряжения на 1КВт:
Многие в наше время радиолюбители мучаются с автомобильными преобразователями, для своих усилителей, в Интернете много не рабочих схем, которые многие повторяют и разочаровываются, и бросают всё это дело, так и не добившись успеха. К вашему вниманию я представляю схему достаточно простого ПНа, который легко повторяется и в наладке не нуждается.
Собственно вот сама схема:
Данная схема рассчитана на суммарную нагрузку до 1КВт. В качестве ШИМ контролера используется широко распространённая TL494. В схеме используются так же распространенные полевые транзисторы IRF3205.
Печатную плату можно закачать здесь, первый вариант, это печатная плата с подписанными элементами, второй вариант – обычный вариант с одним напряжением на выходе, третий вариант с двумя разными напряжениями на выходе.
О маленьких хитростях при сборке:
Трансформатор:
Трансформатор мотается на ферритовом кольце. Из отечественных ферритов наилучшими характеристиками обладают ферриты марок 2500НМС1 и 2500НМС2 как имеющие, в отличие от остальных марок отрицательную температурную зависимость потерь и предназначенные для сильных магнитных полей.
В Казани сердечников такой марки, мне найти не удалось, и я использовал «народный» феррит 2000НМ1, который проигрывает маркам НМС 15…20% габаритной мощности. Можно использовать кольца 40х25х11 или 45х28х12. Для надёжности лучше взять два таких кольца, т.к. мощность у нас не маленькая. и склеить их любым клеем по керамики.
После склеивания края закруглить напильником, плавность закругления не менее чем 1мм. В итоге вот что получаем:
Расчёт первички, вторички:
Макс. мощность ПН 1КВт. т.е. ток в перичной обмотке равен 1000/12=83.333, округлим до 84, т.е. максимальный ток 84А. на всё первичку. Но в преобразователях напряжения первичная обмотка делиться на 2-е части и получается на каждое плечо ложиться по 84/2=42А. Это делается из-за того, что как правило такого рода ПНы двухтактны. Плотность тока 5А на 0,785мм^2, т.
е 1А на 0,157мм^2. У нас же сила тока 42А на плечо, т.е нам надо провод с площадью 0,157*42=6,594мм^2 или же провод сечением 2,9мм. Но провод таким сечением не так то просто достать и с точки зрения КПД это не выгодно + трансформатор будет сильно греться. Автор предлагает взять несколько проводов меньшим диаметром, к примеру 0,6мм сечением.
Вычисляем его площадь по формуле – ПR^2, 0,3^2*3,14=0,2826мм^2. Далее 6,594/0,2826=23,3, округлим 24. Т.е для намотки одного плеча нам понадобиться 24провода сечением 0.6мм. Вторичная обмотка рассчитывается таким же образом.
Определяется максимальный ток, далее этот ток умножаем на 0,157мм^2, потом находим сечение провода и далее так же рассчитываем сколько потребуется проводков меньшим сечением
Намотка трансформатора:
Данный ПН работает на частоте 50-60КГц, если вы используйте кольца 40х25х11то ваша первичка будет содержать 2-обмотки по6 витков каждая, если же используете кольца 45х28х12, то ваша первичка будет состоять из 2-ух обмоток, каждая содержащая по 4витка.
Определившись с количеством витков в первичной обмотке можно приступать к самой намотке трансформатора. Для этого берёте все 24провода, если вы используете провод сечением 0,6мм, и делаете из неё косичку и потом начинаете мотать, вторую часть первички тоже также.
Очень важно, чтоб витки обоих обмоток распределялись равномерно по всему кольцу, иначе трас будет греться, особенно на максимальной или близкой к этому значению мощности. Можно так же намотать другим способом: Взять намотать 24отдельных обмотки для одного плеча, а потом точно так же и для второго, а потом их соеденить.
Выводы трансформатора сразу идут в печатную плату. Соединять надо так: 1-начало, 2-конец, т.е. 1;2;1;2 По окончанию намотки первички можно её обмотать тканевой изолентой, а потом уже мотать вторичку.
Вторичная обмотка мотается аналогично первичке, кол-во витков будет зависеть от напряжения которое вы хотите получить. При использовании кольца размерами 40х25х11, соотношение вольт/виток =2,2В, при использовании кольца размером 45х28х12 соотношение будет 3,3В.
