Výkonné napěťové invertory (12V až 220V)

Napěťové měniče stupňovitých transformátorů na tranzistorech jsou široce používány v nestacionárních a polních podmínkách k nahrazení sítě 220 V 50 Hz pro napájení síťových zařízení a zařízení.

Takové měniče musí poskytovat výstupní výkon od jednotek do stovek wattů při napájení z baterií nebo stejnosměrných generátorů s napětím od 6 do 24 V.

Obvykle se jako vysokonapěťové měniče používají samogenerující měniče nebo transformátorové měniče s vnějším buzením.

Push-pull transformátorový měnič napětí

Příklad dvoudobého transformátorového autogenerátoru, který převádí stejnosměrné napětí 12 6 na střídavé napětí 220 V je na Obr. 1.

Převodník pracuje na vysoké konverzní frekvenci – 500 Hz (při zátěži) a 700 Hz při volnoběhu. Účinnost měniče je asi 75 %. Takový měnič lze použít především k napájení aktivní zátěže, jako je páječka nebo žárovka. Jeho výstupní výkon je až 40 W.

Rezistor R1 je základní omezovač proudu. Řetězec R2, C1 vytváří startovací proudový impuls v okamžiku zapnutí napájení generátoru. Tlumivka L1 DPM-0,4 snižuje pravděpodobnost samobuzení měniče při vysoké frekvenci (více než 10 kHz).

Pro transformátor T1 je použito magnetické jádro vertikálního skenovacího transformátoru (VST). Všechna jeho vinutí jsou převinutá. Vinutí I a II obsahuje 30 závitů drátu PEW 0,6. 0,8. Vinutí III obsahuje 20 závitů drátu PEW 0,16. 0,2; vinutí IV – 1000 závitů stejného drátu. Navíjení vinutí I a II se provádí současně ve dvou drátech, otočením k otočení.

Rýže. 1. Schéma zapojení měniče středního výkonu, výstup 220V.

Vinutí III je také navinuto otočení k otočení. Vinutí IV – rovnoměrně rozložené po rámu.

Měnič napětí 12V baterie na 220V

Zvyšovací transformátorový měnič napětí akumulátoru (obr. 2) umožňuje získat výstupní napětí 220 V 50 Hz při spotřebě proudu 12 A při napětí 5 V.

Rýže. 2. Schéma zapojení výkonného měniče napětí baterie 12V na 220V.

Zařízení je založeno na hlavním generátoru pravoúhlých impulsů, vyrobeného podle obvodu multivibrátoru, jehož typický obvod může být vytvořen buď na tranzistorech nebo na mikroobvodu.

Pracovní frekvence tohoto generátoru by měla být 50 Hz. Protože výstupní výkon hlavního oscilátoru je malý, jsou k výstupům multivibrátoru připojeny dvoustupňové výkonové zesilovače, které umožňují až 1000násobné zesílení výkonu.

Na výstupu zesilovače je připojen stupňovitý nízkofrekvenční transformátor T1. Diody VD1 a VD2 chrání výstupní tranzistory převodníku, když pracují na indukční zátěži.

Jako transformátor T1 lze použít unifikované transformátory typu TAN nebo TPP. Tranzistory VT1 a VT4 lze nahradit KT819GM ​​​​(s radiátory); VT2 a VT814 — KT816, KT837, KT1; diody VD2 a VD226 — DXNUMX.

Měnič napětí 12V na 220V 100W

Výstupní výkon 12 W může poskytnout měnič 220V DC na 10.3V AC (obr. 100).

Rýže. 3. Schéma zapojení měniče napětí (12V na 220V) o výkonu 100W.

Převodník je napájen konstantním napětím 12 V z baterie. Jeho hlavní oscilátor generuje dvě párová napětí s frekvencí 50 Hz (frekvence průmyslové sítě). Napětí z hlavního oscilátoru je přivedeno do dvou stejných pulzních zesilovačů, které spínají napětí na primárním vinutí transformátoru T1. Ze sekundárního vinutí transformátoru T1 je do zátěže přiváděno střídavé napětí 220 V o frekvenci 50 Hz.

Hlavní oscilátor (obrázek 1 ukazuje typické schéma zapojení jednotky) založený na symetrickém multivibrátoru se vyznačuje použitím diod obsažených v základních obvodech tranzistorů. Vzhledem k nelinearitě proudově-napěťových charakteristik diod mají výstupní impulsy multivibrátoru menší rázy.

Na výstupy hlavního oscilátoru jsou připojeny dva stejné třístupňové zesilovače. Na sekundárním vinutí T1 se získá střídavé napětí 220 V.

Výkonový transformátor T1 je navinut na magnetickém jádru ve tvaru Ш o průřezu 12 cm2. Primární vinutí obsahuje dvě poloviny 240 závitů PEL drátu 0,65 mm. Sekundární vinutí má 4400 závitů drátu PEL 0,25 mm. Výstupní tranzistory VT1 a VT6 jsou namontovány na radiátorech o ploše 100 cm2.

