Перетворювач напруги 12/220. Перетворювач напруги своїми руками

Перетворювач 12/220 необхідний, наприклад, при поїздках на дачу. Особливо це актуально для випадків, коли немає електропроводки. Доводиться використовувати інвертор, який перетворює постійну напругу 12 вольт в змінну 220. Звичайно, ємності акумулятора навряд чи вистачить надовго. Але якщо є пристрій, який дозволяє заповнювати заряд акумулятора, ресурс збільшиться в кілька разів. Дуже часто інвертори використовуються з вітрогенераторами, а також у парі з сонячними батареями.

Купити або зробити самому?

Звичайно, придбати готовий інвертор – це не проблема. В будь-якому магазині електротоварів вибір просто величезний. І вони відрізняються по потужності, вартості, варіантів виконання. Але от ціна інвертора потужністю близько 05 кВт складе не менше трьох тисяч рублів – а це значна сума. Причому підключити до нього багато обладнання навряд чи вийде.


Тому деякі власники автомобілів, у яких з'являється вільний акумулятор, замислюються над тим, як самостійно виготовити перетворювач напруги. У статті будуть розглянуті різні конструкції перетворювачів, які отримали широке розповсюдження у електротехніків.

Найпростіший перетворювач імпульсного типу

Вся елементна база береться від старого комп'ютерного блоку живлення. Складнощів при повторенні конструкції виникнути не повинно. Єдиний недолік цього пристрою полягає в тому, що з трансформатора знімається змінна напруга 220 В, але з частотою набагато більше, ніж в мережі змінного струму (50 Гц). Та й форма далеко не синусоїдальна, швидше ступінчаста. З цих причин не можна до інвертора робити підключення електродвигунів або чутливої електроніки. Але можна зробити декілька удосконалень, які дозволять проводити підключення техніки з імпульсними блоками живлення. Для цього до виходу трансформатора потрібно підключити випрямляч і згладжуючі конденсатори.


Тільки в цьому разі можна без побоювання підключити ноутбук або персональний комп'ютер, телевізор або іншу техніку. Але працювати блок живлення ноутбука, наприклад, буде тільки в тому випадку, якщо вихідна напруга буде співпадати з тим, яке протікає в адаптері. Тому потрібно відразу намітити положення вилки відносно розетки, в якому зможе працювати інвертор.

Опис схеми простого імпульсного перетворювача

Якщо вам потрібно зробити підключення лампи розжарювання, паяльника, то можна робити це безпосередньо на вторинній обмотці трансформатора. Схема побудована на ШІМ-контролері типу TL494 він поширений у приладах такого типу. За допомогою конденсатора С2 і резистора R1 задається частота, на якій працює перетворювач. Зверніть увагу на те, що номінали можуть відрізнятися від тих, які наведені на схемі. Зверніть увагу, що інвертор дозволяє підвищити напругу з 12 до 220. Перетворювачем струму він теж є – з постійного робить змінний (майже ідеальну синусоїду). Щоб підвищити ефективність роботи конструкції, в схему включені два плеча, зібраних на транзисторах польового типу, вони позначені Q1 і Q2. Вони обов'язково повинні встановлюватися на окремих радіаторах з алюмінію. У тому випадку, якщо застосовується один загальний радіатор, необхідно встановлювати транзистори з ізоляційними прокладками. На схемі вказані транзистори типу IRFZ44 але їх можна замінити на IRFZ46 або навіть IRFZ48 так як у них у всіх параметри досить близькі за значенням.

Трансформатор і діоди

Трансформатор, встановлений на виході, необхідно намотувати на феритовому кільці. Це кільце можна зняти все в тому ж блоці живлення від персонального комп'ютера. Для первинної обмотки застосовується провід у лаковій ізоляції перерізом 06 мм. Намотується 10 витків, і від середини робиться відвід. Зверху потрібно намотати вторинну обмотку, вона повинна містити 80 витків. Замість нього можна використовувати готовий трансформатор, який встановлюється в серійних джерелах безперебійного живлення. Високочастотні діоди, використовувані в конструкції, можна замінити аналогічними з маркуванням FR107 або FR207. При правильно проведеному монтажі схема запрацює відразу ж після включення, ніякої налаштування не потрібно. Вихідний струм може скласти не більше 25 А, але краще, щоб конструкція працювала при струмі не більше 15 А (підключення навантаження потужністю приблизно 300 Вт). Можна сказати, що ви зібрали з металобрухту пристрій, китайський аналог якого коштує близько 3-4 тис. руб.

Перетворювач з виходом змінного струму

Це один з простих перетворювачів 12/220 В, схема якого рекомендується до повторення початківцям радіоаматорам. Ця конструкція збирається повністю на вітчизняній елементній базі, яка є відносно застарілою. Але все одно ефективність у неї досить висока – на виході виходить напруга з практично ідеальним синусом, а частота чітко 50 Гц. Тому така схема згодиться для живлення будь-якої побутової апаратури, а не лише паяльника і ламп. Генератор збирається на мікросхемі марки К561ТМ2 – це D-тригер здвоєного типу. Існує зарубіжний аналог з маркуванням CD4013 – ці мікросхеми взаємозамінні, і переробка схеми не потрібно.
На біполярних транзисторах зібрані два плеча. У схемі використовуються транзистори КТ827А, які мають істотний недолік у порівнянні з більш сучасними полевиками. У них дуже високий опір, коли відбувається відкриття переходу. Саме тому вони сильніше нагріваються при роботі.

Особливості конструкції та роботи перетворювача

З-за того, що робота перетворювача відбувається на низьких частотах, у трансформатора повинен бути сердечник із сталі. Рекомендується застосовувати силовий трансформатор, який використовувався у вітчизняних кольорових телевізорах (на лампах). Це ТС-180 і аналогічні. Як і більшість інших інверторів, побудованих на простих ШІМ-модуляторах, ця конструкція здатна виробити синусоїду, але не дуже якісну – на графіках роботи можна бачити помітні ступені. Щоб згладити ці пульсації, встановлюється конденсатор, на схемі він позначений С7. Висока індуктивність обмоток трансформатора теж дозволяє істотно згладити пульсації, але неминуче з'явиться гудіння. Варто відзначити, що гул від трансформатора – це норма, а не ознака поломки.

Схема простого інвертора на польових транзисторах

Працює інвертор, побудований за такою схемою, за тим же принципами, що і два попередніх. Мультивібратор, зібраний по класичній схемі на польових транзисторах, забезпечує високу ефективність. Перевага цієї схеми перед іншими полягає в тому, що вона працездатна навіть при сильному розряді акумуляторної батареї. Вхідна напруга може коливатися у великому діапазоні – від 35 до 18 Ст. Але є і недолік – немає стабілізації вихідної напруги. Тому при розрядці акумуляторної батареї на виході напруга теж буде зменшуватись. У конструкції використовується трансформатор низькочастотного типу, як і в інверторі на мікросхемі К561ТМ2.

Як збільшити потужність пристрою

Але іноді потужності не вистачає, потрібно збільшити її в два і більше разів. Які зміни при цьому потрібно внести в схему? Нагадаємо, що всі конструкції, розглянуті в статті, працюють за однаковими принципами: через електронний ключ на транзисторі відбувається з'єднання первинної обмотки трансформатора з входом, на який подається живлення. Причому комутується ця ланцюжок на час, що задається шпаруватістю і частотою генератора (мультивібратора). Виготовити за нижчеподаною схемою можна перетворювач напруги 12/220 своїми руками. Відбувається генерація імпульсів магнітного поля. Вони у вторинній обмотці імпульси збуджують синфазного типу. При цьому напруга на виході дорівнює добутку коефіцієнта трансформації і напрузі на первинній обмотці. Звідси можна зробити висновок, що струм, який протікає через транзистор, встановлений на виході, дорівнює добутку аналогічної характеристики навантаження і коефіцієнта трансформації. Потужність перетворювача з 12 на 220 вольт визначає максимальний струм, який може пропустити вихідний транзистор. І ось тепер, знаючи всю теорію, можна приступити до збільшення потужності приладу на практиці. Можна застосувати два способи:

Провести заміну на більш потужні транзистори.

Включити в одному з плечей паралельно встановленими аналогічні транзистори.

Другий спосіб на практиці реалізувати набагато простіше, так як потужні транзистори (тим більше польові) коштують дуже дорого. І виявиться дешевше купити готовий інвертор. Схема перетворювача 12/220 проста, її можна модернізувати. Крім того, відразу ж з'явиться кілька плюсів. Наприклад, при виході з ладу одного транзистора вся схема залишиться працездатною. Надійність конструкції підвищиться, особливо це актуально для простих саморобок, у яких відсутня вбудована захист від перевантаження. Також істотно знизиться максимальна температура нагріву транзисторів.

Відключення при падінні напруги

Якщо ви використовуєте в конструкції акумуляторну батарею, яка паралельно працює в автомобілі, то рекомендується подбати про те, щоб автоматично відключався при низькому заряді перетворювач з 12 на 220. Своїми руками зібрати просту схему відключення нескладно. Якщо розрядиться акумулятор повністю, то ви не зможете завести двигун навіть з буксира. Тому запровадьте в схему простий елемент – електромагнітне реле. Такі використовуються в автомобілях, тому знайти його не складе труднощів. У реле є нижнє граничне значення напруги, при якому відбувається замикання контактів. Щоб налаштувати більш точно момент, необхідно підібрати опір резистора R1. Воно повинне бути дорівнює опору обмотки реле, помноженій на коефіцієнт 01. Впровадити таку доопрацювання можна без особливої праці в перетворювач з 12 на 220. Своїми руками підключити реле і резистор зможе навіть початківець електрик. Але така схема примітивна, і ефективність у неї вкрай низька, краще скористатися модернізованої, вона підтримує точніше поріг відключення батареї від інвертора.

Пошук несправностей і їх усунення

Найпоширеніші поломки – це низька напруга на виході або його відсутність. Може така несправність в перетворювачах напруги 12/220 В виникнути з таких причин:

Поломка ШІМ-модулятора або повна відмова обох плечей інвертора. Друга поломка зустрічається вкрай рідко. Щоб здійснити перевірку, можна скористатися найпростішим пробником на світлодіоді. У тому випадку, якщо ШІМ-модулятор справний, світлодіод буде часто спалахувати. Бажано перевірити цілісність всіх з'єднань і обмотки трансформатора.

Занадто низька напруга на виході – це ознака того, що вийшло з ладу одне плече. Ознака поломки транзистора – це низька температура радіатора, на якому він встановлений.

Всі несправності, які виникають у схемах, наведених у статті, усуваються досить швидко. І вартість ремонту таких перетворювачів напруги 12/220 В низька – всі запчастини можна знайти буквально на звалищі.