Простейший инверт без транзисторов

Простейший инверт без транзисторов

Я не встречал схемы инвертора проще чем эта. Для повторения вам понадобиться минимум деталей – их не более 10 штук. Для получения напряжения на выходе 220 вольт нам понадобиться одна пальчиковая батарейка напряжением 1,5 вольта.

Инверторы необходимы там, где нет возможности подключиться к сети 220 вольт. Инверторы делятся на два типа: одни имеют на выходе синусоидальную напряжение частотой 50 Гц и подходят практически для питания любой нагрузки. Другие модифицированные имеет на выходе высокую частоту, порядка 500-10000 Гц и не всегда синусоидальную форму волны.

Инверторы с синусоидальной частотой 50 Гц дорогостоящие, так как для формирования синусоидального импульса 50 Гц нужен большой трансформатор или имитационный блок электроники. Простейший инвертор который будем делать мы относится ко второй группе. И подходит для питания различных импульсных блоков питания, таких как зарядник для телефона, энергосберегающая лампочка – люминесцентная или светодиодная.

Требуемые компоненты

Трансформатор 220В – 6В. Можно выдрать из старого магнитофона, приемника, и т.п. или купить тут – aliexpress.

Корпус батареи AA – 1 – aliexpress.

Переключатель – 1 – aliexpress.

Печатная плата – 1 – aliexpress.

BC547 транзистор (отечественный аналог КТ3102, КТ315) – 1 – aliexpress.

BD140 Транзистор с радиатором (отечественный аналог КТ814, КТ816) – 1 – aliexpress.

Конденсатор 0.1 мкФ – 1- aliexpress.

схема

30 кОм резистор – 1 – aliexpress.

Инструменты:

Паяльник, если вдруг у вас нет возьмите тут – aliexpress.

Схема

Знакомство с инвертором начнем со схемы. Это обычный мультивибратор на составном транзисторе. В результате получается генератор на выходе которого стоит повышающий трансформатор.

Собираем схему. Плата макетная, с большим количеством отверстий. Вставляем детали и запаиваем их перемычками по схеме.

Проверка работы

Если все компоненты схемы исправны, и схема собрана без ошибок, то инвертор начинает работать сразу и в настройке не нуждается.

На выход инвертора подключаем энергосберегающую лампу. Вставляем батарейку и замыкаем выключатель. Лампочка загорелась.

Конечно её яркость ниже чем при питании от сети, но то что она работает от элемента напряжением 1,5 вольта — это прорыв!Естественно, как и везде тут действует закон сохранения энергии. Исходя из которого следует, что ток в цепи батарейки будет в несколько раз выше чем в цепи лампочки. В общем батарейка должна быть обязательно алкалиновая, тогда есть шанс, что она будет работать немного подольше.

При монтаже и работе с инвертором будьте особо осторожны, напряжение 220 вольт опасно для жизни. И, поверьте, батарейки в 1,5 вольта хватит, чтобы нанести человеку поражающий удар током, и даже вызвать остановку сердца. Как известно, для этого достаточно пропустить через человека порядка 100 мА, на что вполне способен данный инвертор.

Вам нужно всего два компонента, чтобы собрать простейший инвертор, преобразующий постоянный ток 12 В в 220 В переменного тока.

Абсолютно никаких дорогих или дефицитных элементов или деталей. Все можно собрать за 5 минут! Даже паять не надо! Скрутил проволокой и все.

Что понадобиться для инвертора?

  • Трансформатор от приемника, магнитофона, центра и т.п. Одна обмотка сетевая на 220 В, другая на 12 В.
  • Реле на 12 В. Такие много где используются.
  • Провода для подключения.
  • Нагрузка в виде лампочки.

Сборка инвертора

Все сводиться к тому, чтобы подключить реле и трансформатор следующим образом. Первым делом на сетевую обмотку трансформатора накидываем нагрузку в виде светодиодной лампочки – это будет выход инвертора. Затем низковольтную обмотку подключаем параллельно реле.

