Инвертор 12 220 из системного блока. Изменение схемы подключения
В наше время у каждого в хозяйстве или вообще в легком доступе имеется порой по нескольку блоков питания от компьютера которые и не нужны, просто лежат, пылятся и занимают ценное место. А может они вообще сгоревшие, но это не важно, ведь из него надо взять всего некоторые элементы. Собирал как-то плату такого преобразователя (). И решил снова сделать еще одну, так как радиодетали были, и плата печатная уже была изготовлена когда-то лишняя. Микросхему применял новую - из магазина, но иногда именно их или подобные аналоги ставят в самих блоках питания ATX.
Трансформатор малого размера - с блока в 250 ватт. Транзисторы решил взять с запасом - 44N полевые, так же совершенно новые.
Нашел алюминиевый радиатор, транзисторы навернул через заглушки и подложки промазав хорошенько все термопастой.
Схема преобразователя напряжения 12-220 завелась сразу, питание подавалось от аккумулятора 12 вольт 7 а/ч емкостью, на клеммах которого при свежей зарядке было порядка 13 вольт. В качестве нагрузки (под такую мощность и собиралось примерно) - лампочка 60 ватт на 220 вольт, светится не во весь накал, но все же хорошо.
Радиатор взял очень таки с запасом – толщина 2 мм алюминиевый, тепло отводит хорошо. После получаса работы под нагрузкой полевые транзисторы нагрелись только до 40 градусов! Токопотребление примерно 2.7 ампер от аккумулятора, работа стабильная без срывов и перегревов, а вот трансформатор несколько маловат и греется (правда выдерживает и не сгорает ничего) температура трансформатора порядка 5-60 градусов при работе на такую же нагрузку, думаю больше 80 ватт не вытянуть с такого преобразователя или придется ставить активное охлаждение ввиде вентилятора, ведь транзисторы выдержат куда большие нагрузки и больше чем уверен, что с таким радиатором протянут все 200 ватт.
Схема преобразователя 12-220 проста в повторении, при сборке точно в номинал, обе платы заработали сразу же.
Видео испытаний преобразователя
Видео работы схемы наглядно показывает ток протекающий в цепи, и работу лампы на 60 ватт. Кстати, провода у мультиметра D832 при таком токе за пол часа изрядно подогрелись. Из доработок, если будете ставить больший трансформатор, то расширьте печатку, иначе не влезет по размерам больший трансформатор, и даже с маленьким все получается .
Для любителей миниатюризации конечно это хорошо, но расстояние от трансформатора до транзисторов получается на практике меньше 1 см, и они своим теплом чуть подогревают и без того теплый трансформатор, хорошо бы ещё на пару сантиметров отнести ключи и в плате парочку отверстий сделать, для вентиляции проточным потоком воздуха снизу вверх. Автор материала - Redmoon.
Схема, рассматриваемая в статье, разработана для ознакомительных целей. Это простая схема без ШИМ контроллера, который усложняет ее. При правильной сборке она не нуждается в настройке и заработает сразу. Но простота имеет и минусы: напряжение на выходе не стабилизировано, схема не имеет никаких защит, выходной ток постоянный.
Т.е. этим преобразователем нельзя питать электродвигатели переменного тока и устройства с сетевым трансформатором. Можно подключать паяльник, лампу накаливания и эконом лампу. Но все же использовать такую схему в бытовых целях не стоит.
Донором деталей станет неисправный блок питания компьютера. Разбираем корпус и снимаем плату, открутив 4 винта по углам. Отпаиваем силовой импульсный трансформатор, тороидальный дроссель групповой стабилизации, 2 электролитических конденсатора 330мкФ х 200В (емкость у них в разных моделях БП может отличаться), неполярный конденсатор 1 мкФ. Далее снимаем радиаторы на которых стоят силовые транзисторы, могут понадобиться также прокладки и шайбы из под этих транзисторов.