По окончанию намотки трансформатора, вот что мы имеем:
По окончанию намотки трансформатора и установке его на место мы получили импульсно-переменное напряжение, его нам надо ещё и стабилизировать, для этих целий сгодятся любые импульсние диоды, способные работать на частоте 80-100КГц, можно и выше и главное, чтоб держали ток который вам необходим.
Дросселя:
Дросселя лучше мотать на жёлтых кольцах, их можно достать из компьютерных БП, там же можно достать и TL494. Дросселя содержат по 5-6витков, дроссель который идёт на +12В, при намотке его желательно использовать провод сечением на менее чем 2мм иначе на полной мощности от него ничего не останется, но и про выходные дросселя тоже не стоит забывать.
О ёмкостях:
Всем радиолюбителям не в секрет, что чем больше ёмкость по питанию тем лучше для усилителя, но по отношению к ПНам это вовсе не так, здесь важно количество конденсаторов, а не их ёмкость. К примеру если поставить на выход по питанию конденсатор ёмкостью скажем на 47000МкФ, то от него будет меньше толку, чем от 10ти конденсаторов ёмкостью по 1000-2200МкФ.
По окончанию всех работ, вот что получилось: Правда ПН здесь уже в готовом усилителе.
. О работе:
Расскажу в краце как это всё работает:. ШИМ контроллер, т.е. TL494 задаёт частоту ПН. Т.е. задаёт частоту открытия и закрытия полевых транзисторов, IRF3205. Пока одно плечо открыто, другое закрыто, поэтому они и называются двухтактными.
Время переключения, это то время когда ПН не работает, и в этот момент срабатывают транзисторBc 556 , он защищают полевые транзисторы от сквозного тока. Постоянное напряжение поступает в полевые транзисторы, они его превращают в переменное, т.к.
постоянное трансформатором не принимается, он просто не будет работать, далее, после трансформатора напряжение поступает в д. мост и дальше идёт уже к потребителю через ёмкости.
Если при сборке возникнут проблемы или непонятки, то пишите Zvik-dB@list.ru
Источник: http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/prostoj_avtomobilnyj_preobrazovatel_naprjazhenija_na_1kvt/101-1-0-5472
Автомобильные преобразователи напряжения (инверторы) 220В
В наше время в салоне автомобиля человек зачастую проводит времени больше, чем в собственной квартире. Но даже в современном автомобиле, приспособленном для длительных поездок, бывает некомфортно путешествовать хотя бы вследствие отсутствия элементарных бытовых приборов.
Их невозможно взять с собой в дорогу из-за того, что нет привычной нам домашней электросети 220В. Правда часть устройств, все же имеет возможность питания или подзарядки своей аккумуляторной батареи от автомобильного прикуривателя. Однако далеко не все устройства могут питаться непосредственно от автомобильной низковольтной сети.
А если Вы захотите взять с собой в дорогу телевизор, ноутбук, электробритву, обычный домашний компьютер, дрель, другую бытовую технику? Большая часть всех этих устройств работает от сети переменного тока с напряжением 220В, а автомобильный аккумулятор в состоянии предоставить только постоянный, низкого напряжения 12-(24)В.
Все эти проблемы достаточно легко можно устранить при помощи такого специального оборудования, как преобразователь напряжения (инвертор) для авто.
Преобразователь напряжения или инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения (DC) 12(24)В в переменное напряжение (AC) 220В с частотой 50 Герц на выходе.
То есть автомобильный инвертор вырабатывает переменный ток, благодаря чему к нему можно подключать самые разнообразные электроприборы работающие от бытовой сети переменного тока.
Все инверторы по типу выходного напряжения можно разделить на две группы:
1.Преобразователи с «чистым» синусом. Имеют на выходе переменное гармоническое напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц.<\p>
Однако эти преобразователи, обладая максимально качественным выходным напряжением, не лишены недостатков. Они наиболее дороги, имеют большие габариты и массу, меньший КПД. При этом синусоида принципиально важна лишь для некоторых лабораторных, телекоммуникационных, измерительных приборов, медицинской аппаратуры, для профессиональной аудиоаппаратуры (HI-END, HI-FI) и т.п.
2. Преобразователи с выходным напряжением упрощённого вида, заменяющего синусоиду (модифицированный синус). Имеют на выходе переменное прямоугольное напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц. Хотя в некоторых, особенно в дешевых преобразователях, выходное напряжение может сильно отличаться от эквивалентного синусу.