Теперь один контакт идет на питание к аккумулятору, а второй подключаем к другому контакту аккумулятора, но только через замкнутый контакт реле. Плюс или минус значения не имеет.

Все! Ваш инвертер готов! Супер просто!

Подключаем к аккумулятору – он у нас в роли источника на 12 В и лампа на 220 В начинает светиться. При этом вы слышите писк реле.

Как же работает этот инвертер?

Все очень просто: когда вы подключаете питание все напряжение идет через замкнутые контакты на реле. Реле срабатывает и контакты размыкаются. В результате питание реле отключается и оно приводит контакты обратно на замкнутые.

В результате чего цикл повторяется. А так как параллельно реле подключен повышающий трансформатор, мощные импульсы постоянного включения-выключения подаются ему и преобразуются в переменный высоковольтный ток. Частота такого преобразователя колеблется в пределах 60-70 Гц.

Конечно, такой инвертор не долговечен – рано или поздно реле выйдет из строя, но не жалко – оно стоит копейки или вообще бесплатно, если взять старое. А выходное напряжение по роду тока и разбросу просто ужасно. Но этот простейший преобразователь может вас выручить в какой-нибудь серьезной ситуации.

Смотрите видео изготовления инвертора

Вам нужно всего два компонента, чтобы собрать простейший инвертор, преобразующий постоянный ток 12 В в 220 В переменного тока.
Абсолютно никаких дорогих или дефицитных элементов или деталей. Все можно собрать за 5 минут! Даже паять не надо! Скрутил проволокой и все.
Что понадобиться для инвертора?

  • Трансформатор от приемника, магнитофона, центра и т.п. Одна обмотка сетевая на 220 В, другая на 12 В.
  • Реле на 12 В. Такие много где используются.
  • Провода для подключения.
  • Нагрузка в виде лампочки.

Сборка инвертораВсе сводиться к тому, чтобы подключить реле и трансформатор следующим образом. Первым делом на сетевую обмотку трансформатора накидываем нагрузку в виде светодиодной лампочки – это будет выход инвертора.Затем низковольтную обмотку подключаем параллельно реле. Теперь один контакт идет на питание к аккумулятору, а второй подключаем к другому контакту аккумулятора, но только через замкнутый контакт реле. Плюс или минус значения не имеет.

Простейший инвертор из моторчика

Все! Ваш инвертер готов! Супер просто!

Подключаем к аккумулятору – он у нас в роли источника на 12 В и лампа на 220 В начинает светиться. При этом вы слышите писк реле.

Как же работает этот инвертер?Все очень просто: когда вы подключаете питание все напряжение идет через замкнутые контакты на реле. Реле срабатывает и контакты размыкаются. В результате питание реле отключается и оно приводит контакты обратно на замкнутые. В результате чего цикл повторяется. А так как параллельно реле подключен повышающий трансформатор, мощные импульсы постоянного включения-выключения подаются ему и преобразуются в переменный высоковольтный ток. Частота такого преобразователя колеблется в пределах 60-70 Гц.Конечно, такой инвертор не долговечен – рано или поздно реле выйдет из строя, но не жалко – оно стоит копейки или вообще бесплатно, если взять старое. А выходное напряжение по роду тока и разбросу просто ужасно. Но этот простейший преобразователь может вас выручить в какой-нибудь серьезной ситуации.Смотрите видео изготовления инвертора

Инверторы, позволяющие трансформировать постоянное напряжение, сегодня встречаются везде. Они «участвуют» в развитии солнечной энергетики; их применяют, например, автомобилисты для просмотра телевизора, работающего от 220 В.

Практически все схемы инверторов строятся с использованием транзисторов, симметричных или двойных обмоток. Причем транзисторы почти всегда полевые, из самых дорогих, «боящихся» статического электричества, лишних разрядов, коротких замыканий. Их ставят обязательно на радиатор или включают в схему вентилятор для их охлаждения.