Кроме этого нужны:
2 резистора номиналом от 270 до 470 Ом и мощностью 2Вт,
2 диода UF5408 или другие ультрафаст (UF) с током не менее 1А и напряжением не менее 400В,
2 стабилитрона на 6.8В, мощностью не менее 1Вт,
2 N-канальных транзистора IRF840 или IRFP460 или IRFP250 или 18N60 (18А, 600В).
Дроссель намотанный на торе имеет несколько обмоток, нам понадобится только силовая обмотка, которая будет ограничителем тока. Остальные можно отмотать или просто перекусить выводы, чтобы не мешали. Если такой дроссель наматывается с нуля, то следует намотать от 7 до 15 витков проводом 1.2-1.5мм.
Сборка будет производиться навесным монтажом, без печатной платы, для максимальной простоты. Рассмотрим силовой трансформатор.С одной стороны находятся 2 вывода, это будет вторичная обмотка. На другой стороне, где так называемая “коса”, несколько выводов. Мы используем 2 вывода слева, к которым будем соединять силовые выводы транзисторов. Также параллельно этой обмотке соединяем конденсатор 1 мкФ.
Устанавливаем транзисторы на теплоотвод. В зависимости от типа корпуса транзисторов (изолированные стоки или нет) могут понадобиться изолирующие прокладки и шайбы под крепежными винтами. Затем сгибаем выводы стоков и припаиваем к двум крайним выводам трансформатора. Припаиваем стабилитроны и резисторы.
Теперь для проверки работоспособности собранной части схемы надо присоединить лампу накаливания к вторичной обмотке и подать на вход напряжение от аккумулятора. Если все собрано верно, то лампочка загорится, но с неполной яркостью.
Это оттого, что выходное напряжение на вторичной обмотке около 100В, нам же нужно 220В. Поэтому добавляем удвоитель напряжения из 2 электролитических конденсаторов и 2 диодов UF5408. Также ставим параллельно шунтирующие резисторы 330кОм.
Теперь лампочка в 60Вт горит с полной яркостью.
На входе схемы рекомендуется поставить предохранитель на 15-20А.
В заключение отмечу, что схема работает в широком диапазоне питающих напряжений, начиная с 6В.
Тимофей Носов
Преобразователь 12-220 из компьютерного БП для питания ЛДС
Преобразователь также используется для питания «экономичных» ЛДС цокольного типа; он собственно собирался с целью автономного, яркого и экономичного освещения дома, гаража, салона авто. Для себя я принял решение не собирать электронный баласт а использовать готовый, т.к. соотношение геморрой-результат был в пользу готовых решений (всё равно, что в наш век делать на коленках лампу накаливания).
Краткие комментарии схемы. Это двухтактный импульсный преобразователь, собранный на ШИМ-контроллере TL494 (полный отечественный аналог 1114ЕУ4), что позволяет сделать схему довольно простой. На выходе стоят высокоэффективные выпрямительные диоды удваивающие напряжение по схеме Делона или Грайнмахера (не хотел ругаться). На выходе, разумеется, постоянное напряжение. Для электронных балластов постоянное напряжение и полярность включения не актуальна, т.к. в схеме балласта на входе стоит диодный мост (правда диоды там не такие «шустрые» как в нашем преобразователе).
В преобразователе используется готовый высокочастотный понижающий трансформатор из блока питания (БП) компьютера, но в нашем преобразователе он станет наоборот повышающим. Понижающий трансформатор можно взять как из AT так и из ATX БП. Из моей практики трансформаторы отличались только габаритами, а расположение выводов совпадало. Убитый БП (или трансформатор из него) можно найти в любой мастерской по ремонту компьютеров.
Трансформатор можно и самостоятельно намотать. Лично моего терпения сейчас хватает вручную намотать не более 20 витков, хотя в детстве мог намотать для транзисторного приемника контурную катушку в 100 витков; годы берут своё.
