Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Pro připojení elektrického zařízení k domácí síti stačí jeden síťový filtr nebo nepřerušitelný zdroj napájení. Tato zařízení budou chránit zařízení před přepětím. Co dělat v případě silného poklesu napětí v síti nebo v případě, že napájení vyžaduje použití vyššího bahna nebo nízkého napětí. V takových situacích můžete sestavit domácí elektrický převodník od 12V do 220V. Chcete-li to provést, musíte porozumět základním principům tohoto zařízení.
Převaděče a jejich typy
Převodník je zařízení, které je schopné zvýšit nebo snížit napětí elektrického obvodu. Můžete tedy změnit napětí obvodu z 220 na 380 V a naopak. Zvažte princip konstrukce převodníku od 12V do 220V.
Tato zařízení lze v závislosti na jejich funkčním účelu rozdělit do několika tříd / typů:
- Usměrňovače Pracují na principu přeměny AC na DC.
- Střídače Pracují v obráceném pořadí a převádějí stejnosměrný proud na střídavý proud.
- Frekvenční měniče. Změňte frekvenční charakteristiky proudu v obvodu.
- Měniče napětí. Změňte napětí nahoru nebo dolů. Mezi nimi se rozlišují:
- Spínací zdroje napájení.
- Nepřerušitelné zdroje napájení (UPS).
- Napěťové transformátory.
Všechna zařízení jsou také rozdělena do dvou skupin - podle principu ovládání:
- Podařilo se.
- Nekontrolovatelné.
Společná schémata
K převodu napětí z jedné úrovně na druhou se používají pulzní převodníky s nainstalovanými zařízeními pro ukládání induktivní energie. Na základě toho se rozlišují tři typy konverzních schémat:
- Invertování.
- Posilňovače.
- Snižování.
Všechny tyto obvody používají elektrické komponenty:
- Hlavní spínací komponenta.
- Zdroj energie
- Kondenzátor filtru, který je zapojen paralelně s odporem zátěže.
- Ukládání indukční energie (induktor, induktor).
- Dioda se uzamkne.
Kombinace těchto prvků v určité posloupnosti vám umožní vytvořit kterékoli z výše uvedených schémat.
Jednoduchý pulzní převodník
Nejzákladnější převodník lze sestavit z nepotřebných částí ze staré počítačové systémové jednotky. Významnou nevýhodou tohoto obvodu je to, že výstupní napětí 220 V není zdaleka ideální ve formě sinusoidu, má frekvenci přesahující standardní 50 Hz. Nedoporučuje se připojovat citlivou elektroniku k takovému zařízení.
Toto schéma využívá zajímavé technické řešení. Pro připojení zařízení se spínacími zdroji energie (např. Laptop) k převodníku se používají na výstupu zařízení usměrňovače s vyhlazovacími kondenzátory. Jediné záporné - adaptér bude fungovat pouze v případě, že polarita výstupního napětí výstupu odpovídá napětí usměrňovače zabudovaného v adaptéru.
Pro jednoduché spotřebitele energie může být připojení provedeno přímo na výstup transformátoru TR1. Zvažte hlavní složky tohoto schématu:
- Rezistor R1 a kondenzátor C2 - nastavení frekvence převodníku.
- PWM řadič TL494. Základ celého systému.
- Tranzistory s efektivním silovým polem Q1 a Q2 - se používají pro větší účinnost. Umístěno na hliníkových radiátorech.
- Tranzistory IRFZ44 lze nahradit podobnými charakteristikami IRFZ46 nebo IRFZ48.
- Diody Dl a D2 mohou být také nahrazeny FR107, FR207.
Pokud schéma zahrnuje použití jednoho společného radiátoru, je nutné instalovat tranzistory pomocí izolačních těsnění. Podle schématu je výstupní induktor navinut na feritový kroužek z induktoru, který je také odebrán z napájení počítače. Primární vinutí je vyrobeno z drátu 0, 6 mm. Měl by mít 10 odboček s kohoutkem od středu. Na něj se navíjí sekundární vinutí skládající se z 80 závitů. Výstupní transformátor lze také vyjmout z nepotřebné UPS.
Schéma je velmi jednoduché. Při správné montáži začne pracovat okamžitě, nevyžaduje jemné doladění. Bude schopen dodávat až 2, 5 A do zátěže, ale optimální režim provozu bude proud nejvýše 1, 5 A - a to je více než 300 wattů energie.
ZAJÍMAVOST: V obchodě takový převodník stojí kolem 3 - 3 000 rublů.
Obvod měniče s AC výstupem
Toto schéma je známo také rádiovým nadšencům SSSR. To však neznamená, že je neúčinná. Naopak se osvědčil velmi dobře a jeho hlavním plusem je příjem stabilního střídavého proudu s napětím 220 V a frekvencí 50 Hz.
Oscilátor funguje jako mikroobvod K561TM2, což je duální spoušť typu D. Tento prvek může být nahrazen cizím analogem CD4013.
Samotný převodník má dvě výkonová ramena postavená na bipolárních tranzistorech KT827A. Ve srovnání s novými tranzistory s efektem pole mají jednu významnou nevýhodu - tyto komponenty jsou v otevřeném stavu velmi horké, což je způsobeno vysokými hodnotami odporu. Převodník pracuje na nízké frekvenci, takže v transformátoru je použito silné ocelové jádro.