Но можно, оказывается, обойтись и без них, получив в итоге прибор, характеристики которого не уступают тем, которые содержат такие детали. В классическом инверторе повышением напряжения занимается трансформатор, который работает только от переменного тока. Последний же получают за счет использования транзисторных генераторов и чаще всего низкой частоты.

Трансформировать же можно не только постоянный ток, но и прерывистый. Если к первичной обмотке трансформатора подать 12 В от аккумулятора и прерывать подачу вручную, то на выходе получают увеличенное напряжение. При этом оно будет тоже постоянным, по прерывистым.

Прерывание выполняет ту же функцию, что в инверторах транзисторы. Значит можно обойтись без них, только ручное прерывание нужно сделать автоматическим. Сделать это можно с помощью реле.

Простейший инвертор из моторчика

Они все содержат железный стержень, вокруг которого устроена обмотка. Торцы стержня имеют контакты, которые включаются/размыкаются при наличии/отсутствии напряжения.

На реакцию срабатывания реле влияет: величина тока, напряжения; сжатие пружины; размер зазора между контактами и сердечником; скорость, с которой происходит размагничивание сердечника; температура среды. Все это учитывают при разработке подходящего к новой схеме инвертора реле.

Оно для самодельного инвертора без транзисторов должно иметь пружину, которая разрывает цепь сразу же, как только на катушку реле перестает подаваться напряжение. Схема включает: 12-вольтный аккумулятор, подключенный к реле; она замыкается контактом, к которому прикреплена пружина. При прохождении напряжения катушка втягивает сердечник, который разрывает контакт и растягивает пружину, прерывая подачу напряжения.

Простейший инвертор из моторчика

Пружина сразу же возвращает контакт на место и замыкает цепь – напряжение опять подается на катушку. Дальше все повторяется.

Если в цепь реле добавить трансформатор, то из-за постоянного прерывания напряжения он начнет трансформировать его, превращая всю схему в инвертор напряжения.

Реализовать все можно, пользуясь:мультиметром (меряют напряжение); аккумулятором (12 В); паяльником; реле (12 В); трансформатором (с 12 на 220 В, 10Вт); лампой (220 В, 1Вт); головным телефоном (50 Ом). Из расходных материалов нужны: провода; четыре «крокодила»; припой; канифоль.

самодельный инвертор напряжения в работе

После соединения реле и аккумулятора сразу слышится работа реле. Подсоединяют по схеме трансформатор, замеряют напряжение на его выходе – оно высокое, способно заставить светиться лампу, которая работает от 220 В. При подключении вместо лампы головного телефона, то будет слышаться звук, подобный сирене.

Преобразователь напряжения 12 на 220 и 220 на 12 вольт своими руками

Автомобильный инвертор напряжения порой бывает невероятно полезен, но большинство изделий в магазинах либо грешат качеством, либо по мощности не устраивают, а стоят при этом недёшево. Но ведь схема инвертора состоит из простейших деталей, потому мы предлагаем инструкцию по сборке преобразователя напряжения своими руками.

Корпус для инвертора

Первое, что нужно учесть — потери преобразования электричества, выделяющиеся в виде тепла на ключах схемы. В среднем эта величина составляет 2–5% от номинальной мощности устройства, но показатель этот имеет свойство расти из-за неправильного подбора или старения комплектующих.

Читайте также  Светильник – ночник своими руками

Отвод тепла от полупроводниковых элементов имеет ключевое значение: транзисторы очень чувствительны к перегреву и выражается это в быстрой деградации последних и, вероятно, их полному отказу. По этой причине основанием для корпуса должен служить теплоотвод — алюминиевый радиатор.

Из радиаторных профилей хорошо подойдёт обычная «расчёска» шириной 80–120 мм и длиной около 300–400 мм. к плоской части профиля винтами крепятся экраны полевых транзисторов — металлические пятачки на их задней поверхности. Но и с этим не всё просто: электрического контакта между экранами всех транзисторов схемы быть не должно, поэтому радиатор и крепления изолируются слюдяными плёнками и картонными шайбами, при этом по обе стороны диэлектрической прокладки металлсодержащей пастой наносится термоинтерфейс .

