Простые схемы преобразователей 12 на 220. Высокое напряжение и не только

Довольно мощный и простой двухтактный преобразователь напряжения можно построить с применением всего двух мощных полевых транзисторов. Такой инвертор был неоднократно мною задействован в самых разных конструкциях. В схеме применены два мощных N-канальных транзистора, их желательно брать с рабочим напряжением 100 Вольт, допустимый ток 40 Ампер и более.

Схема довольно популярна в сети.

Помимо транзисторов в схеме имеем ультрабыстрые диоды, можно задействовать диоды, типа UF4007, HER207, HER307, HER308, MUR460 и другие. Два стабилитрона на 12 Вольт для ограничения напряжения на затворах полевых ключей, стабилитроны желательно брать с мощностью 1 или 1,5 ватт, если в наличии не имеются стабилитроны на 12 Вольт, то можно использовать с напряжением стабилизации 9-15 Вольт, не критично.

Ограничительные резисторы желательно взять с мощностью 0,5 или 1 ватт, возможен небольшой перегрев этих резисторов.Трансформатор может быть намотан на сердечнике от компьютерного блока питания, можно даже ничего не мотать, и использовать трансформатор по обратному принципу – в качестве повышающего. На всякий случай скажу, что первичная или силовая обмотка состоит из 2х5 витков, намотана шиной из 5 отдельных жил по 0,7мм (каждая шина) провод не критичен.

Вторичная, повышающая обмотка намотана поверх первичной и состоит из 45 витков – этого вполне хватит для получения 220 Вольт с учетом рабочей частоты генератора.

Схема не содержит критических компонентов, разброс элементной базы довольно широкий. Транзисторы обязательно установить на теплоотвод, не забывайте разделить их от теплоотвода слюдяными прокладками, но это в случае одного цельного теплоотвода.

Дроссель может быть намотан на кольце от выходных дросселей компового БП, обмотка мотается шиной из 3-х жил провода 1 мм (каждая), количество витков от 6 до 12.

Немного о мощности и мерах безопасности. Выходное напряжение зависит от подключенной нагрузки, данный инвертор предназначен для работы с пассивными нагрузками (лампа, паяльник и т.п.) поскольку выходная частота в сотни раз больше, чем частота в сети.

Для подключения к инвертору активных нагрузок, напряжение с выхода трансформатора нужно сначала выпрямить, затем сгладить конденсатором электролитического типа, не забываем, что в выпрямителе обязательно нужно использовать быстрые диоды с обратным напряжением не менее 600 вольт и с током 2 Ампер и более. Электролитический конденсатор на напряжение 400 Вольт, емкость 47-330 мкФ. Мощность инвертора составляет 300 ватт!

Будьте предельно осторожны – выходное напряжение после выпрямителя с конденсатором смертельно опасно!

Существует несколько причин, по которым у хозяина появляется необходимость в создании нового преобразователя напряжения. Основное его назначение – обеспечить величину сетевого напряжения размером в 220В от исходного значения в 12 Вт.

Инверторы 12 220 В своими руками изготавливают многие любители, т.к. качественные преобразователя недешевы. Прежде чем собрать устройство, необходимо изучить материалы, объясняющие механизм его использования.

Сфера применения преобразователей 12 220 В

В процессе работы батареи аккумулятора уменьшается уровень ее заряда. Преобразователь стабилизирует напряжение во время путешествия, при отсутствии электричества.

Инвертор 12 220 В позволит хозяину усовершенствовать инженерные сооружения в доме. Мощность устройства для преобразования тока выбирается в зависимости от общей величины эксплуатируемой нагрузки. Учитывается процесс ее потребления: реактивный и активный. Реактивная нагрузка потребляет не всю полученную энергию, поэтому полная мощность превышает ее активное значение.

Инвертор с чистой синусоидой используется для подключения инструментов с общей мощностью 3 кВт. Значительную экономию топлива обеспечивает использование преобразователя напряжения и мини-электростанции.

К инвертору присоединяют таких потребителей, как:

• системы сигнализации;
• отопительные котлы;
• насосные аппараты;
• компьютерные системы.