Подавляющее большинство приборов предназначенных для работы от сети 220В 50Гц. допускает использование переменного напряжения упрощённой формы сигнала без каких-либо последствий. Для приборов же имеющих в своем составе импульсные блоки питания (современные телевизоры, компьютеры, зарядные устройства и т.д.) такое напряжение является предпочтительным.
Основная задача при выборе автомобильного инвертора – это подбор устройства необходимой мощности.
Ведь если купить инвертор с мощностью равной или ниже мощности того устройства, которое Вы планируете питать, то его мощности может не хватить.
Главное правило при выборе инвертора – всегда нужно приобретать автомобильный инвертор с мощностью, превышающей мощность того устройства, которое Вы собираетесь питать.
В настоящее время выпускаются автомобильные инверторы различной мощности – от 50 Вт и выше.
Маломощные устройства (до 150-200 Вт) хороши тем, что отличаются невысокой стоимостью и легко подключаются через разъем прикуривателя.
При этом необходимо помнить, что разъем прикуривателя защищен в автомобиле плавким предохранителем (как правило 15А) и подключение через него мощного преобразователя приведет к перегоранию этого предохранителя, а заменить его, в современных машинах, бывает ох как не просто.
Не говоря уже о том, что сам разъем прикуривателя не предназначен для больших мощностей.Такие инверторы подойдут только для подключения небольших бытовых приборов.
С помощью же более мощных инверторов можно питать самые разнообразные устройства – от стационарного компьютера и электроинструмента, до холодильника и СВЧ-печи. При этом подключать такое устройство необходимо отдельными, мощными, проводами с обеспечением хорошего электрического контакта. Так как потребляемый при их работе ток будет составлять десятки ампер.
Если же Вы собираетесь подключать к инвертору разные устройства, то его нужно выбирать, исходя из технических характеристик самого мощного из них. Для справки можно привести мощность некоторых бытовых приборов и устройств:
| Таблица потребляемой мощности некоторых электроприборов. | |
| Электроприборы | Мощность |
| Зарядные устройства | |
| Зарядное устройство фонаря | 8 Вт |
| Зарядное устройство сотового телефона | 15 Вт |
| Зарядное устройство видеокамеры | 25 Вт |
| Электроинструменты | |
| Клеевой пистолет | 20 Вт |
| Шуруповерт | 50-80 Вт |
| Электролобзик | 150-200 Вт |
| Электрорубанок | 200-300 Вт |
| Электродрель | 300-500 Вт |
| Электродрель с перфоратором | 600-1000 Вт |
| Перфоратор | 300-600 Вт |
| Шлифовальная машина | 300-600 Вт |
| Полировочная машина | 300-600 Вт |
| Болгарка | 600-1200 Вт |
| Цепная электропила | 1200-2000 Вт |
| Насосы/компрессоры | |
| Воздушный компрессор | 50-100 Вт |
| Краскопульт | 500 Вт |
| Мойка (Karher и т.д.) | 900 Вт |
| Водяной насос | 200-300 Вт |
| Электровентилятор | 30-100 Вт |
| Бытовая техника | |
| Плеер (радиоприемник) | 10-20Вт |
| Электробритва | 10 Вт |
| Видеомагнитофон | 40 Вт |
| CD-DVD Плеер | 60 Вт |
| Цветной телевизор (экран 13дюймов) | 70 Вт |
| Цветной телевизор (экран 27дюйма) | 150 Вт |
| Видеодвойка (экран 20 дюймов) | 150Вт |
| Портативный пылесос | 500 Вт |
| Пылесос | 1000-2500 Вт |
| Утюг | 400-2000 Вт |
| СВЧ печь | 1000-2500 Вт |
| Кухонный комбайн | 300-500 Вт |
| Швейная машина | 100-200 Вт |
| Стереоусилитель | 200Вт |
| Оргтехника | |
| Струйный принтер | 50 Вт |
| Ноутбук | 150 Вт |
| Телефакс | 250 Вт |
| Персональный компьютер | 400 Вт |
В том случае, если Вы собираетесь подключать к автомобильному инвертору сразу несколько устройств одновременно, следует сложить их мощность и, соответственно, выбрать модель инвертора, подходящей мощности. В любом случае помните, что подключаемые к инвертору мощности не должны превышать мощность самого инвертора
Не стоит чересчур гнаться за мощностью автомобильного инвертора, если Вы планируете подключать к нему только небольшие бытовые приборы. Ведь мощные инверторы не слишком удобны в работе.