Tento obvod používá starý síťový transformátor TC-180. Stejně jako jiné střídače založené na jednoduchých obvodech PWM vytváří výrazně odlišný tvar sinusového napětí. Tato nevýhoda je však mírně vyhlazena velkou indukčností vinutí transformátoru a výstupního kondenzátoru C7.
DŮLEŽITÉ: Někdy může transformátor během provozu vytvořit značný bzučák. To znamená poruchu v obvodu.
Jednoduchý tranzistorový měnič
Toto schéma se příliš neliší od výše uvedeného. Hlavním rozdílem je použití pravoúhlého pulzního generátoru postaveného na bipolárních tranzistorech.
Hlavní výhodou tohoto obvodu je schopnost převodníku udržovat provozuschopnost i na silně osazené baterii. V tomto případě může být rozsah vstupního napětí v rozsahu 3, 5 až 18V. Takový střídač má ale také své nevýhody. Protože na výstupu v obvodu není žádný stabilizátor, jsou možné poklesy napětí, například při vybití baterie. Protože je tento obvod také nízkofrekvenční, je pro něj vybrán transformátor, podobný tomu, který je nainstalován v měniči na základě čipu K561TM2.
Vylepšení obvodů střídače
Výše uvedená schémata se nesrovnávají s výrobními produkty. Jsou jednoduché a špatně funkční. Chcete-li zlepšit jejich vlastnosti, můžete se uchýlit k poměrně jednoduchým změnám, které zvyšují výkon zařízení.
POZOR: Jakákoli instalace elektriky a elektroniky se provádí s vypnutým napájením. Před kontrolou obvodu vyzvánějte všechny vstupy a výstupy multimetrem - vyhnete se tak nepříjemným následkům.
Zvýšení výstupního výkonu
Obvody diskutované výše jsou založeny na jednom základě - primární vinutí transformátoru je připojeno pomocí klíčové komponenty (výstupní tranzistor ramene). Je připojen ke vstupu zdroje energie po dobu specifikovanou frekvencí a pracovním cyklem hlavního oscilátoru. V tomto případě se generují impulsy magnetického pole, které excitují fázové impulzy v sekundárním vinutí transformátoru napětím rovnajícím se napětí v primárním vinutí vynásobenému poměrem počtu závitů vinutí.
V důsledku toho proud protéká výstupním tranzistorem. Současně se rovná zátěžovému proudu vynásobenému inverzním poměrem závitů (transformační poměr). Ukazuje se, že maximální proud, kterým tranzistor může procházet, nastavuje maximální výkon převodníku.
Ke zvýšení výstupního výkonu se používají dvě metody:
- Instalace výkonnějšího tranzistoru.
- Pomocí paralelního zapojení několika tranzistorů s nízkým výkonem v jednom rameni.
U domácího převodníku je vhodnější použít druhou metodu, protože vám umožňuje zachovat funkčnost zařízení v případě selhání jednoho z tranzistorů. Navíc takové tranzistory stojí méně peněz.
Při absenci vnitřní ochrany proti přetížení tato metoda významně zvyšuje přežívání konvertoru. Celkové zahřívání vnitřních součástí je rovněž sníženo při provozu se stejným zatížením.
Automatické vypínání při vybití baterie
Tato schémata mají jednu významnou nevýhodu. Neposkytují součást, která může automaticky vypnout převodník v případě kritického poklesu napětí. Ale vyřešit tento problém je docela jednoduché. Stačí nainstalovat konvenční automobilové relé jako jistič.
Relé má vlastní kritické napětí, při kterém jsou jeho kontakty sepnuty. Volbou odporu rezistoru R1, který bude přibližně 10% odporu vinutí relé, se nastaví moment přerušení kontaktu. Tato možnost je zobrazena na obrázku.
Tato možnost je docela primitivní. Pro stabilizaci provozu je převodník doplněn jednoduchým řídicím obvodem, který podporuje prahovou hodnotu vypnutí mnohem lépe a přesněji. Nastavení prahové hodnoty odezvy se v tomto případě vypočítá výběrem rezistoru R3.
Detekce poruchy střídače
Výše popsaná schémata mají často dvě specifické vady:
- Nedostatek napětí na výstupu transformátoru.
- Nízké napětí na výstupu transformátoru.
Zvažte způsoby diagnostiky těchto chyb:
- Porucha všech ramen převodníku nebo porucha generátoru PWM. Můžete zkontrolovat poškození pomocí diody. Pracovní PWM zobrazí zvlnění na diodě, když je připojeno k branám tranzistorů. Rovněž stojí za to zkontrolovat integritu vinutí transformátoru „otevřeného“ v přítomnosti řídícího signálu.
- Silný pokles napětí je hlavním znakem toho, že jedno rameno síly přestalo fungovat. Hledání poruchy není obtížné. Selhaný tranzistor bude mít chladič. K opravě budete muset vyměnit klíč střídače.
Závěr
Vytvoření převaděče doma není obtížné. Hlavní věcí je sledovat pořadí připojení a správně vybrat komponenty. Nejlepší je sestavit převodník s vestavěnými ochrannými mechanismy, které budou chránit zařízení, když napětí klesne v baterii.