Вернуться к оглавлению

Преимущества работы устройства для преобразования напряжения

Инверторы завоевали уважительное отношение к своей работе, т. к. обладают целым рядом несомненных достоинств. Устройство работает бесшумно, не засоряет окружающее пространство выхлопными газами. Обслуживание прибора минимально: нет необходимости проверять давление в двигателе. Инвертор обладает незначительным механическим износом, позволяет подключать любых потребителей. Инвертор 12 220 В работает на повышенной мощности на КР121 ЕУ, обладает высоким коэффициентом полезного действия.

При сборке инвертора с задающим устройством в качестве мультивибратора, достоинства преобразователя выражены в доступности, простоте прибора. Размеры изделия компактны, ремонт не представляет большого труда, а эксплуатация возможна при низких температурах.

Вернуться к оглавлению

Самодельный преобразователь 12 220 В и общий принцип его создания

На рынке радиодеталей большая часть инверторов функционирует с использованием высоких частот. Импульсные инверторы полностью заменили классические схемы с применением трансформаторов. Микросхема К561ТМ2 состоит из двух D-триггеров, которые содержат два входа R и S. Она создана с применением КМОП-технологии, заключена в корпус из пластика.

Задающий генератор инвертора монтируется на основе К561ТМ2, используя для работы устройство DD1. Для делителя частоты монтируется триггер DD1.2. Усилительный каскад принимает сигналы с микросхемы.

Для работы подбирают транзисторы КТ827. При их отсутствии используют транзисторы КТ819 ГМ или полевые полупроводники – IRFZ44.

Генератор синусоиды для инвертора 12 220 В работает с высокой частотой. Для образования контура с размерами 50 Гц используется вторичная обмотка и параллельное подсоединение конденсатора и нагрузки. При подключении любого устройства, инвертор создает преобразование напряжения в 220 В.

Схема имеет один существенный недостаток – несовершенную форму параметров на выходе.

Микросхема К561ТМ2 дублируется К564ТМ2. Увеличение мощности преобразователя достигается подбором более интенсивных транзисторов. Следует обратить внимание на конденсатор, установленный на выходе. Он имеет напряжение 250 В.

Вернуться к оглавлению

Создание преобразователя с использованием новейших деталей

Самодельные инверторы функционируют стабильно, на выходе транзисторы работают от усиленного основного генератора. Используют элементы серии КТ819ГМ, установленные на радиаторе больших размеров.

Для создания преобразователя применяют упрощенную схему. В процессе работы приобретают необходимые материалы:

• микросхему КР121ЕУ1;
• транзисторы IRL2505;
• паяльник;
• олово.

Микросхема КР12116У1 обладает особенностью: она содержит два канала регулировки ключей и легко справляется с построением несложных преобразователей напряжения. Микросхема при температуре +25 °С выдает предельные величины напряжения 3 и 9 В.

Частота задающего генератора определяется параметрами элементов в цепи. Транзисторы IRL2505 устанавливают для использования на выходе. На него поступает сигнал, уровень которого позволяет регулировать выходные транзисторы.

Сформировавшийся низкий уровень не позволяет транзисторам перейти из закрытого вида в иное состояние. В результате полностью исключается возникновение мгновенного прохождения тока после одновременного открытия ключей. При попадании высокого уровня на вывод 1 происходит отключение импульсной генерации. На схеме вывод 1 присоединяется к общему проводу.

Для монтажа двухтактного каскада применяют трансформатор Т1 и два транзистора: VT1 и VT2. В открытом канале наблюдается сопротивление 0,008 Ом. Оно незначительно, поэтому мощность транзисторов мала, даже при прохождении большого тока. Выходной трансформатор, имеющий мощность 100 Вт, позволяет использовать ток IRL2505 до 104 А, а импульсный составляет 360 А.

Основная особенность инвертора состоит в том, что можно использовать любой трансформатор, имеющий на выходе 2 обмотки на 12 В.

При выходной мощности до 200 Вт отказываются от установки транзисторов на радиаторы.