Более того, все преобразователи потребляют часть энергии для собственных нужд (КПД инвертора, как правило не более 80%) и просто подключив 2х киловатный преобразователь (без нагрузки) вы будете «отдавать» на его нужды (холостой ход) около 40Вт (3А).
Еще одно необходимое требование которое нужно учитывать: суммарная потребляемая мощность (потребляемый ток) электроприборов не должна быть ощутимо больше емкости батареи и тока генератора автомобиля.
Пользуясь инвертором важно понимать, что автомобильный генератор и тем более аккумулятор не являются электростанцией и их возможности ограничены. В противном случае можно оказаться с разряженным аккумулятором и неработающим двигателем где-нибудь в лесу под елочкой.
А слишком большой ток потребления может вывести батарею из строя (некоторые виды батарей могут даже взорваться).
Учтите также, что время автономной работы от аккумулятора, при подключении потребителей большей мощности, уменьшается неравномерно. Такова особенность аккумуляторов – при больших нагрузках время работы будет ощутимо меньше расчетного.
Мощность преобразователя и рекомендуемые емкости АКБ
| Мощность преобразователя кВт | 0,3 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 |
| Типовая максимальная мощность преобразователя (кратковременная допустимая нагрузка) кВт | 0,4-0,6 | 0,7-1 | 1,5-2 | 2-3 | 3-4 | 3,7-5 | 4-5 |
| Минимальная емкость АКБ (А/ч): | 45 | 55 | 60 | 65 | 85 | 100 | 120 |
Ориентировочное время работы от аккумуляторов
| АКБ/нагрузка | 100 Вт | 300 Вт | 500 Вт | 1 кВт | 2 кВ | 2.5 кВт |
| 190 А/ч | 22ч | 6ч | 4ч | 1,5ч | 0,5ч | 20м |
| 85 А/ч | 10ч | 3ч | 1,5ч | 0,5ч | 10м | 10м |
| 55 А/ч | 5ч | 1,5ч | 0,5ч | 10м | 2м | – |
При выборе инвертора с подходящей Вам мощностью нужно еще и учитывать специфику работы тех устройств, которые Вы собираетесь к нему подключать.<\p>
Условно все приборы можно разделить на 2 группы:
1я группа: Электроприборы, стартовая мощность которых не превосходит (или не сильно превосходит) номинальную.
К ним относятся, потребляющие постоянную мощность телевизоры, компьютеры, энергосберегающие лампы, нагреватели, а так же инструмент с двигателями коллекторного типа (дрели, отрезные машинки, рубанки и т.д.
), которые потребляют номинальную мощность только в момент прикладывания нагрузки и включении. Для приборов этой группы достаточно выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью немного превышающую номинальную мощность прибора.
2я группа: Электроприборы, при включении и в начале работы которых кратковременная мощность потребления (так называемая «пиковая стартовая нагрузка») в несколько раз (до десяти!) превышает номинальную мощность. К этой группе относятся, например лампы накаливания, холодильники, насосы, компрессоры.
К тому же реальная мощность некоторых приборов, например, насосов на основе двигателей асинхронного типа и оборудования на их основе (кондиционеров, холодильников), примерно в 1,5 раза больше номинальной, это связано с тем, что обычно указывается мощность без учета потерь и косинуса фи (полезная мощность).
Для приборов этой группы необходимо выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью значительно превышающую номинальную мощность прибора.
Основные режимы работы инвертора.
Режим длительной работы. При данном режиме показатели мощности инвертора соответствуют его номинальной мощности.
Режим перегрузки. В таком режиме большинство инверторов на непродолжительное время (до 30 сек.) в состоянии отдавать мощность в 1,5 – 2 раза больше номинальной.
Пусковой режим. В этом режиме инвертор способен отдавать еще большую моментальную мощность, правда, в течение очень краткого времени (несколько миллисекунд) для запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.
Установка и подключение преобразователя.
Преобразователь напряжения необходимо устанавливать в сухом незагрязненном месте вдали от источников горячего воздуха и других тепловых излучений.
Нельзя располагать предметы на преобразователе или вблизи его вентиляционного отверстия.
При подключении преобразователя к бортовой сети автомобиля необходимо строго соблюдать полярность. Неправильное подключение, как минимум, приведет к выгоранию плавкого предохранителя на входе инвертора.
