Инвертор с чистым синусом за 15 минут или «силовая электроника

Что такое силовая электроника? Без сомнения — это целый мир! Современный и полный комфорта. Многие представляют себе силовую электронику как что-то «магическое» и далекое, но посмотрите вокруг — почти все, что нас окружает содержит в себе силовой преобразователь: блок питания для ноутбука, светодиодная лампа, UPS, различные регуляторы, стабилизаторы напряжения, частотники (ПЧ) в вентиляции или лифте и многое другое. Большинство из этого оборудования делает нашу жизнь комфортной и безопасной. Разработка силовой электроники по ряду причин является одной из сложнейших областей электроники — цена ошибки тут очень высока, при этом разработка силовых преобразователей всегда привлекала любителей, DIYщиков и не только. Наверняка вам хотелось собрать мощный блок питания для какого-то своего проекта? Или может быть online UPS на пару кВт и не разориться? А может частотник в мастерскую?

Сегодня я расскажу о своем небольшом открытом проекте, а точнее о его части, который позволит шагнуть в мир разработки силовой электроники любому желающему и при этом остаться в живых. В качестве демонстрации возможностей я покажу как за 15 минут собрать инвертор напряжения из 12В DC в 230В AC с синусом на выходе. Заинтриговал? Поехали!

Причины появления проекта

В последние пару лет разработка силовых преобразователей составляет около 90% моих заказов, основные трудозатраты уходят в основном на разработку ПО и макетирование, проектирование схемотехники + финальная трассировка платы от общих затрат составляет обычно не более 10-15%. Тут приходит понимание, что процесс макетирования, в который входит разработка ПО, необходимо как-то сократить и оптимизировать.
Выхода как всегда есть минимум два: купить готовую отладку, например, у Texas Instrumets или Infineon, но они обычно заточены под конкретную задачу и стоят от 500 до 5000$, при этом нет гарантии, что будет похожий заказ и данное вложение с высокой вероятностью просто не окупится. Второй вариант — делать самому, но делать основательно это почти тоже самое, что запустить «+1 ревизию железа», что выльется в дополнительные траты для заказчика. Если делать не основательно, то как обычно все будет на соплях и где-нибудь что-то отвалится и пока макет, комплектующие и сроки. Спустя какое-то время, я обратили внимание на очевиднейшее решение. Оно настолько простое и очевидное, что долго удивлялся почему такого еще не сделал тот же TI или Infineon. Сейчас расскажу о своем «просветление».

Давайте рассмотрим несколько наиболее популярных топологий силовых преобразователей:

Теперь еще раз внимательно посмотрите. Я нарисовал специально без обвязки, только ключевые компоненты, чтобы было понятнее. Что общего в этих топологиях? Первым делом бросается в глаза то ряд общих моментов:

Все топологии включают в себя основные компоненты — конденсаторы, транзисторы и индуктивность (дроссель или трансформатор). Это 3 кита силовой электроники;
Транзисторы включены везде одинаково и образуют так называемый «полумост». Из него построены почти все топологии преобразователей;
Вариант включения связки «полумост + конденсатор» не меняется на всех топологиях. Меняется тип индуктивности и варианты включения полумостов.

Из этого можно сделать вывод, что имея некий стандартный модуль в виде связки «полумост + конденсатор» можно построить любой преобразователь, добавляя лишь нужный дроссель или трансформатор. Поэтому очевидным решения для упрощения прототипирования было создание вот такого модуля:

Преобразователь напряжения 12 220 своими руками простая схема 500 ватт

Такой вариант преобразователя напряжения можно использовать для самостоятельного повторения. Основное достоинство — надежная работа, простота ну и разумеется мощность. Многие, кто увидят схему, наверняка не поверят, что такой простой инвертор может отдавать такую мощность, но на самом деле это так. К стати о мощности, в ходе испытаний удалось получить скромные 200 ватт от источника 12 Вольт, но разумеется это не предел, инвертор может работать и от напряжения 24 вольт, при этом без каких-либо замен в схеме, в этом случае чистая мощность на выходе будет в районе 300 ватт, но и это не предел — мощность можно поднять до 500 ватт! И это вполне реальные показатели.

Схема преобразователя 12-220

Схема довольно часто встречается в сети, на некоторых ресурсах замечал ошибки, поэтому в лишний раз предоставлю полностью РАБОЧИЙ вариант преобразователя. Инвертор работает точно так, как и любой другой двухтактный преобразователь. Дополнительных генераторов частоты он не содержит, силовым звеном в схеме являются мощные N-канальные полевые ключи работающие по принципу мультивибратора.

Работая на определенной частоте в первичной обмотке импульсного трансформатора образуется переменное напряжение высокой частоты, а дальше все согласно методу индукции.

Ключи в ходе работы перегреваются, поскольку КПД схемы не на высоком уровне (не более 65%), следовательно, ключи обязательно установить на теплоотводы, при этом не забывать про слюдяные прокладки.

Трансформатор можно не мотать, а взять готовый, от компьютерного блока питания, при этом подойдут ЛЮБЫЕ трансформаторы от любого блока питания, не зависимо от марки и даты изготовления блока.

Видео работы преобразователя

Стабилитроны в схеме желательно на 1 ватт с напряжением стабилизации 12-15 Вольт, нужны они для стабилизации напряжения на затворах ключей, иначе есть опасность перенапряжения, а как мы знаем, полевые транзисторы управляются напряжением и повышение допустимого напряжения на затворе может привести к выходу из строя транзистора. Диоды — любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 1 Ампер и более, можно из доступных диодов использовать UF4007, HER107, HER207, HER307, MUR460, BYV26 и т.п. Расчеты под трансформатор не предоставлю, поскольку наилучший вариант использовать готовый трансформатор от компьютерного блока питания.

Борьба добра со злом

К сожалению ограниченное количество часов в сутках и банальная лень диктуют свои условия. К необходимости изготовить данный модуль я пришел еще год назад, но реализация постоянно переносилась под лозунгом — «на следующих выходных точно сделаю!»
.