Итак, находим подходящее ферритовое кольцо (внешний диаметр примерно 20-30 мм). Соотношение витков примерно 1:1:20 , где 1:1 – две половинки первичной обмотки (10+10 витков), а:20 – соответственно, вторичная 200 витков. Сначала мотается вторичная – равномерно 200 витков проводом диаметром 0,3-0,4 мм. Затем равномерно две половинки первичной обмотки (мотаем 10 витков, делаем средний отвод, затем в том же направлении мотаем оставшиеся 10 витков). Для полуобмоток использую многожильный, серебреный монтажный провод диаметром 0,8 мм (можно не загоняться и использовать другой провод, но лучше многожильный и мягкий).
Предлагаю еще вариант изготовления (переделки) трансформатора. Вы можете приобрести т.н. электронный трансформатор для 12 вольтовых галогенных ламп подсветки потолков и мебели (в магазинах светового оборудования стоит от 80 руб). В нем стоит подходящий трансформатор на кольце. Нужно только снять вторичную обмотку, которая представляет собой десяток витков. А полуобмотки можно намотать иначе – кусок провода (длину рассчитаете) складываем вдвое и мотаем вдвое сложенным проводом; середину провода (место перегиба) разрезаем – получаем т.н. два конца (или два начала) обмоток. К концу одного провода припаиваем начало другого – получаем общую точку полуобмоток. Уверяю, у меня такой трансформатор работает. Необходимо отметить, что компьютерный трансформатор великолепно работает в схеме электронного трансформатора .
Для тех кто желает теории расчетов – раздел Софт-Полезности и Программа расчета трансформатора импульсного блока питания V1.03 (838 Kb) ; в ней всё доходчиво расписано. Частота преобразования около 100 кГц (расчет рабочей частоты см. в документации на TL494).
C1 – это 1 нанофарад, или 1000 пикофарад, или 0,001 микрофарад (все варианты величины емкости равны между собой); на корпусе кодировка 102; я ставил 152 – работает, но, предполагаю, что на меньшей частоте.
R1 и R2 – задают ширину импульсов на выходе. Схему можно упростить и не ставить эти элементы, при этом 4й контакт TL494 посадить на минус; я не вижу нужды широкими импульсами насиловать транзисторы.
R3 (совместно с C1) задаёт рабочую частоту. Уменьшаем сопротивление R1 – увеличиваем частоту. Увеличиваем емкость C1 – уменьшаем частоту. И наоборот.
Транзисторы – мощные МОП (металл-окисел-полупроводник) полевые транзисторы , которые характеризуются меньшим временем срабатывания и более простыми схемами управления. Одинаково хорошо работают IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N (чем больше цифра – тем мощнее и дороже).
В преобразователе применены диоды HER307 (подойдут 304, 305, 306-е). Отлично работают отечественные КД213 (дороже, габаритнее и менее надежно).
Конденсаторы на выходе можно и меньшей емкости, но с рабочим напряжением 200 В. Использованы конденсаторы из того же компьютерного БП диаметром не более 18 мм (либо редактируйте рисунок печатной платы).
Микросхему установите на панель; так будет легче жить.
Налаживание сводится к внимательной установке микросхемы в панель. Если не работает, проверьте наличие подводимого напряжения 12 В. Проверьте R1 и R2, не перепутали? Всё должно работать.
Радиатор не нужен, т.к. продолжительная работа не вызывает ощутимый нагрев транзисторов. А если возникнет желание поставить на радиатор, то, внимание, фланцы корпусов транзисторов не закорачивать через радиатор. Используйте изоляционные прокладки и шайбы втулки от компьютерного БП. Для первого пуска радиатор не помешает; по крайней мере транзисторы сразу не сгорят в случае ошибок монтажа или КЗ на выходе, или при «случайном» подключении лампы накаливания на 220 в.
Питание схемы должно быть убедительным, т.к. потребляемый ток одного экземпляра «экономичной» ЛДС от герметичного кислотного аккумулятора у меня составил 1,4 А при напряжении 11,5 В; итого 16 Вт (хотя на упаковке лампы написано 26 Вт).