К сожалению, более современными средствами (в силу больших протекающих токов потребления) защитить входные цепи не возможно. А как максимум, может привести к повреждению и выгоранию бортовой сети автомобиля.
Не подключать преобразователь напряжения, рассчитанный на выходное напряжение 12В, к электропроводке автомобиля (грузовика, лодки), имеющей напряжение 24В и наоборот.
Нельзя соединять (запараллеливать) выходы двух или более преобразователей напряжения.
Запрещается соединять выходную розетку преобразователя с промышленной сетью 220В переменного тока.
Перед подключением преобразователя к аккумулятору убедитесь, что все устройства выключены.
Чтобы предотвратить порчу автоинвертора, желательно во время запуска и глушения двигателя авто отключать автоинвертор от бортовой сети.
Источник: http://orionspb.ru/articles/dc_art1.php
Делаем простейший преобразователь 12В — 220В своими руками
Можно вспомнить много случаев, когда пригодился бы преобразователь из 12 вольт постоянного тока в 220 вольт переменного – например, приехав на дачу на автомобиле, можно вечером включить освещение или запитать от аккумулятора насос для полива. Также такой инвертор – неотъемлемая часть ветряных генераторов.
Купить готовое устройство не составит проблем – а автомагазинах можно найти автомобильные инверторы (импульсные преобразователи напряжения) различной мощности и цены.
Однако, цена подобного устройства средней мощности (300-500 Вт) составляет несколько тысяч рублей, а надежность многих китайских инверторов достаточно спорна. Изготовление своими руками простого преобразователя – это не только способ ощутимо сэкономить, но и возможность улучшить свои знания в электронике. В случае отказа же ремонт самодельной схемы окажется ощутимо проще.
Схема этого устройства очень проста, а большинство деталей могут быть извлечены из ненужного блока питания компьютера.
Конечно, у нее есть и ощутимый недостаток – получаемое на выходе трансформатора напряжение 220 вольт далеко по форме от синусоидального и имеет частоту значительно больше, чем принятые 50 Гц.
Напрямую подключать к нему электродвигатели или чувствительную электронику нельзя.
Для того, чтобы иметь возможность подключать к этому инвертору содержащую импульсные блоки питания технику (например, блок питания ноутбука), применено интересное решение – на выходе трансформатора установлен выпрямитель со сглаживающими конденсаторами.
Правда, работать подключенный адаптер сможет только в одном положении розетки, когда полярность выходного напряжения совпадет с направлением встроенного в адаптер выпрямителя.
Простые потребители типа ламп накаливания или паяльника можно подключать непосредственно к выходу трансформатора TR1.
Основа приведенной схемы – это ШИМ-контроллер TL494, наиболее распространенный в таких устройствах. Частоту работы преобразователя задают резистор R1 и конденсатор C2, их номиналы можно брать несколько отличающимися от указанных без заметного изменения в работе схемы.
Для большей эффективности схема преобразователя включает в себя два плеча на силовых полевых транзисторах Q1 и Q2. Эти транзисторы нужно разместить на алюминиевых радиаторах, если предполагается использовать общий радиатор – устанавливайте транзисторы через изоляционные прокладки. Вместо указанных на схеме IRFZ44 можно использовать близкие по параметрам IRFZ46 или IRFZ48.
Читайте так же: Рассмотрим сварочные аппараты для оптоволокна
Выходной дроссель наматывается на ферритовом кольце от дросселя, также извлекаемого из компьютерного блока питания. Первичная обмотка мотается проводом диаметром 0,6 мм и имеет 10 витков с отводом от середины. Поверх нее наматывается вторичная обмотка, содержащая 80 витков. Также можно взять выходной трансформатор из сломанного источника бесперебойного питания.
Вместо высокочастотных диодов D1 и D2 можно взять диоды типов FR107, FR207.
Так как схема очень проста, после включения при правильном монтаже она начнет работать сразу и не потребует никакой настройки. Отдавать в нагрузку она сможет ток до 2,5 А, но оптимальным режимом работы будет ток не более 1,5 А – а это более 300 Вт мощности.
Готовый инвертор такой мощности стоил бы порядка трех-четырех тысяч рублей.
Схема преобразователя с выходом переменного тока
Эта схема выполнена на отечественных комплектующих и достаточно стара, но это не делает ее менее эффективной. Главное ее достоинство – это получение на выходе полноценного переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц.