Наверно идея так бы и осталась лежать на полке, если бы не 2 события. Во-первых, ко мне пришли в один месяц 2 заказчика и каждый хотел сложный и интересный в реализации преобразователь, а главное готовы были очень хорошо заплатить. Хотя учитывая, что он из Европы, то может для них этого и дешево еще оказалось)) Оба проекта для меня были интересны, например, один из них «трехфазный стабилизатор напряжения с гальванической развязкой (sic!)», то есть 3-х фазный PFC + 3 мостовых преобразователя (phase shifted) + синхронный выпрямитель + 3-х фазный инвертор. Все это на SiC и очень компактное. В общем я взялся за 2 больших заказа, каждый из них по ~800 человеко-часов и срок 6 месяцев. В итоге меня «заставили» искать пути оптимизации.

Во-вторых, мне неожиданно написали ребята из компании PCBway, многие наверняка у них платы заказывали, и предложили по сотрудничать. Они очень активно поддерживают открытые железячные проекты, то есть ту самую инициативу CERN — Open Source Hardware. Сотрудничество простое, понятное для обеих сторон — они снабжают меня бесплатно платами для моих проектов, а я их открываю, ну и выкладываю на их сайте, в других местах уже по желанию. Для меня это стало дополнительной мотивацией, а главное совесть моя чиста, т.к. я уже несколько лет заказываю у них платы и на прототипы, и для серийного производства при этом рассказываю о них знакомым и партнерам. Теперь мне за это еще и плюшка в виде бесплатных плат для мелких проектов, можно чаще писать на хабр))

И тут лед тронулся, было решено создать не просто описанный ранее модуль, а целый комплект разработчика силовой электроники и сделать его открытым и доступным каждому.

Плюсы и минусы

К достоинствам инверторов типа «чистый синус» можно отнести их следующие свойства:

Синусоида на выходе близка к форме кривой напряжения бытовой сети 220 Вольт промышленного способа производства электрической энергии.
Форма выходного сигнала позволяет подключать к приборам данного типа различные технические устройства, работа которых зависит от качества напряжения питающей сети.
Использование инверторов типа «чистый синус» увеличивает сроки эксплуатации бытовых приборов и технических устройств, чувствительных к качеству напряжения.
Улучшаются условия эксплуатации подключенной нагрузки: снижается шум при работе циркуляционных насосов и их нагрев, работа различных источников света и электронных устройств, не происходит «зависание» компьютера и электронных гаджетов.

Основным недостатком инверторов «чистый синус» является их высокая стоимость, в сравнении с приборами, выдающими выходной сигнал иной формы.

Структура проекта

В начале статьи я упомянул, что расскажу сегодня лишь про одну часть — это силовой модуль полумоста
. Он один уже позволяет создать преобразователь, просто прикрутив управляющую схему, например, отладку STM32-Discovery, Arduino, TMS320, TL494 или чем вы там владеете. Привязка к какой либо платформе или МК нет вообще.

Только это не весь проект, а часть)) Из чего состоит готовый силовой преобразователь? В первую очередь силовая часть, чтобы она заработала нужен некий модуль управления, чтобы понять что происходит нужна индикация, а чтобы понять что происходит с безопасного расстояния еще и интерфейс, например, Modbus RTU или CAN.

В итоге общая структура проекта выглядит так:

Вероятно в будущем еще напишу программку для расчета трансформаторов и дросселей, как обычных, так и планарных. Пока что так. Разные части диаграммы в черновом варианте уже реализована и обкатаны в двух проектах, после небольших доработок по ним так же будут написаны статьи и доступны исходники.

Радиосхемы начинающим для самостоятельной сборки

В настоящее время интернет пестрит всевозможными схемами инверторов 12-220 Вольт

, которые построены на микросхемах серии TL и полевых транзисторах и нет ни одной схемы максимально простой, на отечественной элементной базе. Я решил заполнить этот пробел.

Предлагаю для повторения очень простую и надежную схему инвертора

(преобразователя) напряжения из 12В в 220вольт, для энергосберегающей лампы. Схема до безобразия проста и вместе с тем очень надежна, запускается без каких либо проблем сразу, содержит всего два транзистора и три детальки в обвязке — проще не бывает.

Рис. 1. Принципиальная схема простого инвертора напряжения 12В — 220В на двух транзисторах.

В качестве трансформатора использовал ферритовые чашки с такимим размерами: диаметр — 35 мм, высота — 20мм. Намотка данного трансформатора не имеет никаких особенностей. Фото феррита, катушки и собранного трансформатора для инвертора напряжения прикладываю ниже.

Рис. 2. Ферритовые чашки для изготовления трансформатора к инвертору напряжения.

Сперва мотается первичная обмотка, она содержит 14 витков провода диаметром 0,5 мм, после намотки ее нужно обернуть изолентой в один слой. Вторичная обмотка трансформатора мотается проводом диаметром 0.2мм и содержит 220 витков, поверх ее также обматываем изолентой в один слой. Все, трансформатор готов, осталось только собрать половинки и посадить на болтик.

Рис. 3. Каркас трансформатора с намотанными катушками индуктивности.

Рис. 4. Готовый трансформатор для схемы простого инвертора напряжения 12В — 220В.

Методом проб и ошибок подобрал для схемы транзисторы, ориентируясь на минимальный ток потребления схемы. Получилась пара КТ814 и КТ940, затем были подобраны сопротивления и емкость. В результате моих опытов получилась вот такая схема с указанными номиналами, она приведена выше.

Данная конструкция простого инвертора напряжения отлично подходит для питания энергосберегающей лампы мощностью в 8,9,11 Ватт. Лампы мощностью в 20 ватт не хотят работать, скорее всего вторичка слабовата — переделывать я не стал. Лампа мощностью в 9 ватт светит так же ярко как и при питании напрямую от сети переменного тока 220В. Потребляемый ток схемы преобразователя напряжения колеблется в пределах 0.5 — 0.54 Ампера.

Рис. 5. Внешний вид готового устройства в сборе.

Рис. 6. Размеры конструкции в сравнении .

Примечание: пачка сигарет указана здесь лишь только с одной целью- показать сравнительные размеры устройства. Курить вредно!!