Защиту схемы от перегрузки и переплюсовки можно реализовать через предохранитель и диод на входе.
Будьте осторожны! На выходе схемы высокое напряжение и очень серьезно может ударить. Потом не говорите, что не предупреждал. Конденсаторы держат заряд больше суток – проверено на людях. Разрядных цепей на выходе нет. Закорачивание не допускается, разряжайте либо лампой накаливания на 220 В, либо через сопротивление на 1 мОм.
Для преобразователя сделано два рисунка печатной платы, в зависимости от габаритов трансформатора.
Можно буквально из подручных материалов. За основу можно взять даже блоки от простого источника бесперебойного питания - он, по сути, является двойным преобразователем - сначала происходит снижение напряжения до 12 В, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора.
А после производится повышение напряжения до 220 В, преобразование тока из постоянного в переменный. Использоваться подобные устройства могут для питания бытовой аппаратуры вне дома - дрели, болгарки, телевизоры и т. д. Изготовить самостоятельно такое устройство несложно, да и выйдет себестоимость его меньше, чем у аналогичных приборов, которые продаются в магазинах.
Принцип работы инвертора
Второе название преобразователя - инвертор. По сути, это с модуляцией широтно-импульсного типа. Питание производится от источника постоянного напряжения 12 вольт (в данном случае - от аккумулятора). На выходе устройства появляются импульсы, у которых изменяется скважность. Зависит от соотношения времени, в течение которого имеется или отсутствует напряжение. При скважности, равной единице, на выходе максимальное значение тока. При уменьшении скважности ток снижается.
Напряжение в любой момент времени на выходе составляет 220 В. Даже самый простой преобразователь 12В в 220В может работать в широком диапазоне частот - 50 кГц…5 МГц. Все зависит от конкретной схемы и применяемых в ней элементов. Частота напряжения очень высокая, для питания бытовой аппаратуры она окажется губительной. Чтобы снизить ее до стандартных 50 Гц, необходимо использовать специальной конструкции трансформаторы. ШИМ-модулятор позволяет создать из постоянного напряжения переменное с необходимой частотой.
Система обратной связи
При отсутствии нагрузки у ШИМ-модулятора скважность импульсов на минимальном уровне, значение напряжения 220 В. Как только к устройству будет подключена нагрузка, то резко увеличится ток и напряжение упадет, оно окажется меньше 220 В. Если вы решили сделать преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт своими руками, то обязательно учитывайте наличие обратной связи. Она позволяет сравнивать напряжение на выходе с эталонным значением.
Если есть разница в напряжениях, то на генератор подается сигнал, который позволяет увеличить скважность импульсов. С помощью этой системы получается добиться максимальной мощности на выходе и более стабильного напряжения. Как только нагрузка будет отключена, напряжение снова подпрыгивает выше 220 В - система обратной связи это фиксирует и уменьшает значение скважности импульсов. И так до того момента, пока не выровняется напряжение.
Работа с севшим АКБ
При изменении скважности и значения выходного тока происходит увеличение нагрузки на источник питания. Это приводит к его разряду и снижению напряжения. И если применяется система обратной связи, она как можно сильнее увеличивает скважность сигналов, порой до максимума - единицы. Изготовленные своими руками преобразователи напряжения 12/220 вольт без обратной связи очень сильно реагируют на севшие аккумуляторы. При работе обязательно снижается значение выходного напряжения.
Если планируется подключать такую технику, как болгарки, электролампы, кипятильники или чайники, то на их работу снижение напряжения не повлияет. Но в том случае, если преобразователь нужен для подключения телевизионной техники, ноутбуков, компьютеров, серверов, усилителей, обратная связь просто необходима. Она позволяет компенсировать все скачки напряжения, что обеспечит стабильную работу устройств.