Здесь генератор колебаний выполнен на микросхеме К561ТМ2, представляющей собой сдвоенный D-триггер. Она является полным аналогом зарубежной микросхемы CD4013 и может быть заменена ей без изменений в схеме.
Преобразователь также имеет два силовых плеча на биполярных транзисторах КТ827А. Их главный недостаток по сравнению с современными полевыми – это большее сопротивление в открытом состоянии, из-за чего нагрев при той же коммутируемой мощности у них сильнее.
Так как преобразователь работает на низкой частоте, трансформатор должен иметь мощный стальной сердечник. Автор схемы предлагает использовать распространенный советский сетевой трансформатор ТС-180.
Как и другие инверторы на основе простых ШИМ-схем, этот преобразователь имеет на выходе достаточно отличающуюся от синусоидальной форму напряжения, но это несколько сглаживается большой индуктивностью обмоток трансформатора и выходным конденсатором С7. Также из-за этого трансформатор во время работы может издавать ощутимый гул – это не является признаком неисправности схемы.
Простой инвертор на транзисторах
Этот преобразователь работает по тому же принципу, что и перечисленные выше схемы, но генератор прямоугольных импульсов (мультивибратор) в нем построен на биполярных транзисторах.
Читайте так же: Обзор стабилизаторов напряжения Лидер
Особенность этой схемы в том, что она сохраняет работоспособность даже на сильно разряженном аккумуляторе: диапазон входных напряжений составляет 3,5…18 вольт. Но, так как в ней отсутствует какая-либо стабилизация выходного напряжения, при разрядке аккумулятора будет одновременно пропорционально падать и напряжение на нагрузке.
Так как эта схема также является низкочастотной, трансформатор потребуется аналогичный используемому в инверторе на основе К561ТМ2.
Приведенные в статье устройства крайне просты и по ряду функций не могут сравниться с заводскими аналогами. Для улучшения их характеристик можно прибегнуть к несложным переделкам, которые к тому же позволят лучше понять принципы работы импульсных преобразователей.
Увеличение выходной мощности
Все описанные устройства работают по одному принципу: через ключевой элемент (выходной транзистор плеча) первичная обмотка трансформатора соединяется с входом питания на время, заданное частотой и скважностью задающего генератора. При этом генерируются импульсы магнитного поля, возбуждающие во вторичной обмотке трансформатора синфазные импульсы с напряжением, равным напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение числа витков в обмотках.
Следовательно, ток, протекающий через выходной транзистор, равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации). Именно максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, и определяет максимальную мощность преобразователя.
Существуют два способа увеличения мощности инвертора: либо применить более мощный транзистор, либо применить параллельное включение нескольких менее мощных транзисторов в одном плече.
Для самодельного преобразователя второй способ предпочтительнее, так как позволяет не только применить более дешевые детали, но и сохраняет работоспособность преобразователя при отказе одного из транзисторов.
В отсутствие встроенной защиты от перегрузок такое решение значительно повысит надежность самодельного прибора. Уменьшится и нагрев транзисторов при их работе на прежней нагрузке.
На примере последней схемы это будет выглядеть так:
Автоматическое отключение при разряде аккумулятора
Отсутствие в схеме преобразователя устройства, автоматически отключающего его при критическом падении напряжения питания, может серьезно подвести Вас, если оставить такой инвертор подключенным к аккумулятору автомобиля. Дополнить самодельный инвертор автоматическим контролем будет крайне полезно.
Простейший автоматический выключатель нагрузки можно сделать из автомобильного реле:
Читайте так же: Обозреваем шкафы управления задвижкой
Как известно, каждое реле имеет определенное напряжение, при котором замыкаются его контакты. Подбором сопротивления резистора R1 (оно будет составлять около 10% от сопротивления обмотки реле) настраивается момент, когда реле разорвет контакты и прекратит подачу тока на инвертор.
ПРИМЕР: Возьмем реле с напряжением срабатывания (Uр) 9 вольт и сопротивлением обмотки (Rо) 330 ом. Чтобы оно срабатывало при напряжении выше 11 вольт (Umin) , последовательно с обмоткой нужно включить резистор с сопротивлением Rн, рассчитываемым из условия равенства Uр/Rо=(Umin—Uр)/Rн. В нашем случае потребуется резистор на 73 ома, ближайший стандартный номинал – 68 ом.