Если использовать вместо транзистора КТ940 транзистор КТ817 и аналогичные то ток, потребляемый схемой инвертора напряжения и лампой, возрастает до величины 0,86 Ампера. Данная конструкция простого инвертора напряжения доступна к изготовлению всем радиолюбителям и начинающим. Преимущества данной конструкции очевидны: простота изготовления и надежность в работе.

Нужно отметить что очень много радиолюбителей проживает в сельской местности и не имеют возможности приобрести импортные детали, к тому же хоть и недорого но стоят денег те же полевые транзисторы, которые при ошибке тут же могут сгореть или выйти из строя, не говоря уже о микросхемах.

Рис. 7. Подключение инвертора напряжения к батарее и энергосберегающей лампе.

Рис. 8. Самодельный инвертор напряжения в работе — ярко горит энергосберегающая лампа.

А чаще всего у сельского радиолюбителя запасы радиодеталей ограничены старым советским телевизором. Вот так и появился простой инвертор напряжения, собранный из деталей, полученых из советского хлама. Имея в распоряжении аккумулятор емкостью в 7 Ампер-Часов нетрудно подсчитать на сколько времени его хватит — проверял лично.

От гелевого китайского аккумулятора эмкостью в 7 Ампер-Часов лампа горит на полной яркости в течении 6 часов, и горит практически до полного разряда аккумуляторной батареи (падение напряжения до 5.5 вольт). Схема надежно запускается и при питании от 9 Вольт. Применение в быту данной конструкции каждый найдет сам для себя.

Инвертор (преобразователь) используют для подключения к бортовой сети автомобиля различных устройств, работающих от напряжения 220 вольт, например, мощного усилителя или ноутбука. Преобразователи, которые продают в магазинах, не всегда могут выдать необходимую мощность, поэтому многие водители, разбирающиеся в электронике, делают автомобильный инвертор 12 220v своими руками. Устройства, которые делают своими руками, лучше подходят для питания конкретных устройств, а также обходятся дешевле, чем серьезные агрегаты, продающиеся в магазинах.

Силовой модуль полумоста

Теперь пришло время подробнее посмотреть на сегодняшнего героя. Модуль универсален и позволяет работать с транзисторами Mosfet и IGBT, как низковольтными, так и высоковольтными ключами до 1200В.
Особенности модуля:

Гальваническая развязка управляющей (цифровой) стороны от силовой. Напряжение пробоя изоляции 3 кВ;
Верхний и нижний ключ независимы, каждый имеет свой гальванически развязанный драйвер и гальванически развязанный dc/dc;
Применен современный драйвер от компании Infineon — 1EDC60I12AHXUMA1. Импульсный ток открытия/закрытия — 6А/10А. Максимальная частота — 1 МГц (проверено до 1.5 МГц стабильно);
Аппаратная защита по току: шунт + ОУ + компаратор + оптрон;
Максимальный ток — 20А. Ограничен не ключами, а размером радиатора и толщиной медных полигонов.

В статье фигурирует 1-я ревизия модуля, она полностью рабочая, но будет 2-я ревизия, в которой устранятся чисто конструктивные недочеты и поменяются разъемы на более удобные. После завершения создания документации, закинул gerber в PCBway и мне через 6 дней в дверь постучался курьер и вручил вот такую прелесть:

Еще через неделю наконец-то привезли на собаках комплектующие из одного прекрасного отечественного магазина. В итоге все было смонтировано:

Перед тем, как двигаться дальше, давайте посмотрим на принципиальную схему модуля. Скачать ее можно тут — PDF.

Тут ничего сложного или магического нет. Обычный полумост: 2 ключа внизу, 2 вверху, можете паять по одному. Драйвер как выше писал из семейства 1ED, очень злой и бессмертный. Везде по питанию есть индикация, включая +12В на выходе dc/dc. Защита реализована на логическом элементе AND, в случае превышения тока компаратор выдаст +3.3В, они засветят оптрон и он притянет один из входов AND к земле, что означает установление лог.0 и ШИМ-сигнал с драйверов пропадет. AND с 3-мя входами использован специально, в следующей ревизии планирую сделать еще и защиту от перегрева радиатором и завести сигнал ошибки туда же. Все исходники будут в конце статьи.

Принцип работы

Работа аппаратов типа «чистый синус», обеспечивающих параметры напряжения на выходе, соответствующие параметрам внешних электрических сетей, осуществляется следующим образом:

Постоянное напряжение, подается на прибор с аккумуляторных батарей (12,0 В) и проходит предварительную обработку, в процессе которое его значение достигает значения цепи питания нагрузки (220,0 В);
Электрическая энергия, преобразованная в требуемые значения напряжения, поступает на мостовой инвертор, где напряжение постоянного тока преобразуется в переменное.

Форма выходного сигнала близка к чистой синусоиде, что достигается путем использования транзисторов, управляемых по методу многократной широтно-импульсной модуляции;

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

Как сделать инвертор 12 в 220 своими руками Именно он задает рабочую частоту для всей схемы, при которой силовые ключи переключаются десятки тысяч раз в течение секунды. Спрашивайте, я на связи!

Собираем макет инвертора

Долго думал на чем бы продемонстрировать работу модуля, чтобы и не сильно скучно, и полезно, и не сильно сложно, чтобы повторить мог любой. Поэтому остановился на инверторе напряжения, такие используют для работы с солнечными панелями, если что-то бахнет по низковольтной стороне — не страшно, а по высоковольтной — просто когда включите не суйте туда руки.
Сам инвертор до безобразия простой, кстати, МАП Энергия клепают именно такие, вот вам пример даже коммерческой реализации сей идеи. Работа инвертора заключается в том, чтобы сформировать из постоянного напряжения 12В переменное синусоидальной формы с частотой 50 Гц, ведь именно с таким привык работать обычный трансформатор на 50 Гц. Я использую какой-то советский, вроде ОСМ, 220В обмотка заводская и используется как вторичка, а первичная ~8В намотана медной шиной. Выглядит это так:

И это чудовище всего на 400 Вт! Вес трансформатора около 5-7 кг по ощущениям, если уронить на ногу, то в армию точно не возьмут. Собственно в этом и заключается минус инверторов с «железными» трансформаторами, они огромные и тяжелые. Плюс их в том, что данные инверторы оооочень простые, не требует никакого опыта для создания и конечно же дешевые.