Следует учесть, что электроток при мощности в 400 Вт может достигать 40 А.

Нет смысла, наверное, говорить о том, что использование преобразователя напряжения с 12 на 220 вольт, это требование, которое обусловлено некоторыми низковольтными сетями, применяемыми в современном быту. И это не только освещение. Конечно, самый простой вариант – это купить такой прибор. Но многие начинающие электрики задаются вопросом, можно, а если можно, то, как сделать преобразователь с 12 на 200 вольт своими руками? Давайте разберемся в этом вопросе, и опишем схему прибора, основанную на современной элементной базе. Правда, схема будет простейшей с минимальным количеством узлов и деталей.

Начнем с того, что давно существуют схемы, которые основаны на использовании обычных автомобильных аккумуляторов. Это, во-первых, удобно, когда дело доходит до полевых условий необходимости получить заряд напряжением 12В. Во-вторых, само устройство преобразователя достаточно просто. В его основу входит генератор, который управляет транзисторами большой мощности. Те, в свою очередь, как говорится, «раскачивают» трансформатор, установленный на выходе схемы.

Но у этого прибора была одна проблема. Чтобы управлять мощными транзисторами, необходимо было собрать так называемый каскад, куда входят транзисторы средней мощности и малой. То есть, сам прибор увеличивался в размерах, и не только из-за каскада. Чтобы охладить всю эту конструкцию, приходилось устанавливать и достаточно внушительный радиатор.

Как дело обстоит сейчас

Современная элементная база дает возможность сегодня упростить вышеописанную конструкцию до минимума.

• Для этого придется сначала заменить громоздкий генератор специальной микросхемой марки КР1211ЕУ1. Обратите внимание, что эта микросхема отечественного производства, зарубежных аналогов вы не найдете.
• Вместо силовых ключей лучше всего использовать транзисторы IRL2505, они мощного исполнения и применяются в электрических схемах автомобиля. Кстати, их сопротивление равно 0,008 Ом, что не соизмеримо с механическими контактами.

Схема подключения

Вот схема сборки преобразователя напряжения 12 220 своими руками:

В принципе, схема достаточно проста, поэтому собрать ее будет несложно. Но хотелось бы обратить внимание на некоторые нюансы.

Схема КР1211ЕУ1 имеет два выхода: прямой (на рисунке он обозначен позицией «4») и инверсный (позиция «6»). Сигнал на этих двух выходах достаточный, чтобы управлять силовыми ключами. При этом сами ключи открываются только под действием импульса высокого уровня. При работе преобразователя между микросхемой и силовыми ключами формируется низкий уровень или, как называют его специалисты, «пауза». Она краткосрочна, но этого бывает достаточно, чтобы удерживать оба транзистора в закрытом положении. Для чего это необходимо? Цель одна – исключить появления так называемого сквозного тока, который появляется в том случае, если оба ключа будут открыты одновременно.

Теперь несколько позиций по самой схеме.

• Цепочка R1-C1 – задает частоту самого генератора. Цепочка R2-C2 – это пусковой элемент.
• Трансформатор «Т1» и два транзистора IRL2505 (на схеме они обозначены как VT1 и VT2) создают выходной двухтактный каскад. Так как сопротивление транзисторов ничтожно мало, то рассеивание мощности при открытых ключах практически не происходит, даже в том случае, если сила тока в сети будет большой. Поэтому в преобразователь данного типа, у которого мощность не превышает параметр 200 ватт, можно радиаторы и не устанавливать.
• При этом транзисторы могут через себя пропускать ток, постоянного действия, величиной до 104 А, а импульсный до 360 А. в свою очередь, это позволяет использовать в преобразователе трансформатор мощностью в 1000 ватт. То есть, при напряжении в сети 220 вольт можно снять нагрузку величиной 400 Вт.

По сути, получается так, что в преобразователь 12-220 данного типа можно устанавливать любой трансформатор, у которого две катушки на 12 вольт. Но при этом придется учитывать соотношение мощности самого прибора с мощностью потребляющей сети, это соотношение должно быть 2,5. То есть, преобразователь должен иметь мощность в 2,5 раза выше, чем у потребителей в сумме.