Конечно, это устройство крайне примитивно и является скорее разминкой для ума. Для более стабильной работы его нужно дополнить несложной схемой управления, которая поддерживает порог отключения гораздо точнее:
Регулировка порога срабатывания осуществляется подбором резистора R3.
Предлагаем посмотреть видео по теме
Обнаружение неисправностей инвертора
Перечисленные простые схемы имеют две наиболее распространенных неисправности – либо на выходе трансформатора отсутствует напряжение, либо оно слишком мало.
- Первый случай – это либо одновременный отказ обоих плеч преобразователя, что маловероятно, либо отказ ШИМ-генератора. Для проверки воспользуйтесь светодиодным пробником, какой можно приобрести в любом магазине радиодеталей. Если ШИМ работает, на затворах транзисторов Вы увидите наличие сигнала по быстрым пульсациям свечения диода (особенно хорошо это заметно в низкочастотных схемах). При наличии управляющего сигнала проверьте, нет ли обрывов в соединениях трансформатора и целостность его обмотки.
- Большое падение напряжения – это явный признак отказа одного из силовых плеч инвертора. Найти отказавший транзистор можно простейшим образом – его радиатор останется холодным. Замена ключа вернет инвертору работоспособность.
Заключение
Как можно понять из материалов статьи, сделать своими руками несложный преобразователь 12 – 220 вольт не так и трудно.
И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле.
При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.
Напоследок предлагаем посмотреть еще один видеоматериал, про изготовление устройства из БП компьютера
Источник: http://generatorexperts.ru/elektrogeneratory/preobrazovatel-12v-220v.html
Преобразователи
Простой и дешевый автомобильный преобразователь напряжения можно построить на базе старого, нерабочего бесперебойника, точнее с использованием некоторых частей бесперебойника. Устройство до безобразия простое, но имеет несколько недостатков, а точнее: 1) отсутствие каких-либо защит от короткого замыкания и перегрузки на выходе…
ДАЛЕЕ
Современной промышленностью производится широкий спектр разнообразных приборов и устройств, ориентированных на работу от бортовой автомобильной сети (БАС), однако наиболее востребованными являются конвертеры, позволяющие запитывать стереосистему, портативный телевизор, ноутбук, зарядное устройство для мобильного гаджета, электроинструменты. Схема автомобильного инвертора Подобные преобразователи просто…
ДАЛЕЕ
Преобразователь создан с использованием необычного подхода, который учитывает схему IR2153. Как правило эта схема применяется для блоков питания, импульсного характера. Не стоит судить по размеру, ведь эта кроха выдает от 150 ватт, все зависит от вида вашего ключа. Сигнал на…
ДАЛЕЕ
Автомобильный инвертор предназначен для электропитания бытовой электроники от сети в автомобиле. Безусловно, инвертор можно просто купить в магазине, но мощность такого инвертора достаточно невысокая, так как она достигает не более 1 ампера. Автомобильный инвертор сможет самостоятельно в домашних условиях любой…
ДАЛЕЕ
Для того, чтобы конструктивно реализовать простой инвертор, достаточно использовать трансформатор из блока питания персонального компьютера. Хорошо известно, что в данном устройстве есть три трансформатора, поэтому нужно выпаять самый большой из них. В случае, когда необходимо получить напряжение в четыре сотни…
ДАЛЕЕ
Сегодня на автомобильном рынке можно найти много автомобильных инверторов 12-220 В. В данной статье будет представлен очень компактный и мощный инвертор, который запитывается от автомобильной сети в 12 В. Представленная схема инвертора способна выдать 100 Вт мощности, и это еще…
ДАЛЕЕ
На самом деле собрать преобразователь всего за 30 минут вполне можно своими руками, не прибегая к помощи побочных устройств типа специализированного генератора. Сборка проводится по достаточно простой схеме, а уровень работы ничем не будет отличать от промышленных преобразователей, в принципе…
ДАЛЕЕ
Этот блок питания был специально разработан для друга, который часто ездит в своем автомобиле на большие расстояния. Проблема в том, что батарея в его ноутбуке садится, прежде чем он доезжает до места назначения. Поэтому мы решили собрать DC-DC преобразователь с…
ДАЛЕЕ
Источник: http://xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai/category/radioelektronika/preorazovateli
Загрузка...