Теперь давайте соединим модули и трансформатор. На самом деле модуль для разработчика должен представляться просто как «черный ящик» у которого есть вход 2-х ШИМов и 3 силовых вывода: VCC, GND и собственно выход полумоста.

Теперь из этих «черных ящиков» давайте изобразим наш инвертор:

Ага, понадобилось всего 3 внешних элемента: трансформатор + LC фильтр. Для последнего дроссель я изготовил просто намотав провод от модуля до трансформатора на кольцо из материала Kool Mu размер R32 с проницаемость 60, индуктивность около 10 мкГн. Конечно же дроссель надо бы рассчитать, но нам же надо за 15 минут)) Вообще если будете гонять что-то подобное на 400 Вт, то нужно кольцо размером R46 (это внешний диаметр). Емкость — 1-10 мкФ пленка, этого достаточно. На самом деле в качестве экономии можно конденсатор не ставить, ибо емкость обмотки трансформатора здоровая… в общем у китайцев и МАПа именно так и сделали)) Дроссель выглядит вот так:

Остается накинуть тестовую нагрузку на выход, у меня это пара светодиодных лампочек на 20 Вт (ничего другого наглядного не оказалось под рукой), сами они кушают 24Вт, КПД однако. Так же ток холостого хода трансформатора около 1А. С АКБ будет кушать около 5А. В итоге имеем такой стенд:

Так же в макете используется АКБ Delta HR12-17 соответственно на 12В и емкостью 17 А*ч. Управлять преобразователем будем с отладочной платы STM32F469-Discovery.

Преобразователь напряжения 12-220 своими руками (простая схема)

Начальная цель для проекта была сделать мощный 12 на 220 преобразователь. Основное достоинство данного устройства, это простота сборки, выполненная по двухтактной схеме. Всего 2 полевых транзистора, без каких-либо задающих генераторов. Даже, если опыта работы в таком деле, как сборка преобразователя, но есть огромное желание попробовать, то в этом нет ничего сложного, вы можете собрать без труда его своими руками.

Необязательно покупать какие-то детали для устройства, все компоненты можно найти у себя дома в старой технике.

Давайте посмотрим видеоролик преобразователя:

Что касается параметров преобразователя, к сожалению, выходная частота переменная, но вы легко ее можете превратить в постоянный ток, устанавливая на выходе выпрямитель и большой конденсатор с расчетной емкостью где-то 100 микрофарат, при напряжении в 400 вольт. Рабочая частота зависит от лц-контура. В качестве катушки у нас идет первичная обмотка катушки. Установлены 2 дросселя. Обмотка не имеет отвод.

Что касается схемы, она вам позволит снять до 500 ватт или полкиловатта выходной мощности, при этом не будет никаких задающих цепей и прочих конструкций.

На самой плате генератора помимо транзистора установлены также стабилитроны для стабилизации затворного напряжения. Затворный ограничитель есть еще и на 470 ОМ, для конструкции подойдет от 100 до 670 ОМ можно использовать.

Помимо этого установлены 2 диода.

При использовании одного общего теплоотвода, в обязательном порядке их нужно изолировать прокладками и изолирующими шайбами.

Перегревается у вас будет чуток-дроссель, поэтому его нужно обмотать проводом с диаметром до 2 мм.

Трансформатор использовался готовый 220 вольт с первичной обмоткой. Обмотка состоит из 8 витков толстого провода.

Схема может быть без средней точки или со средней точкой.

В нашем случае подключена лампа накаливания в 11 ват. Нам ее нужно засветить полным накалом.

От постоянного тока можно запитать все указанные выше приборы. Нельзя запитывать холодильник, пылесос, микроволновку. Можно запитать зарядку от телефона, ноутбука и даже компьютер.