Выбор схемы
Чтобы изготовить своими руками преобразователь напряжения 12/220 В, нужно выбрать конкретную схему. Причем обязательно учитывайте мощность приборов, которые планируете подключать к нему. Прикиньте примерно, какая нагрузка будет питаться от инвертора. Обязательно прибавьте к полученной мощности еще 25% про запас, лишней не будет. Исходя из полученных данных, можно выбирать конкретную схему. И, конечно, один из важных моментов - это
Оцените свои финансовые возможности, если планируете приобретать все компоненты. А вам потребуется немало дорогостоящих элементов. К счастью, они почти все встречаются в современной технике - в источниках бесперебойного питания, БП компьютеров и ноутбуков. Кстати, стандартный ИБП вполне можно использовать в качестве преобразователя напряжения, даже переделок не нужно. Подключаете более мощный аккумулятор к нему и все. Но придется АКБ заряжать от дополнительного источника питания - стандартный не сможет выработать нужное значение тока.
Элементы схемы преобразователя
Стандартная конструкция инвертора для преобразования постоянного тока напряжением 12 В в переменный 220 состоит из таких элементов, которые можно найти в любой современной технике:
- ШИМ-модулятор - специальной конструкции микроконтроллер.
- Ферритовые кольца для изготовления ВЧ-транформаторов.
- Силовые полевые транзисторы IGBT.
- Электролитические конденсаторы.
- Постоянные сопротивления различной мощности.
- Дроссели для фильтрации тока.
В том случае, если вы не уверены в собственных силах, можно самостоятельно собрать преобразователь по схеме мультивибратора. Трансформатор для такого устройства подойдет от ИБП или блока питания транзисторных телевизоров. У такого устройства один недостаток - внушительные габариты. Но настроить его оказывается намного проще, нежели сложные конструкции, работающие с высокочастотным током.
Эксплуатация инверторов
Если вы изготовить решили своими руками преобразователь напряжения 12/220 по простой схеме, то мощность у него может быть невысокой. Но ее вполне хватит для питания бытовой аппаратуры. Но если мощность выше 120 Вт, то ток потребления возрастает до 10 ампер как минимум. Следовательно, при использовании в автомобиле его включать в гнездо прикуривателя нельзя - все провода расплавятся и выйдут из строя предохранители.
Поэтому автомобильные инверторы, мощность которых свыше 120 Вт, обязательно нужно подключать к аккумуляторной батарее при помощи дополнительного предохранителя и реле. Обязательно проложите провод от АКБ к месту установки автомобильного инвертора. Для включения преобразователя можно использовать клавишный выключатель или кнопку в паре с электромагнитным реле - оно позволяет убрать высокий ток от органов управления.
Такой инвертор предназначается для получения переменного тока 220 В 50 Гц из автомобильного аккумулятора или любой батареи на 12 В. Мощность инвертора около 150 Вт и может быть увеличена до 300.
Работает схема как преобразователь типа Push-Pull. Сердцем инвертора является микросхема CD4047, которая выступает в роли задающего генератора и одновременно управляет полевыми транзисторами. Последние работают в режиме ключей. Открытым может быть лишь один из транзисторов. Если откроются оба транзистора одновременно, то произойдет короткое замыкание, и транзисторы сгорят моментально. Такое может произойти из-за неправильного управления.
Микросхема CD4047, разумеется, не заточена для высокоточного управления «полевиками», но справляется с этой задачей достаточно неплохо.
Трансформатор взят из нерабочего ИБП. Он на 250-300 Вт и имеет первичную обмотку со средней точкой, куда подключается плюс от источника питания.
Вторичных обмоток много, поэтому необходимо найти сетевую обмотку на 220 В. С помощью мультиметра измеряются сопротивления всех отводов, которые имеются на вторичной цепи. Искомые отводы должны иметь самое большое сопротивление (в примере около 17 Ом). Все остальные провода можно откусить.
Рекомендуется проверять все компоненты перед пайкой. Транзисторы лучше подбирать из одной партии с аналогичными характеристиками. У конденсатора в частотозадающей цепи должна быть малая утечка и узкий допуск. Эти параметры можно проверить транзисторным тестером.