K ochraně výstupních tranzistorů by měly být použity vysokofrekvenční diody VD1 a VD2 typu KD213, KD2997. Tranzistory VT1 a VT6 lze nahradit KT819GM ​​​​(s radiátory); VT2 a VT5 — KT805, VT4 a VT208 — KTXNUMX.

Měnič napětí 220V, 50Hz

Schéma jednoduchého měniče napětí, který při napájení z autobaterie 12 V umožňuje výstupní napětí 220 V 50 Hz, je na Obr. 4. Maximální výstupní výkon měniče je 100 W, účinnost až 50 %.

Rýže. 4. Schéma zapojení jednoduchého měniče napětí pro 220 V 50 Hz.

Hlavní oscilátor je vyroben podle schématu tradičního symetrického multivibrátoru, vyrobeného na tranzistorech VT2 a VT815 (KT1). Koncové stupně měniče jsou osazeny na kompozitních tranzistorech VT4 a VT825 (KTXNUMX). Tyto tranzistory jsou instalovány bez izolačních těsnění na společném radiátoru.

Zařízení odebírá proud až 20 A z baterie Jako výkonový transformátor je použit již hotový síťový transformátor 100 W (průřez střední části železného jádra je cca 10 cm2).

Měl by mít dvě sekundární vinutí, každé s jmenovitým proudem 8V/10A. Aby byla pracovní frekvence hlavního oscilátoru rovna 50 Hz, jsou vybrány hodnoty rezistorů R3 a R4.

Zvýšený invertor s výkonem 200W

Vysokovýkonový měnič napětí pracuje z baterie (obr. 5) a umožňuje získat na výstupu střídavé napětí 220 V s frekvencí 50 Hz. Výkon zátěže může dosáhnout 200 W.

Transformátor T1 je navinut na páskovém magnetickém jádru ШЛ12х20. Primární vinutí obsahuje 500 závitů PEV-2 0,21, odbočených ze středu. Ovládací vinutí mají 30 závitů stejného drátu o průměru 0,4 mm.

Rýže. 5. Schéma zapojení vysokovýkonového napěťového měniče, 200 wattů.

Transformátor T2 je také na páskovém magnetickém obvodu ШЛ32х38. Primární vinutí obsahuje 96 závitů drátu PEW-2 2,5, odbočených ze středu. Sekundární vinutí má 920 závitů drátu PEV-2 o průměru 0,56 mm.

Výstupní tranzistory jsou namontovány na radiátorech o ploše 200 cm2. Silnoproudé vodiče musí mít průřez minimálně 4 mm2. Provoz převodníku byl testován s použitím baterie 6CT60.

Měnič napětí pro elektrický holicí strojek

Následující zařízení je určeno k napájení elektrického holicího strojku z palubní sítě vozidla konstantním napětím 12 V (obr. 6). Při zátěži odebírá proud cca 2,5 A.

V převodníku generuje hlavní oscilátor na spouštěči DD1.1 frekvenci 100 Hz. Poté dělič frekvence na spouštěči DD1.2 ji sníží dvakrát a předzesilovač na tranzistorech VT2, VT1 pohání výkonový zesilovač na tranzistorech VT2, VT4 naložených na transformátoru T1.

Hlavní oscilátor má frekvenční stabilitu ne horší než 5 % při změně napájecího napětí z 6 na 15 V. Frekvenční dělič zároveň plní roli symetrizačního stupně, který umožňuje zlepšit tvar výstupního napětí měniče.

Mikroobvod DD1 K561TM2 (564TM2) a tranzistory předzesilovače jsou napájeny přes filtr R9, C3 a C4. Sekundární vinutí transformátoru T1 s kondenzátorem C5 a zátěží tvoří oscilační obvod s rezonanční frekvencí cca 50 Hz.

Rýže. 6. Schematické schéma měniče napětí pro napájení holicího strojku.

Transformátor T1 lze vyrobit na bázi libovolného síťového transformátoru o výkonu 30 W. Z transformátoru jsou odstraněna všechna dříve existující sekundární vinutí (síťové vinutí bude sloužit jako nové sekundární vinutí) a na jejich místo jsou navinuta dvě poloviční vinutí drátem PEL nebo PEV-50 o průměru 2 mm, každé s počtem závitů odpovídajícím transformačnímu poměru asi 1,25 ve vztahu ke zbývajícímu vinutí při 20 V.

Pokud není znám počet závitů vysokonapěťového vinutí, určí se počet závitů nízkonapěťového vinutí experimentálně volbou počtu závitů do výstupního napětí měniče 220 V. Kapacita kondenzátoru C5 se volí na základě podmínky získání maximálního výstupního napětí s připojenou zátěží.