Подетальный разбор

В схеме установлен стабилизатор, который питает микросхему А1. Состоит он из цепочки: R3-VD1-C3, при этом в качестве стабилитрона (VD1) может быть использован любой аналогичный прибор с показателем стабилизации 8-10 вольт.

Обратите внимание, что конденсаторы С4 и С5 установлены параллельно. Если вы не нашли их такой емкостью, как показано на схеме, то можно сделать замену на аналогичные (лучше импортные) с емкостью 4700 мкФ.

Конденсатор С6 – это элемент, подавляющий высокочастотные импульсы на выходе. Лучше всего для этого использовать марку К 73-17 отечественного производства или аналогичный зарубежного исполнения.

И последняя рекомендация или нюанс. Так как в сети на 12 вольт при потреблении 400 Вт будет образовываться ток силой 40 А, то необходимо будет рассчитать сечение используемых проводов. Особенно это касается кабеля, соединяющего аккумулятор и преобразователь. Учтите, что длина провода должна быть минимальной.

Как видите, сделать преобразователь с 12 вольт на 220В своими руками, не очень сложно. Схема проста, в ней минимизировано количество деталей, что снижает стоимость прибора в целом. Плюс более эффективная его работа.

С полгода назад приобрел себе автомобиль. Не буду описывать все сделанные для его улучшения модернизации, остановлюсь только на одном. Это инвертор 12-220В для питания бытовой электроники от бортовой сети автомобиля.
Конечно, можно было бы приобрести его в магазине за 25-30$, но смущала их мощность. Для питания даже ноутбука тока с 0,5-1 ампера, который выдает большинство автомобильных инверторов, явно маловато.

Выбор принципиальной схемы.
По своей природе я человек ленивый, поэтому решил не «изобретать велосипед», а поискать в интернете похожие конструкции, и приспособить схему одной из них для своей . Время очень поджимало, поэтому в приоритете были простота и отсутствие дорогих запчастей.

На одном из форумов была выбрана простая схема на распространенном ШИМ контроллере TL494. Недостатком этой схемы является получение на выходе прямоугольного напряжения 220 В, но для импульсных схем питания это не критично.

Подбор деталей.
Схема была выбрана потому, что практически все детали можно было взять из компьютерного блока питания. Для меня это было очень критично, потому как до ближайшего специализированного магазина более 150 км.

Из пары неисправных блоков питания на 250 и 350 Вт были выпаяны выходные конденсаторы, резисторы и сама микросхема.
Сложность возникла только с высокочастотными диодами для преобразования напряжения на выходе повышающего трансформатора, но тут меня спасли старые запасы. Характеристики КД2999В меня вполне устроили.

Сборка готового устройства.

Собирать устройство пришлось в течение пары часов после работы, потому как планировалась дальняя поездка.
Так как время было очень ограничено, искать дополнительные материалы и инструменты я просто не стал. Пользовался только тем, что оказалось под рукой. Опять же, из-за скорости не стал использовать приведенные на форумах образцы печатных плат. За 30 минут на листке бумаги была разработана собственная печатная плата, и ее рисунок перенесен на текстолит.
При помощи скальпеля был удален один из фольгированных слоев. На оставшемся слое, по нанесенным линиям были прочерчены глубокие канавки. При помощи изогнутого пинцета, он оказался наиболее удобным, канавки были углублены до не проводящего ток слоя. По местам установки деталей при помощи шила, оно на фото не попало, были сделаны отверстия.

Сборку я начал с установки трансформатора, использовался понижающий одного из блоков, его просто перевернул и вместо понижения напряжения с 400 В до 12 В, он его повышал с 12 В до 268В. Заменой резисторов R3 и конденсатора C1, можно было снизить выходное напряжение до 220 В, но дальнейшие эксперименты показали, что этого делать не стоит.
После трансформатора, в порядке уменьшения размера я установил оставшиеся запчасти.

Полевые транзисторы, было решено ставить на удлиненных вводах, чтобы они легче крепились к радиатору охлаждения.