Код

Изначально для управления предполагалось использовать мою STM32VL-Disco, полученную на выставке еще в 2010-м, но так случилось, что именно на этом макете ей суждено было умереть уже когда весь код написан и макет запущен. Забыл про щупы осциллографа и объединил 2 земли, аминь. В итоге все было переписано на STM32F469NIH6, именно эта отладка имелась под рукой, поэтому будет 2 проекта: для F100 и для F469, оба проверены. Проект собран для TrueSTUDIO, версия эклипса от ST. Портянка кода
#include «main.h» /********************************************* Sinus table **********************************************************/ uint16_t sinData[240] = {0,13,26,39,52,65,78,91,104,117,130,143,156,169,182,195,207,220,233,246,258,271,284,296,309,321,333,346,358,370, 382,394,406,418,430,442,453,465,477,488,500,511,522,533,544,555,566,577,587,598,608,619,629,639,649,659,669,678,688,697, 707,716,725,734,743,751,760,768,777,785,793,801,809,816,824,831,838,845,852,859,866,872,878,884,891,896,902,908,913,918, 923,928,933,938,942,946,951,955,958,962,965,969,972,975,978,980,983,985,987,989,991,993,994,995,996,997,998,999,999,999, 999,999,999,998,997,996,995,994,993,991,989,987,985,983,980,978,975,972,969,965,962,958,955,951,946,942,938,933,928,923, 918,913,908,902,896,891,884,878,872,866,859,852,845,838,831,824,816,809,801,793,785,777,768,760,751,743,734,725,716,707, 697,688,678,669,659,649,639,629,619,608,598,587,577,566,555,544,533,522,511,500,488,477,465,453,442,430,418,406,394,382, 370,358,346,333,321,309,296,284,271,258,246,233,220,207,195,182,169,156,143,130,117,104,91,78,65,52,39,26,13,0}; uint16_t sinStep; uint8_t sinStatus; /******************************************** Used functions ********************************************************/ void StartInitClock (void) { RCC->CR |= RCC_CR_HSEON; // Enable HSE while (!(RCC->CR & RCC_CR_HSERDY)); FLASH->ACR |= FLASH_ACR_LATENCY_5WS; RCC->PLLCFGR = 0x00; RCC->PLLCFGR |= RCC_PLLCFGR_PLLM_3; // Div for HSE = 8 RCC->PLLCFGR |= RCC_PLLCFGR_PLLN_4 | RCC_PLLCFGR_PLLN_5 | RCC_PLLCFGR_PLLN_6 | RCC_PLLCFGR_PLLN_7; // PLL mult x240 RCC->PLLCFGR |= RCC_PLLCFGR_PLLSRC; // Source HSE RCC->CR |= RCC_CR_PLLON; while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){} RCC->CFGR &= ~RCC_CFGR_SW; RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL; // Select source SYSCLK = PLL while((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_1) {} // Wait till PLL is used RCC->CR |= RCC_CR_PLLSAION; while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLSAIRDY) == 0) {} } void EnableOutputMCO (void) { RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN; // Enable clock port A GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER8; GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER8_1; // Alternative PP GPIOA->OSPEEDR |= GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR8; // Very high speed RCC->CFGR |= RCC_CFGR_MCO1; // Source PLL RCC->CFGR &= ~RCC_CFGR_MCO1PRE; // Div = 1 } void InitIndicatorLED (void) { /* * LED1 — PG6 * LED2 — PD4 * LED3 — PD5 * LED4 — PK3 */ RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOGEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIODEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOKEN; GPIOG->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER6; GPIOG->MODER |= GPIO_MODER_MODER6_0; // Output PP GPIOD->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER4; GPIOD->MODER |= GPIO_MODER_MODER4_0; // Output PP GPIOD->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER5; GPIOD->MODER |= GPIO_MODER_MODER5_0; // Output PP GPIOK->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER3; GPIOK->MODER |= GPIO_MODER_MODER3_0; // Output PP } void EnableIndicatorLED (void) { GPIOG->BSRR |= GPIO_BSRR_BR_6; GPIOD->BSRR |= GPIO_BSRR_BR_4; GPIOD->BSRR |= GPIO_BSRR_BR_5; GPIOK->BSRR |= GPIO_BSRR_BR_3; } void InitLowPWM (void) { /* * TIM1-CH1 — PA8 * TIM1-CH1N — PB13 */ RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_TIM1EN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOBEN; /*********** GPIO **********/ GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER8; GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER8_1; // Alternative output PP GPIOA->AFR[1] |= GPIO_AFRH_AFRH0_0; // Select TIM1-CH1 GPIOB->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER13; GPIOB->MODER |= GPIO_MODER_MODER13_1; // Alternative output PP GPIOB->AFR[1] |= GPIO_AFRH_AFRH5_0; // Select TIM1-CH1N /*********** Timer *********/ TIM1->PSC = 2400-1; // div for clock: F = SYSCLK / TIM1->ARR = 1000; // count to 1000 TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_CKD; // div for dead-time: Tdts = 1/Fosc = 41.6 ns TIM1->CCR1 = 500; // duty cycle 50% TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC1E | TIM_CCER_CC1NE; // enable PWM complementary out to PB15 and to PA10 TIM1->CCER &= ~TIM_CCER_CC1NP; // active high level: 0 — high, 1 — low TIM1->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_OC1M; TIM1->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_1; // positiv PWM1_CH3 and PWM1_CH3N TIM1->BDTR &= ~TIM_BDTR_DTG; // clear register TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_DTG_2 | TIM_BDTR_DTG_1 | TIM_BDTR_DTG_0; // value dead-time: = 31*Tdts = 32*41,6ns = 1.29us TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_MOE | TIM_BDTR_AOE; // enable generation output and dead-time TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_DIR; // count up: 0 — up, 1 — down TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_CMS; // aligned on the front signal: 00 — front; 01, 10, 11 — center TIM1->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // start count } void InitSinusPWM (void) { /* * TIM3-CH1 — PB4 * TIM3-CH2 — PC7 */ RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOBEN; RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOCEN; /*********** GPIO **********/ GPIOB->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER4; GPIOB->MODER |= GPIO_MODER_MODER4_1; // Alternative output PP GPIOB->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL4_1; // Select TIM3-CH1 GPIOC->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER7; GPIOC->MODER |= GPIO_MODER_MODER7_1; // Alternative output PP GPIOC->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL7_1; // Select TIM3-CH2 /*********** Timer *********/ TIM3->PSC = 5-1; // div for clock: F = SYSCLK / TIM3->ARR = 1000; // count to 1000 TIM3->CCR1 = 0; // duty cycle 0% TIM3->CCR2 = 0; // duty cycle 0% TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC1E; // enable PWM out to PA8 TIM3->CCER &= ~TIM_CCER_CC1P; // active high level: 0 — high, 1 — low TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC2E; // enable PWM complementary out to PA9 TIM3->CCER &= ~TIM_CCER_CC1P; // active high level: 0 — high, 1 — low TIM3->CCMR1 &= ~(TIM_CCMR1_OC1M | TIM_CCMR1_OC2M); TIM3->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC2M_2 | TIM_CCMR1_OC2M_1; // positiv PWM1_CH1 and PWM1_CH2 TIM3->CR1 &= ~TIM_CR1_DIR; // count up: 0 — up, 1 — down TIM3->CR1 &= ~TIM_CR1_CMS; // aligned on the front signal: 00 — front; 01, 10, 11 — center TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // start count } void InitStepSinus (void) { RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM6EN; // enable clock for basic TIM6 TIM6->PSC = 5-1; // div, frequency 24 kHz TIM6->ARR = 1000; // count to 1000 TIM6->DIER |= TIM_DIER_UIE; // enable interrupt for timer TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // start count NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn); // enable interrupt TIM6_DAC_IRQn } /************************************* Main code *********************************************/ int main (void) { StartInitClock(); // EnableOutputMCO(); InitIndicatorLED(); InitLowPWM(); InitSinusPWM(); InitStepSinus(); EnableIndicatorLED(); while(1) { } } /****************************** Interrupts ******************************************************/ void TIM6_DAC_IRQHandler (void) { TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF; if (sinStatus == 0) {TIM3->CCR1 = sinData[sinStep];} if (sinStatus == 1) {TIM3->CCR2 = sinData[sinStep];} sinStep++; if (sinStep >= 240) { sinStep = 0; sinStatus = sinStatus ? 0 : 1; } } Вообще в своей другой статье ооочень подробно и наглядно рассказал как формировать синусоидальный сигнал, как писать код и прочее прочее. Прочитать можно — тут.