Определяем нагрузку и закупаем компоненты

Крайне важно понимать, почему инвертор — это не просто трансформатор напряжения, а также почему существует столь разнообразный перечень подобных устройств. Прежде всего помните, что подключив трансформатор к источнику постоянного тока, вы ничего не получите на выходе: ток в АКБ не меняет полярности, соответственно, явление электромагнитной индукции в трансформаторе отсутствует как таковое.

Первая часть схемы инвертора — входной мультивибратор, имитирующий колебания сети для совершения трансформации. Собирается он обычно на двух биполярных транзисторах, способных раскачать силовые ключи (например, IRFZ44, IRF1010NPBF или мощнее — IRF1404ZPBF), для которых важнейший параметр — предельно допустимый ток. Он может достигать нескольких сотен ампер, но в целом вам достаточно умножить значение тока на вольтаж аккумуляторной батареи, чтобы получить ориентировочное количество ватт выходной мощности без учёта потерь.

Простой преобразователь на основе мультивибратора и силовых полевых ключей IRFZ44

Частота работы мультивибратора непостоянна, рассчитывать и стабилизировать её — пустая трата времени. Вместо этого ток на выходе трансформатора снова превращается в постоянный с помощью диодного моста. Такой инвертор может быть пригоден для питания чисто активных нагрузок — ламп накаливания или электрических нагревателей, печек.

На основе полученной базы можно собирать и другие схемы, отличающиеся частотой и чистотой выходного сигнала. Подбор компонентов для высоковольтной части схемы сделать проще: токи здесь не такие высокие, в ряде случаев сборку выходного мультивибратора и фильтра можно заменить парой микросхем с соответствующей обвязкой. Конденсаторы для нагрузочной сети следует использовать электролитические, а для цепей с низким уровнем сигнала — слюдяные.

Вариант преобразователя с генератором частоты на микросхемах К561ТМ2 в первичном контуре

Стоит также заметить, что для увеличения итоговой мощности вовсе не обязательно закупать более мощные и стойкие к нагреву компоненты первичного мультивибратора. Задачу можно решить увеличением числа преобразовательных контуров, включенных параллельно, но для каждого из них потребуется собственный трансформатор.

Вариант с пареллельным подключением контуров

Борьба за синусоиду — разбираем типовые схемы

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

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

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

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

Трансформатор: подберём или сами

Для сборки инвертора нам не хватает всего одного элемента схемы, выполняющего трансформацию низкого напряжения в высокое. Вы можете использовать трансформаторы из блоков питания персональных компьютеров и старых ИБП, их обмотки как раз рассчитаны на трансформацию 12/24–250 В и обратно, остаётся лишь правильно определить выводы.

И всё же лучше намотать трансформатор своими руками, благо что ферритовые кольца дают возможность сделать это самому и с любыми параметрами. Феррит обладает отличной электромагнитной проводимостью, а значит, потери при трансформации будут минимальными даже если провод намотан вручную и не плотно. К тому же вы легко рассчитаете необходимое количество витков и толщину провода по имеющимся в сети калькуляторам.

Перед намоткой кольцо сердечника нужно подготовить — снять надфилем острые кромки и плотно обмотать изолятором — стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем. Далее следует намотка первичной обмотки из толстого медного провода расчётного сечения. После набора нужного количества витков их необходимо равномерно распределить по поверхности кольца с равным интервалом. Выводы обмотки соединяются согласно схеме и изолируются термоусадкой.

Первичная обмотка покрывается двумя слоями лавсановой изоленты, затем наматывается высоковольтная вторичная обмотка и ещё один слой изоляции. Важный момент — мотать «вторичку» нужно в обратном направлении, иначе трансформатор работать не будет. В завершение к одному из отводов нужно припаять в разрыв полупроводниковый термопредохранитель, ток и температура срабатывания которого определяются параметрами провода вторичной обмотки (корпус предохранителя нужно плотно примотать к трансформатору). Сверху трансформатор обматывается двумя слоями виниловой изоляции без клейкой основы, конец закрепляется стяжкой или цианакрилатным клеем.