В итоге получилось вот такое устройство:

Остался только завершающий штрих – крепление радиатора. На плате видно 4 отверстия, хотя самореза только 3, это просто в процессе сборки было решено немного изменить положение радиатора для лучшего внешнего вида. После окончательной сборки получилось вот что:

Испытания.
Специально испытывать устройство, не было времени, оно было просто подключено к аккумулятору от блока бесперебойного питания. На выход была подключена нагрузка в виде лампочки на 30 Вт. После того как она загорелась, устройство было просто заброшено в рюкзак, и я поехал на 2 недели в командировку.
За 2 недели, устройство ни разу не подвело. От него запитывались различные устройства. При замере мультиметром, максимальный полученный ток достигал 2,7 А.

Очень часто возникает необходимость получения сетевого напряжения в автомобиле. Для таких случаев в продаже имеются готовые преобразователи напряжения 12-220. Штатные (более дешевые) инверторы с ценой 20-30$ развивают мощность до 300 ватт и то в пиках, иногда такой мощности недостаточно.
Данный инвертор я собрал для питания мощного усилителя , но замена вторичной обмотки позволяет получить любое выходное напряжение. В моем случае мощность инвертора 400 ватт, но его можно поднять до 600 ватт и это реальная мощность! Повысить мощность можно несколькими способами.

1) Заменой мощных биполярных ключей на IRF3205, в этом случае мощность возрастет до 600 ватт и это не предел.
Схематические особенности данного инвертора позволяют параллельно подключить сразу 4 пары выходных транзисторов, что дает возможность получить выходную мощность до 1200-1300 ватт, промышленные китайские инверторы такой мощности стоят в районе 100-130$

Схема инвертора лишена защит от перегрева, КЗ, перегрузки на выходе, голый инвертор по традиционной двухтактной схеме.

Генератор построен на микросхеме ТЛ494 с дополнительным драйвером на маломощных биполярных транзисторах. Транзисторы можно заменить на отечественные – КТ3107.
В инверторе реализована схема ремоут контроля, чтобы не пришлось использовать мощные переключатели для подачи питания на схему.

Диоды в задающей части использованы ШОТТКИ типа 4148 или наш КД522, особой разницы нету.
В схеме ремоут контроля транзистор может быть заменен на отечественный КТ3102.
Трансформатор – самая ответственная часть нашего проекта, именно от него зависит вся работа конструкции.
Трансформатор в моем случае намотан на двух склеенных кольцах марки 3000НМ, размеры каждого кольца 45*28*8. Кольца ничем не склеивал, просто для плотной фиксации обмотал скотчем.

После обклейки скотчем кольца были обмотаны стекловолокно, сам рулон стекловолокна был куплен в строй магазине за 1$.

Заранее нужно нарезать полоски из стекловолокна длиной 50см, ширина 1,5-2см. Вместо стекловолокна можно использовать тканевую изоленту, волокно удобно тем, что материал термостойкий и довольно тонкий, изоляция получается более аккуратной.

Первичная обмотка – 2х5 витков, т.е. 10 витков с отводом от середины. Каждое плечо намотано 12- жилами провода 0,7-0,8мм. Фотографии намотки скажут все зам меня.

Оба плеча мотают жгутом – 5 витков растянутых по всему кольцу максимально равномерно. В итоге получаем две полностью одинаковые обмотки.

В итоге имеем 4 конца (вывода), начало первой обмотки припаиваем к концу второй обмотки именно место припоя является отводам, на который подается силовое питания +12 Вольт.
После намотки первичной обмотки кольцо вновь изолируем изолируют стекловолокном и мотают вторичную обмотку.

Эта обмотка является повышающей, выходное напряжение опасное, поэтому соблюдайте все меры предосторожности, монтажные роботы делать только с выключенным питанием.

Обмотка мотается двумя параллельными жилами провода 0,7-0,8мм. Количество витков во вторичной обмотке 80. Витки опять же растянуты по всему кольцу равномерно. После намотки и эту обмотку желательно изолировать тем же способом, что и первичную.