Прочитали? Хотите собрать? Держите проект:

Проект для F469
Проект для F100

Запускаем код, вооружаемся осциллографом и идем далее. Первым делом проверяем наличие сигналом на входе драйверов, должно быть вот так:

Стоит обратить внимание, что я на один полумост (модуль) подаю 2 сигнала, рисующих синус, а на другой 2 сигнала задающие 50 Гц. При чем одна диагональ «красный+желтый», а другая «синий+зеленый». В статье, что дал выше про это подробно написано, если вдруг не поняли. Теперь как подали сигналы, накидываем на оба полумоста +12В и GND от лабораторного блока питания. Сразу АКБ не советую, если где-то ошиблись, то может сгореть что-то. Защита на плате спасает от превышения тока, но не от явных косяков, когда плюс и минус перепутали, а вот лабораторник спасает. 12В и 1А для тестов хватит. Берем щуп осциллографа, его земляной провод на выход первого полумоста, а сам щуп на выход другого полумоста и должна быть такая картинка:

Где синус спросите вы? Дело в том, что сопротивление входа осциллографа большое и он не представляет из себя нагрузку, поэтому ток не протекает и синусу взяться не откуда. Добавим нагрузку, я смастерил из резисторов 10 Ом нагрузку 90 Ом просто включив последовательно 9 штук. Цепляем нагрузку к выходам полумостов и видим такую картину:

У вас так же? Значит пришла пора подключать дроссель, трансформатор, нагрузку и пробовать запускать. Achtung! Нельзя включать данный макет без нагрузки, ибо на холостом ходе на выходе может быть до 350…380В. Чтобы такого не было нужна нагрузка или ОС.

Последней у нас не будет, это тема отдельной статьи, можете в качестве факультатива прикрутить П-регулятор простейший, шаблон проекта у вас уже есть.

↑ Практика по варианту 2. Большой железный трансформатор

БЖТ и набор полевиков в кол-ве 8 шт. были изъяты из старого UPS фирмы IMV на 700 W. Вот такой там тор. Две обмотки. Число витков не известно. Известно то, что работал он на два аккумулятора. При включении первички в сеть 220 В, на вторичке 17 В. Использовался Н-мост.
Схема инвертора

будет намного проще.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Включение вообще элементарное.

А вот по массогабаритным показателям — не факт.

Но запуск тоже проблем не вызвал. Ничего не стрельнуло и не задымило. Конструктивно все силовые ключи находятся на радиаторах под 80 мм вентилятором.

Термодатчик закреплен на одном из радиаторов.

Ну, хорошо. Теперь есть два варианта устройства. Нужно выбрать одно. Критерий — КПД. И он даже более важен в этом случае, чем масса, мощность и прочее. Нагружаю по очереди оба преобразователя лампочками 220 В 40 Вт. Две лампы параллельно — 80 Вт активной мощности.

Первым идет инвертор 24 В ? 400 В ? 220 В. Ток в цепи 24 В — 4,3 А. То есть для получения 80 Вт на выходе мы потратим 103 Вт от батарей. Интересно.

Теперь инвертор на БЖТ. Ток в цепи 24 В — 3,6 А. А тут уже 86 Вт. Еще интереснее! Мне почему-то казалось, что будет наоборот.

А как железяка терпит нагрузку? Собрал все лампы, что были. Это сложная задача при отсутствии места на столе. Итак: 150+150+40+40+60 = 440 Вт. Такой гирляндой я по очереди нагрузил оба преобразователя. Тот что с конвертером на 400 В сдулся сразу — писк транса и ШИМ вылетел с ошибкой «пониженное напряжение». А вот БЖТ легко запустился и продолжил работать.

Получается — слабое звено — именно мой конвертер 12/24?400В.

То есть для получения хотя бы 500 Вт мне нужен больший транс, толще провод и так далее. И скорее всего нужно кольцо. Других каркасов у меня нет. Поэтому отложу его в сторонку и продолжу с БЖТ.

Попробую разместить устройство в корпусе от UPS, откуда был сдернут трансформатор.

Всё помещается. П-образные кронштейны держали внутри корпуса два аккумулятора на 7,2 А/ч. Мне этого мало, поэтому аккумуляторы будут снаружи.

Включение

После включения получаем на выходе около 230В, выход конечно не стабилизированный и будет плавать 230В +-30В, для тестов пойдет, в другой статье доработаем макет как решусь рассказать про П и ПИ-регуляторы и их реализацию.
Теперь можно насладиться результатом работы, а при необходимости упихать все в коробку и даже применить в хозяйстве или на даче для обеспечения себя светом и прочими прелестями.

Вы наверняка заметили задержку между «щелчком», то есть подачей питания на Discovery и включением ламп — это время, которое МК потратил на инициализацию. Эту задержку можно уменьшить, если писать в регистр разом одну цифру, а не дробить запись регистра на кучу строк. Я раздробил исключительно для наглядности. Хотя и это не страшно, с кодом на HAL задержка в 3 раза дольше и народ как-то живет с ним))

Пока не забыл, исходники проекта:

Принципиальна схема — PDF
BOM — Excel
Gerber-files — RAR

Осталось посмотреть как там с температурами на плате, нет ли каких-то особо горячих мест. 5-6А это конечно мало, но если сквозной ток идет или еще какая серьезная ошибка, то этого хватит, чтобы превратить плату в чайник:

Как видите самым горячим элементом является dc/dc модуль для гальванической развязки, это который на 2 Вт, он нагревается аж до 34 градусов, ну еще и шунт. Сами же транзисторы и радиатор имеют температуру окружающей среды после 30 минут работы преобразователя))

Преобразователь напряжения 12 220 своими руками простая схема 500 ватт

Скачать плату в формате lay. Плата без деталей показана только дорожками.