Пару слов о возможных заменах в схеме. К сожалению, микросхема CD4047 советских аналогов не имеет, поэтому нужно купить именно ее. “Полевики” можно заменить на любые n-канальные транзисторы, которые имеют напряжение от 60 В и током от 35 А. Подойдут из линейки IRFZ.
Схема также прекрасно работает с биполярными транзисторами на выходе, правда, мощность будет гораздо ниже, чем при использовании полевых транзисторов.
Затворные ограничительные резисторы могут иметь сопротивление от 10 до 100 Ом. Лучше ставить от 22 до 47 Ом мощностью 250 мВт.
Частотозадающую цепь собирать только из тех элементов, которые указаны в схеме. Она будет точно настроена на 50 Гц.
Правильно собранный прибор должен работать сразу. Но первый запуск обязательно нужно делать со страховкой. То есть на место предохранителя по схеме установить резистор номиналом 5-10 Ом, или лампу на 12 В (5 Вт), чтобы не взорвать транзисторы, если возникнут проблемы.
Если преобразователь работает нормально, то трансформатор издает звук, при этом ключи не должны нагреваться вообще. Если все так, то резистор можно убрать и подавать питание напрямую через предохранитель.
Среднее потребление тока инвертором на холостом ходу может составлять от 150 до 300 мА, но это будет зависеть от источника питания и от используемого трансформатора.
Далее, измеряется выходное напряжение. В примере получились значения от 210 до 260 В. Это в пределах нормы, поскольку инвертор не стабилизирован. Теперь можно включить нагрузку, к примеру, лампу на 60 Вт. Нужно погонять инвертор около 10 секунд, ключи должны немного нагреваться, поскольку они пока без теплоотводов. Нагрев на обоих ключах должен быть равномерным. Если это не так, то ищите косяки.
Инвертор снабжен функцией Remote Control.
Основной силовой плюс подключается к средней точке трансформатора. Но чтобы инвертор заработал, необходимо подать слаботочный плюс к плате. Это запустит генератор импульсов.
Несколько слов о монтаже. Как всегда, все хорошо поместилось в корпусе от БП компьютера. Транзисторы установлены на раздельные радиаторы.
В случае использования общего теплоотвода нужно обязательно изолировать корпуса транзисторов от радиатора. Кулер был подключен непосредственно к шине 12 В.
Самый большой недостаток этого инвертора – это отсутствие защиты от короткого замыкания. В этом случае транзисторы сгорят. Чтобы такого не произошло, на выходе нужен предохранитель на 1 А.
Маломощная кнопка подает плюс от источника питания на плату, то есть запускает инвертор в целом.
Силовые шины от трансформатора крепятся прямо к радиаторам транзисторов.
Подключив на выход преобразователя прибор, который называется энергометром, можно убедиться в том, что напряжение и частота в пределах нормы. Если же частота отличается от 50 Гц, то ее необходимо подстроить с помощью многооборотного переменного резистора, который присутствует на плате.
Во время работы, когда на выход не подключена нагрузка, трансформатор достаточно шумный. При подключенной нагрузке шум незначителен. Это все нормально, поскольку на трансформатор подаются прямоугольные импульсы.
Получившийся инвертор является нестабилизированным, но почти все бытовые приборы приспособлены работать в диапазоне напряжений от 90 до 280 В.
Если же напряжение на выходе выше 300 В, то рекомендуется на выход помимо основной нагрузки подключать лампочку накаливания ватт на 25. Это снизит выходное напряжение в небольшом пределе.
Коллекторные двигатели питать от преобразователя, в принципе, можно, но они нагреваются раза в 2 больше, чем при питании от чистой синусоиды.
То же самое происходит и с потребителями, в которых имеется железный трансформатор. А вот асинхронные двигатели подключать не рекомендуется.
Вес прибора составляет около 2,7 кг. Это немало, если сравнивать с импульсными инверторами.
Прикрепленные файлы:
Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank