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.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Инвертор без транзисторов за 5 мин

Инверторы, как приборы трансформации постоянного напряжения, нет не вошли, а просто навалились в современную жизнь. Без них не обходится например, солнечная энергетика, автомобилисты без инверторов не смогут лишний раз посмотреть телевизор на 220 в и тд.

Напомню, инвертор — устройство, которое превращает низкое (или высокое) напряжение (преимущественно постоянное) в высокое (или низкое, преимущественно переменное), то есть это устройство трансформации именно постоянного напряжения в любуе другое, как правило, с минимальными потерями мощности.
Преобразователи только переменных напряжений называют — трансформаторами. Просматривая много схем инветоров можно заметить, что у всех есть транзисторы. Причем транзисторы преимущественно еще те, самие дорогие, полевые, которые боятся лишних разрядов, статического электричества, коротких замыканий, их еще надо мазать специальной теплопроводящей пастой (или клеем) и ставить на них не маленький радиатор, или вентилятор.

А та еще морока — разбирать и наматывать на трансформатор двойную симметрическую обмотку в противоположные стороны, тупо — напряжно.
Какой же принцип работы инвертора без транзистора и что я здесь придумал, а?
Начнем с классики:
Вспомните, что повышает напряжение в инверторе, да — трансформатор. Но трансформатор может работать только с переменным током, так как только переменный ток трансформируется внутри инвертора.

А чтобы получить этот переменный ток — именно применяют транзисторные генераторы, преимущественно низкой частоты.
Здесь правда, с одним «но» — не обязательно использовать переменный ток, трансформировать можно и постоянный, но прерывистым ток (импульсный, ток типа: «есть — нету — есть»):
Чтобы понять как работает постоянный, но прерывистый ток с трансформатором, подключите первичную обмотку трансформатора (там где меньше витков) к аккумулятору (12 в), а вторичную (там где больше витков) к вольтметру.
Теперь прерывая питания вручную одним проводом, наблюдаем появление высокого напряжения на вторичной обмотке (там где больше витков) ее фиксирует вольтметр.
Интересно, высокое напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора тоже будет постоянным (очень малое изменение полярности), но прерывистое («плюс» и «минус» на выходе не меняется, а идет постоянное напряжение с прерыванием, что задается частотой ручного прерывания контакта):

Конечно держать аккумулятор в руках и постоянно прерывать контакты, это не дело. Все должно быть автоматическим. Здесь наверное надо вернуться к транзисторам, а нет.

В качестве коммутатора у нас будет выступать реле, но реле не обычное, а очень обычное, хотя качество должно быть высоким.
Реле бывают разные:

Дело в том, что каждое реле содержит железный стержень, обмотку на нем и контакты, которые замыкаются или размыкаются в зависимости от того есть ли напряжение на реле.

Если на реле нет напряжения, замыкается один контакт (например, «нет»), при включении напряжения контакт меняется (например, на «да»).
Скорость реакции контакта реле зависит от многих факторов:
— величины тока на катушке (сопротивление катушки);
— величины напряжения;
— степень сжатия пружины;
— величины зазора между железным сердечником реле и поверхностью подвижного контакта;
— длины плеча контакта (чем короче плечо, тем больше скорость срабатывания реле);
— скорости розмагничивания сердечника при пропадании напряжения;
— плотности среды, в которой находится подвижная часть реле (например, в вакууме нет трения воздуха);
— температуры и тд.

Читайте также  Как быстро сделать самоконтрящуюся гайку

Сведения о факторах влияния на скорость срабатывания реле и регулирования его, необходимые для следующего шага.
А именно, разборки схемы работы реле в режиме «непрерывного переключения»:

При таком подключении реле, буквально «срывается с катушек» это можно не только увидеть, но и услышать. Почему так происходит, частично описано выше.
Короче говоря, здесь дело в пружине реле, когда подается напряжение на реле, оно срабатывает, тем самым размыкает свою цепь, пружина возвращает контакт снова на свое место и цикл продолжается сначала. За 1 с в зависимости от добротности пружины (но не только пружины) может быть 100 и более замыканий и размыканий.
Такую особенность реле я заметил почти случайно во время своих экспериментов.
Соответственно, добавив в схему трансформатор, получаем генератор и инвертор напряжения:

Переносим схему в экспериментальную плоскость, для этого нужно:

Инструменты и приборы:
— мультиметр (меряем напряжение, лучше использовать стрелочный вольтметр, так как цифровые иногда не могут зафиксировать прерывистое напряжение);
— аккумулятор (на 12 в);
— паяльник;
— реле (на 12 в);
— трансформатор (с 12 на 220 в, 10 Вт);
— лампа (220 в, 1 Вт);
— головной телефон (на 50 Ом).

— провода;
— «крокодилы» (4 шт.);
— припой;
— канифоль.

Этап 1.
Подключаем реле к аккумулятору по схеме, сразу услышим работу реле:

Этап 2.
Присоединяем трансформатор к реле и фиксируем высокое напряжение а выходе (здесь иногда лучше использовать стрелочный вольтметр):

Этап 3.
На выходе трансформатора устанавливаем лампу на 220 в, малой мощности, она светит (а при 12 в не светит):

Этап 4.
Если вместо лампы подключить головной телефон (работает как с, так и без трансформатора), то оттуда будет выдаваться звук, чем-то похож на сирену:

Итак, схема работает, выдавая приятное жужжание. В отличие от инвертора на транзисторах, моя схема инвертора на реле содержит меньше деталей. КПД точно не мерил, ну приблизительно 65 % (с учетом КПД трансформатора).
В следующей статье — продолжение данной, я рассмотрю более практические, усовершенствованные и мощные схемы инвертора без транзисторов.
Видео:

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.

Распространенные схемы

Простой импульсный преобразователь

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.

схема

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.

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.

Схема преобразователя с выходом переменного тока

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.

схема

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.

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.

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:

Увеличение выходной мощности схема

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:

схема их авто 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=(UminUр)/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:

Читайте также  Вазы из стеклянных банок

схема порог отключения

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

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.

Сборка самодельного преобразователя с 12В на 220В

Для подключения электрического прибора в домашнюю сеть хватит одного сетевого фильтра или блока бесперебойного питания. Эти приборы уберегут технику от скачков напряжения. Но как быть в случае сильного провисания напряжения в сети, либо в том случае, если электросеть предполагает использования более высокого ил низкого вольтажа. Для таких ситуаций можно собрать самодельный преобразователь электрического тока с 12В на 220В. Чтобы его сделать, необходимо разобраться в базовых принципах работы данного устройства.

Преобразователи и их типы

Преобразователем называют устройство, которое способно повышать или понижать напряжение электрической цепи. Так можно изменить вольтаж цепи с 220В на 380В, и наоборот. Рассмотрим принцип построения преобразователя с 12В на 220В.

Данные устройства можно разбить на несколько классов/типов, в зависимости от их функционального предназначения:

  • Выпрямители. Работают по принципу преобразования переменного в постоянный ток.
  • Инверторы. Работают в обратном порядке, преобразовывая постоянный ток в переменный.
  • Преобразователи частоты. Изменяют частотные характеристики тока в цепи.
  • Преобразователи напряжения. Изменяют напряжения в большую или меньшую сторону. Среди них различают:
    • Импульсные блоки питания.
    • Источники бесперебойного питания (ИБП).
    • Трансформаторы напряжения.

    Также все устройства делятся на две группы — по принципу управления:

    1. Управляемые.
    2. Неуправляемые.