О диодах: любые, ставил кд 103, кд 521, любые импульсные маломощные. Схема не критична к деталям. Ставилось все, что под руки попадало. Выходные силовые транзисторы, в зависимости от требуемой мощности и применяемого трансформатора от кт 805. кт 827 (кт 817 + кт 819), германиевые П210 до мощных полевых транзисторов. Иногда схему выворачивал под другую полярность, вынуждало отсутствие деталей. Ставились выходные кт 825, а раскачка кт 972 (но в такой схеме нужна была тонкая настройка токов баз, подбор самих транзисторов, очень не устойчив). Обычно схема работала на частоте 50 герц, хотя допускаются перенастройки, делал и на 4 кГц (частоту менять подбором конденсаторов в обвязке микросхемы и применять трансформатор на ферритовых сердечниках).

Трансформатор, это отдельная история. В основном перематывал телевизионные ТС250, ТС270, ТС280 и им подобные с двумя катушками, они просты в разборке. Сматывал все обмотки, оставлял только сетевую, при сматывании определял количество витков на вольт и доматывал проводом 1 — 2 мм в диаметре, в зависимости от мощности (для ТС 280 и 200 ватт мощности брал не тоньше 1.5 медь) для получения напряжения примерно 10.5 -11.5 вольт. Иногда использовал готовые трансформаторы со списанной военной техники ТН-61, ТН-48, один мощностью 180 ватт, второй до 100, иногда их параллелил по 2шт для большей выходной мощности. Выходное напряжение этих трансформаторов — 4х6 вольт, с дополнительными регулировочными отводами как по первичной обмотки так и по вторичной. Соединял вторички (для преобразователя они станут частью первичной обмотки) параллельно — последовательно 2х2 для получения одной обмотки с отводом от средины, регулировочными выводами на первичке (у преобразователя это вторичная, выходная обмотка) добивался большего напряжения, так при раскладке 12х220 на выходе всегда будет 200-210 вольт (по этой причине всегда доматывал трансформаторы на 10.5 — 11 вольт).

В принципе, если напряжения выхода не критично (критично было для питания ламповых телевизоров, при пониженном напряжении падалачувствительность радиотракта и контрастность изображения), то можно использовать и 9-13-ти вольтовые обмотки в любых трансформаторах (чем на ниже напряжения был рассчитан транс, тем более высокое получите на выходе преобразователя), обмотка должна выдерживать ток 8-12 ампер и выше.

Благодарности и планы

В ближайшее время я планирую написать про DSP board и по управлять уже не с отладки discovery, а уже со «специализированного» модуля. Платы 2-й ревизии на него уже пришли от тех же PCBway, жду компоненты и сразу писать.
Надеюсь статья и сама идея вам понравились. В дальнейшем на этих же модулях покажу как собрать частотник, mppt контроллер, а может и еще чего интересного. Если у вас есть вопросы, то не стесняйтесь их задавать в комментариях или в личку, если у вас вдруг нет полноценного аккаунта, постараюсь ответить на все вопросы.

Теперь немного благодарностей компании PCBway, на самом деле очень хорошо, что они поддерживают open source движуху. Может скоро железячники даже догонять софтописателей по количеству и качеству открытых проектов.

Аккумуляторные батареи

Инвертор 12 в 220, сделанный самотоятельно не может работать сам по себе. Для преобразования напряжения в 12 вольт, его нужно вначале откуда-то получить. Таким источником электроэнергии служат аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа. Эти химические устройства способны регулярно выполнять отдачу больших токов, не утрачивая своей работоспособности за 12-15 циклов зарядки и разрядки.

Чтобы АКБ преждевременно не вышла из строя, ее напряжение отслеживается с помощью контроллера, предотвращающего чрезмерный разряд. Однако, следует помнить, что в родных АКБ бесперебойников используется гелевый электролит, а в автомобильных батареях – жидкий. Поэтому режимы зарядки у них различаются. Токи, пропускаемые сквозь гель, не подходят для жидкого электролита. Таким образом, источник бесперебойного питания будет регулярно не до конца заряжать автомобильный аккумулятор, и он быстро выйдет из строя. Во избежание подобных ситуаций, у инвертора 12 в 220 на основе ИБП в комплекте должно быть отдельное зарядное устройство для АКБ. Его также возможно сделать самостоятельно.

Мощность аккумуляторной батареи выбирается в соответствии с основными целями и задачами преобразователя напряжения. Этот показатель рассчитывается как мощность, отдаваемая потребителям, разделенная на КПД инвертора. В любом случае следует не допускать полной разрядки аккумулятора, устанавливать для этой цели специальные ограничители работы или контроллеры. При отсутствии этих приборов, конструкция инвертора должна соответствовать возможностям имеющейся батареи.

В среднем кислотные аккумуляторы могут работать без заметной потери своего ресурса в течение 2 часов при токе 12 А и мощности 60 А/ч, 24 А – 120 А/ч, 42 А – 210 А/ч. Учитывая имеющийся КПД преобразования допустимая долговременная мощность нагрузки будет соответственно 120, 230 и 400 Вт. На короткое время может быть подключена повышенная нагрузка, тогда мощность возрастает примерно в 2,5 раза. Однако, после такой интенсивной работы, батарея должна отдыхать как минимум 20 минут.

Таким образом, правильно рассчитанный самодельный инвертор и соответствующий аккумулятор нужной мощности непременно дадут желаемые результаты. Для постоянной работы эти устройства не годятся, но вполне способны решить проблему энергоснабжения нужных потребителей в течение достаточно продолжительного периода времени.

Инвертор с 24 в 220 вольт

Расчет времени работы инвертора от аккумулятора

Что такое инвертор напряжения

Гибридный инвертор

Трехфазный инвертор

Автомобильный инвертор с 12 на 220

Монтаж радиоэлементов

Осталось собрать устройство. Поскольку компонентов в схеме не так много, можно размещать их не на печатной плате, а навесным монтажом с креплением к радиатору, то есть к корпусу устройства. К штыревым ножкам подпаиваемся моножильным медным проводом достаточно большого сечения, затем место соединения укрепляется 5–7 витками тонкой трансформаторной проволоки и небольшим количеством припоя ПОС-61. После остывания соединения оно изолируется тонкой термоусадочной трубкой.

Схемы высокой мощности и со сложным вторичным контуром могут потребовать изготовления печатной платы, на краю которой в ряд размещены транзисторы для свободного крепления к теплоотводу. Для изготовления печатки пригоден стеклотекстолит с толщиной фольги не менее 50 мкм, если же покрытие более тонкое — усиливайте цепи низкого напряжения перемычками из медного провода.

Изготовить печатную плату в домашних условиях сегодня просто — программа Sprint-Layout позволяет рисовать обтравочные трафареты для схем любой сложности, в том числе и для двухсторонних плат. Полученное изображение распечатывается лазерным принтером на качественной фотобумаге. Затем трафарет прикладывается к очищенной и обезжиренной меди, проглаживается утюгом, бумага размывается водой. Технология получила название «лазерно-утюжной» (ЛУТ) и описана в сети достаточно подробно.

Вытравливать остатки меди можно хлорным железом, электролитом или даже поваренной солью, способов предостаточно. После вытравливания припекшийся тонер нужно смыть, просверлить монтажные отверстия сверлом в 1 мм и пройтись по всем дорожкам паяльником (под флюсом), чтобы залудить медь контактных площадок и улучшить проводимость каналов.

Схемы устройств большей мощности

Преобразователь мощностью до 400 Вт

Схема состоит из задающего генератора (микросхема А1 — КР1211ЕУ1, зарубежного аналога не имеет — это задающий генератор с двумя выходами: прямым и инверсным, соответственно 4 и 6), двух ключей (полевики VT1 и VT2), трансформатора Т1 (повышающего).

Вывод 1, когда на него подается высокий уровень сигнала, останавливает генератор, в этой реализации не использован, в схеме на него подается сигнал постоянного низкого уровня.

Частота генерации определяется R1 – C1, надежный запуск генератора обеспечивают R2 – C2. Стабилизатор (элементы R3, VD1, C3, стабилизация 8-10 В) питает микросхему.

На выходе — двухтактный каскад: два мощных полевых транзистора IRL2505 (при нагрузке до 200 Вт радиаторы не требуются, если возможна большая нагрузка — радиаторы обязательны).

Трансформатором может быть какой-угодно сетевой с двумя обмоткми на 12 В требуемой мощности, лучше тороидальный, можно другой, но должно соблюдаться следующее условие: по мощности трансформатор должен превышать предполагаемую нагрузку в 2 (это если тороидальный сердечник) – 2.5 раза. Пример: если нагрузкой будут 100 Вт – нужна мощность 250 Вт, если тороидальный — 200 Вт.

Конденсатором С6 (он сглаживает импульс) — может быть К-73-17 либо подобный, напряжением 400 В или выше

Когда мощность потребления большая, ток с 12 В может превышать 40 А, вот почему на сечение и длину шины питания необходимо обратить внимание

Мощный преобразователь напряжения с 12 В на 220 В

Предназначен для нагрузки до 1000 Вт, требующей переменного напряжения 220В. Использованы старые транзисторы П216, которые радиолюбители еще могут найти в своем хозяйстве.

В качестве задающего генератора здесь используются транзисторы VT1, VT2 и трансформатор Т1 – задается частота 200 Гц. Вторичная обмотка Т1 сигнал через конденсаторы отправляет к электродам тиристоров VD1, VD2, которые создают импульсное напряжение в первой обмотке трансформатора Т2.

Неполярный конденсатор С4 (его емкость) подобран так, что его напряжение поочередно закрывает тиристоры. Резистором R3 защищаются цепи 12 В от перегрузки во время открывания тиристора.

У трансформатора Т1:

у сердечника – пластина Ш16Х10;
в обмотке 1 – 40+40 витков ПЭЛ 0.8;
в обмотке 2 – 10+10 витков ПЭЛ 0.3;
в обмотке 3 – 20+20 витков ПЭЛ 0.3.

В трансформаторе Т2:

в сердечнике – пластина Ш50Х60;
в обмотке 1 – 40+40 витков проводом 3 мм в диаметре;
в обмотке 2 – 460 витков, провод ПЭЛ 0.8.

Использование тиристоров КУ202 позволит собрать подобный преобразователь меньшей мощности.

Также можно применить новые кремниевые транзисторы, в этом случае требуется корректировка режима постоянного тока.

Схема инвертора мощностью 300 Вт

Ниже приведена уменьшенная схема, полноразмерная схема для более комфортного просмотра здесь.

Достоинства:

беспроблемная работа при нагрузке до 300 Вт;
возможна нагрузка до 650 Вт (при сильном нагреве проводов и падении напряжения до 190 В).

Недостатки:

сложность, требуется импортная комплектация;
более высокая стоимость.

Трансформатором может послужить импульсный блок питания (нерабочий советский телевизор в самый раз). Нужно перемотать, сточить зазор на феррите (если из двух таких трансформаторов взять по одной половинке феррита, ничего точить не придется).

В трансформаторе преобразователя возможно использование двух колец, оба 40х25х11, склеенных вместе. Первичная – та же, что в ТПИ-3, вторичная – на 60 витков.

Первичная – в двух обмотках 3 повода на 0.8 у плеча – в одном плече 5 витков и во втором плече 5 витков.

Вторичная – два провода на 0.8. При наматывании используется метод проверки. Вначале половину вторичной — два провода 0.8 + изоляция, затем первичную два плеча, опять изоляция, еще раз вторичная – ее подгоняем для нужного вольтажа (230 В).

В качестве корпуса лучше использовать компьютерный блок питания АТХ, в нем есть кулер, который лучше оставить и применить для охлаждения при повышенной нагрузке.. Ниже показаны фотографии сделанного устройства.

Усовершенствования схем инверторов

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

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:

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