Obvod měniče (obr. 6) zjednodušil V. Karavkin. Vylepšení se dotkla pouze hlavního oscilátoru, jehož zapojení je na Obr. 7. Tento generátor pracuje na frekvenci 50 Hz.

Rýže. 7. Varianta obvodu hlavního oscilátoru pro měnič napětí.

Tranzistorový napěťový střídač 12V – 220V, 100W

Měnič 12 V DC na 6 V AC (obr. 220) po připojení k autobaterii 8 A-h dokáže dodávat 44wattovou zátěž po dobu 100 ​​hodiny.

Rýže. 8. Schéma zapojení tranzistorového měniče napětí 12V až 220V o výkonu 100W.

Hlavní oscilátor na symetrickém multivibrátoru (VT1 a VT2) je nahrán na výkonné parafázové klíče (VT8 – VT1), spínající proud v primárním vinutí zvyšovacího transformátoru T5. Výkonné tranzistory VT8 a VT3 jsou při provozu bez zátěže chráněny před přepětím diodami VD4 a VDXNUMX.

Transformátor je vyroben na magnetickém jádře ШЗбхЗб, nízkonapěťová vinutí I‘ a I” mají 28 závitů PEL drátu o průměru 2,1 mm a zvyšovací vinutí II má 600 závitů PEL drátu o průměru 0,6 mm, přičemž W2 je navinuto jako první a W1 je navinut na poloviční vinutí (na něm je navinuto dvojité vinutí). Při úpravě pomocí rezistoru R5 je dosaženo minimálního zkreslení průběhu výstupního napětí.

300W měnič napětí

Schéma zapojení měniče napětí 300 W je na Obr. 10.9. Hlavní oscilátor převodníku je sestaven na unijunkčním tranzistoru VT1, rezistorech R1 – R3 a kondenzátoru C2.

Frekvence jím generovaných pulsů rovna 100 Hz je dělena 1 D-spouštěčem na mikroobvodu DD561 K2TM2. V tomto případě se na spouštěcích výstupech tvoří parafázové pulsy, které následují s frekvencí 50 Hz.

Řídí klíčové tranzistory (blok 561) zapojené podle obvodu výkonového zesilovače push-pull přes vyrovnávací prvky – invertory mikroobvodu CMOS K2LN1. Zátěž této kaskády je transformátor T1, který zvyšuje pulzní napětí na 220 V.

Rýže. 9. Schéma zapojení měniče napětí 12V na 220V o výkonu 300W.

Transformátor T1 je vyroben na magnetickém jádru PL25x100x20. Vinutí I a II obsahuje 11 závitů hliníkové přípojnice o průřezu 3×2 mm, vinutí III je vyrobeno z PBD drátu o průměru 1,2 mm a má 704 závitů.

Při nastavování zařízení se odpojí kladný vodič napájecího zdroje od místa připojení vinutí I a II transformátoru T1 a pomocí osciloskopu se zkontroluje frekvence a amplituda impulsů na bázích tranzistorů. Amplituda impulsů by měla být asi 2 B a jejich opakovací frekvence rovna 50 Hz je nastavena rezistorem R1.

Každý z výstupních tranzistorů je osazen na chladiči o ploše cca 200 cm2 Rezistory v kolektorových obvodech tranzistorů jsou vyrobeny z nichromového drátu o průměru 1,2 mm (10 závitů na trnu o průměru 4 mm). Pokud je zapnete

v emitorových obvodech tranzistorů pak mohou být tranzistory každého tranzistoru instalovány na společném chladiči. Zátěž smí být připojena k převodníku až po přivedení napájení do obvodu.

Stabilizovaný měnič napětí z dostupných dílů

Všechny dříve uvažované zvyšovací měniče měly neregulované a nestabilizované výstupní napětí. Na Obr. 10 ukazuje jednoduchý zvyšovací převodník, jehož výhody zahrnují:

• stabilizované výstupní napětí;
• schopnost upravit výstupní napětí ve významných mezích;
• použití široce dostupných prvků;
• použití standardního transformátoru TN-1-46/127-220 jako T50 bez jakýchkoliv úprav.

Rýže. 10. Schéma zvyšovacího měniče 9. 12,6V/220V, 18W s nastavitelným stabilizovaným výstupním střídavým napětím.

Převodník je vyroben na tranzistorech VT4 a VT5 podle klasického Royerova obvodu. Je napájen nastavitelným stabilizátorem napětí na tranzistorech VT1 – VTXNUMX.

Je třeba mít na paměti, že tranzistory VT5 – VT1 musí být instalovány na deskách odvádějících teplo. Kompozitní zenerovu diodu VD2 – VD147 (KS133A a KS182A) lze nahradit KS100. Maximální zatěžovací proud je až XNUMX mA.

Zdroj: Shustov M.A. Praktický návrh obvodů. Měniče napětí.