    Распространенные схемы

    Чтобы преобразовать напряжение одного уровня в другое, используют импульсные преобразователи с установленными индуктивными накопителями энергии. Исходя из этого, различают три типа схем преобразования:

    • Инвертирующие.
    • Повышающие.
    • Понижающие.

    Во всех перечисленных схемах используются электрические компоненты:

    1. Основной коммутирующий компонент.
    2. Источник питания.
    3. Конденсатор фильтра, который подключают параллельно сопротивлению нагрузки.
    4. Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности).
    5. Диод для блокировки.

    Комбинирование данных элементов в определенной последовательности позволяет построить любую из вышеперечисленных схем.

    Простой импульсный преобразователь

    Самый элементарный преобразователь можно собрать из ненужных деталей от старого системного блока компьютера. Существенный недостаток данной схемы — выходное напряжение 220В далеко от идеала по своей форме синусоиды, имеет частоту, превышающую стандартные 50 Гц. Не рекомендуется подключать к такому аппарату чувствительную электронику.

    В данной схеме применено интересное техническое решение. Для подключения к преобразователю техники с импульсными блоками питания (например, ноутбук) используют выпрямители со сглаживающими конденсаторами на выходе из устройства. Единственный минус — адаптер будет работать только в случае совпадения полярности выходного напряжения розетки с напряжением выпрямителя, встроенного в адаптер.

    Для простых потребителей энергии подключение можно осуществить напрямую к выходу трансформатора TR1. Рассмотрим основные компоненты данной схемы:

    • Резистор R1 и конденсатор C2 — задают частоту работы преобразователя.
    • ШИМ-контролер TL494. Основа всей схемы.
    • Силовые полевые транзисторы Q1 и Q2 — используются для большей эффективности. Размещаются на алюминиевых радиаторах.
    • Транзисторы IRFZ44 можно заменить близким по характеристикам IRFZ46 или IRFZ48.
    • Диоды D1 и D2 также можно заменить на FR107, FR207.

    Если в схеме предполагается использование одного общего радиатора, необходимо установить транзисторы через изоляционные прокладки. По схеме, выходной дроссель наматывают на ферритовое кольцо от дросселя, которое также извлекают из блока питания компьютера. Первичную обмотку изготавливают из провода 0,6 мм. Она должна иметь 10 витков с отводом от середины. Поверх нее наматывают вторичную обмотку, состоящую из 80 витков. Выходной трансформатор можно также изъять из ненужного ИБП.

    Схема очень проста. При правильной сборке она начинает работать сразу, не требует точной 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.

    ИНТЕРЕСНО: В магазине подобный преобразователь стоит в районе 3-4 тысяч рублей.

    Схема преобразователя с выходом переменного тока

    Данная схема известна еще радиолюбителям СССР. Однако это не делает ее неэффективной. Наоборот, она очень хорошо себя зарекомендовала, а главный ее плюс — получение стабильного переменного тока с напряжением 220В и частотой 50 Гц.

    В качестве генератора колебаний выступает микросхема К561ТМ2, представляющая из себя D-тригер сдвоенного типа. Этот элемент можно заменить зарубежным аналогом CD4013.

    Сам преобразователь имеет два силовых плеча, построенных на биполярных транзисторах КТ827А. Они имеют один существенный недостаток по сравнению с новыми полевыми транзисторами — данные компоненты сильно нагреваются в открытом состоянии, что происходит из-за высоких показателей сопротивления. Преобразователь работает на низкой частоте, поэтому в трансформаторе используют мощный стальной сердечник.

    В данной схеме используется старый сетевой трансформатор TC-180. Он, как и остальные инверторы на основе несложных ШИМ-схем, выдает значительно отличающуюся синусоидальную форму напряжения. Однако этот недостаток немного сглаживается большой индуктивностью обмоток трансформатора и выходным конденсатором С7.

    ВАЖНО: Иногда трансформатор может издавать ощутимый гул во время работы. Это говорит о неполадках в работе схемы.

    Простой инвертор на транзисторах

    Эта схема не сильно отличается от представленных выше. Основное отличие — использование генератора прямоугольных импульсов, построенного на биполярных транзисторах.

    Главное преимущество данной схемы заключается в способности преобразователя сохранять работоспособность даже на сильно посаженном аккумуляторе. При этом диапазон входного напряжения может находиться в пределах от 3.5 до 18В. Но есть и минусы подобного инвертора. Так как в схеме отсутствует какой-либо стабилизатор на выходе, то возможны просадки напряжения, например, при разрядке аккумулятора. Так как данная схема также является низкочастотной, трансформатор для нее подбирают, аналогичный установленного в инверторе на основе микросхемы К561ТМ2.

    Усовершенствования схем инверторов

    Указанные выше схемы не идут в сравнение с заводскими изделиями. Они просты и слабо функциональны. Для улучшения их характеристик можно прибегнуть к довольно несложным переделкам, повышающим показатели устройства.

    ВНИМАНИЕ: Любой монтаж электрики и электроники производится при отключенном источнике питания. Перед проверкой схемы прозвоните все входы и выходы мультиметром — это позволит избежать неприятных последствий.

    Увеличение выходной мощности

    Рассмотренные выше схемы базируются на одной основе — первичная обмотка трансформатора подключается через ключевой компонент (выходной транзистор плеча). Она соединяется с входом источника 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.

    Соответственно, ток проходит через выходной транзистор. При этом он равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации). Получается, что тот максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, задает максимальную мощность преобразователя.

    Для увеличения выходной мощности используют два метода:

    • Установка более мощного транзистора.
    • Использование параллельного подключения нескольких маломощных транзисторов в одно плечо.

    Для самодельного преобразователя предпочтительней использование второго способа, так как он позволяет сохранять работоспособность устройства при выходе из строя одного из транзисторов. К тому же, подобные транзисторы стоят меньших денег.

    При условии отсутствии внутренней защиты от перегрузки, данный способ значительно повышает живучесть преобразователя. Также уменьшается общий нагрев внутренних компонентов при работе на прежней нагрузке.

    Автоматическое отключение при разряде аккумулятора

    Указанные схемы имеют один существенный недостаток. В них не предусмотрен компонент, который сможет автоматически отключить преобразователь в случае критического падения напряжения. Но решить данную проблему довольно просто. Достаточно установить обычной автомобильное реле в качестве автоматического выключателя.

    Реле имеет собственное критическое напряжение, при котором происходит замыкание его контактов. При помощи подбора сопротивления резистора R1, которое будет составлять примерно 10% от сопротивления обмотки реле, настраивают момент разрыва контактов. Этот вариант продемонстрирован на схеме.

    Данный вариант довольно примитивен. Для стабилизации работы преобразователь дополняют простой схемой управления, поддерживающей порог отключения намного лучше и точнее. Настройка порога срабатывания в этом случае рассчитывается методом подбора резистора R3.

    Обнаружение неисправностей инвертора

    Описанные выше схемы часто имеют два специфических дефекта:

    1. Отсутствие напряжения на выходе трансформатора.
    2. Малое напряжение на выходе трансформатора.

    Рассмотрим способы диагностики данных неисправностей:

    • Отказ в работе всех плечей преобразователя или отказ ШИМ-генератора. Проверить поломку можно при помощи диода. Рабочий ШИМ будет показывать пульсацию на диоде при подключении его к затворам транзисторов. Также стоит проверить целостность обмотки трансформатора «на обрыв» при наличии управляющего сигнала.
    • Сильная просадка в напряжении — главный признак того, что одно силовое плечо престало работать. Найти поломку не сложно. На отказавшем транзисторе будет холодный радиатор. Для починки потребуется заменить ключ инвертора.

    Заключение

    Сделать преобразователь в домашних условиях не сложно. Главное — соблюдать последовательность соединений и грамотно подбирать компоненты. Лучше всего собирать преобразователь со встроенными механизмами защиты, которые обезопасят устройство при падении напряжения в аккумуляторе.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: