Схема инвертора: Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

Содержание

Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

С развитием альтернативных источников энергии, в частности с массовым внедрением солнечных панелей, инвертор напряжения находит все более широкое применение. Поскольку применяется как постоянный, так и переменный ток, то часто возникает необходимость в преобразовании энергии одного рода в другой. Устройства, преобразующие переменный ток в постоянный называются выпрямителями. В качестве выпрямителя чаще всего применяют диодный мост. А устройство, преобразующее постоянный ток в переменный называют инвертором.

Структура инвертора напряжения

По ряду положительный свойств большую популярность завоевал инвертор напряжения. Особенно широко он используется с целью преобразования электрической энергии постоянного тока аккумуляторной, солнечной батареи или суперконденсатор в переменное напряжение 230 В, 50 Гц для питания большинства промышленных устройств.

Принцип работы инвертора напряжения

Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто. Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц. Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания Uип с клеммами 1-2 и потребитель RнLн, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4. В один момент времени потребитель клеммами 3-4

подключается к клеммам 1-2 Uип, при этом I от Uип протекает в направлении LнRн, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

Схема преобразования постоянного напряжения в переменное

Схема инвертора напряжения

Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT1…VT4, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD1…VD4, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

Схема инвертора напряжения

Входные клеммы инвертора подключаются к Uип. Если таким источником служит диодный выпрямитель, то выход его обязательно шунтируется конденсатором C.

В силовой электронике наибольшее применение нашли транзисторы с изолированным затвором IGBT (именно они показаны на схеме) и GTO, IGCT тиристоры. При оперировании меньшими мощностями вне конкуренции полевые транзисторы MOSFET.

В момент времени t1 открываются VT1 и VT4, а VT2 и VT3 – закрыты. Образуется единственный путь для протекания тока через нагрузку: «+» Uип – VT1 – нагрузка RнLн VT4«-» Uип. Таким образом, на интервале времени t1 ‑ t2 создается замкнутая цепь для протекания

iн в соответствующем направлении.

Инвертор напряжения

Режим работы схемы

Для изменения направления iн снимаются управляющие импульсы с баз VT1 и VT4 и подаются сигналы на открытие второго и третьего VT2,3. В точке t2 на оси времени t, первый и четвертый VT1,4 закрыты, а второй и третий – открыты. Однако, поскольку нагрузка активно-индуктивная, то iн не может мгновенно изменить направление на противоположное. Этому будет препятствовать энергия, запасенная на индуктивности Lн. Поэтому он будет сохранять прежнее направление до тех пор, пока не рассеется все энергия, запасенная на индуктивности в виде магнитного поля, равная Wм = (Lн∙i2)/2

.

Автономный инвертор напряжения

В связи с этим, на отрезке времени t2 – t3 ток будет протекать через диоды VD2 и VD3, сохраняя прежнее направление на RнLн, но пройдет в обратном направлении через Uип или конденсатор C, если источником энергии является диодный выпрямитель. Поэтому следует обязательно установить конденсатор C, если преобразователь подключен к диодному выпрямителю. Иначе прервется путь протекания iн, в результате чего возникнут сильное перенапряжение, которое может повредить изоляцию потребителя и выведет из строя полупроводниковые приборы.

В момент времени t3 вся запасенная на индуктивности энергия снизится до нуля. Начиная с момента t3 до момента t4 под действием приложенного

Uип через открытые полупроводниковые ключи VT2 и VT3 будет протекать iн через LнRн уже в другую сторону.

Схема автономного инвертора напряжения

В точке t4, расположенной на оси времени t, снимается управляющий сигнал с VT1,3, а VT1 и VT4 открываются. Однако iн продолжает протекать в ту же сторону, пока не расходуется энергия, запасенная в индуктивности. Это будет происходить на интервале времени t4 – t5.

Принцип работы инвертора напряжения

Работа схемы

Начиная с момента t

iн изменить направление и потечет от Uип через LнRн по пути через VT1 и VT4. Далее все процессы, протекающие в электрической цепи, будут повторяться. На LнRн форма напряжения будет прямоугольной, но ток на активно-индуктивной нагрузке будет иметь пилообразную форму за счет наличия индуктивности, которая не позволяет ему мгновенно вырасти и снизиться. Если потребитель имеет чисто активный характер (индуктивность и емкость практически равны нулю), то формы iн и uн будет в виде прямоугольников.

Поскольку VT1…VT4 попарно открывались на всей протяженности соответствующих полупериодов, то на выходе преобразователя формировалось максимально возможное uн, поэтому через LнRн протекал iн максимальной величины. Однако часто требуется обеспечить плавное нарастание мощности на потребителе, например для постепенного увеличения яркости освещения или частоты вращения вала двигателя.

Следует пояснить, что сигналы, поступающие из системы управления СУ, подаются не сразу на базы полупроводниковых ключей, а посредством драйвера. Так как современные СУ построены на безе микроконтроллеров, которые выдают маломощные сигналы, не способные открыть IGBT, то для увеличения мощности открывающего импульса применяется промежуточное звено – драйвер. Кроме того на часто драйвер выполняет множество дополнительных функций – защищает транзистор от короткого замыкания, перегрева и т.п.

Инвертор напряжения с регулированием выходных параметров

Самый простой способ изменить величину uн заключается в регулировании величины подводимого Uип, если такая возможность имеется. Например, для регулируемого выпрямителя это не проблема. Но такие источники электрической энергии как аккумуляторная батарея, суперконденсатор или солнечная батарея не имеют данной возможности. Поэтому регулировка частоты и величины выходного uн

полностью возлагается на инвертор.

Для регулирования величины uн одну пару диагонально противоположных транзисторов следует открыть несколько ранее, чем в рассмотренном выше случае. Поэтому алгоритмом системы управления следует предусмотреть сдвигу управляющих сигналов. Например, подаваемых на открытие VT1 и VT4 относительно импульсов управления, подаваемых на базы VT2 и VT3, на некоторый угол, называемый углом управления α.

Алгоритм управления транзисторами инвертора напряжения

Обратите внимание, что амплитудное значение uн остается неизменной величины и приблизительно равно значению Uип, но действующее значение uн будет снижаться по мере увеличения угла управления α. Рассмотрим, как это работает.

На интервале времени от

t1 до t2 открыта пара транзисторов VT1 и VT4; iн протекает справа налево, как показано на схеме. В момент t2 закрывается первый транзистор и открывается второй. Ток сохраняет прежнее направление, а нагрузка оказывается замкнутой, в результате чего напряжение на ней падает практически до нуля, соответственно снижается и iн.

Схема инвертора напряжения на транзисторах

Схема преобразователя напряжения

Принцип работы преобразователя напряжения

Схема преобразователя напряжения на транзисторах

Далее из системы управления поступает команда и

VT2 открывается, а VT4 закрывается. Однако накопленная в индуктивности энергия не позволяет току iн изменить свое направление, и он протекает по прежней цепи, только уже через диоды VD2 и VD3 встречно источнику питания. Длительность этого процесса продолжается до точки времени t4. В точке t4 под действием приложенного Uип iн изменяет знак на противоположный.

Широтно-импульсная модуляция

Такой алгоритм работы полупроводниковых ключей в отличие от предыдущего алгоритма формирует паузу определенной длительности, которая в конечном итоге приводит к снижению действующего значения uн. Для формирования iн синусоидальной формы применяется широтно-импульсная модуляция ШИМ. Преобразователь с ШИМ, а точнее алгоритм его работы, предусматривающий ШИМ, мы рассмотрим отдельно.

Также следует заметить, что рассмотренный алгоритм управления полупроводниковыми ключами называется широтно-импульсным регулированием ШИР, который часто путают с ШИМ, хотя разница огромная.

В преобразовательной технике ШИМ практически вытеснила ШИР, поскольку обладает рядом положительных свойств, благодаря которым повышается КПД всего устройства и снижается уровень электромагнитных помех. Поэтому в дальнейшем мы рассмотрим инвертор напряжения с ШИМ.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

Электрические Схемы Сварочных Инверторов - tokzamer.ru

Причем использование последнего сейчас признается более разумным. Устанавливаются на радиатор.


Получаемый результат связан с выходом постоянного сварочного тока, сила которого является очень высокой, а напряжение низким. Мост модифицирует ток из переменного в постоянный.

Получить на выходе устройства ток достаточной силы для того, чтобы можно было с его помощью эффективно выполнять сварочные работы, позволяет понижающий напряжение трансформатор, установленный за инверторным блоком.
Схемы сварочных инверторов самодельных и заводских.

Сопротивление резистора — 47 ом. У новой версии три импульсных трансформатора, в то время как у старой только два.

Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов. Одновременно происходит возрастание силы сварочного тока, которая превышает А.

Вот схема.

Для обеспечения циркуляции воздуха между обмотками оставляется воздушный зазор.

Датчик срабатывает при достижении критической температуры нагрева какого-либо элемента.

РЕМОНТ СВАРОЧНОГО ИНВЕРТОРА ИНТЕРСКОЛ ИСА 250/10, 6

Типовая схема и принцип работы инвертора

В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Читать далее. Для питания микросхем и элементов, которые расположены на плате управления, используется интегральный стабилизатор на 15 вольт — LMA. По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX.


Проверка работоспособности После сборочных и отладочных работ проверяется работоспособность сварочного аппарата. Модуль ключей представлен четырьмя транзисторами в каждой из четырех групп.

Дополнительное расположение конденсаторов 0,15 мкФ позволяет сбрасывать избыток мощности обратно в цепь.

При этом принцип функционирования последнего является неизменным.

Трансформатор понижает ток до уровня напряжения, равного В.

Вот тут и вступает в работу выпрямитель, как раз занимающийся тем, чтобы поступающий ток имел постоянные параметры.

Сопротивление резистора — 47 ом. Показатель напряжения холостого хода 62 В.
ДВА в ОДНОМ. СВАРКА + ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ. Краткий обзор. Сварочный аппарат — нагреватель 2 в 1

Читайте также: Подключить электричество на участок

Виды инверторных источников сварочного тока

Корпус с вентилятором системы охлаждения.

Принципиальная схема аппаратов инверторного типа Для того чтобы понимать суть работы современного сварочного агрегата, необходимо знать из каких блоков состоит принципиальная схема сварочного инвертора, который обеспечивает энергией дугу короткого замыкания при сварочном процессе.


Оно состоит из 2—4 конденсаторов и дросселя.

Эти ситуации могут происходить по причине недостаточного охлаждения силовых элементов при высокой температуре окружающего воздуха, а также при работе в условиях запылённой или слишком влажной атмосферы. Причем использование последнего сейчас признается более разумным. Как работает сварочный инвертор Формирование тока большой силы, при помощи которого создается электрическая дуга для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала, — это то, для чего предназначен любой сварочный аппарат.

Этот элемент подает на силовую часть сварочного агрегата электроток. Давайте немного подробнее разберемся с описанной схемой.


В условиях повышенной влажности могут возникать утечки, которые также могут привести к неисправности. Электрическая схема инвертора включает в себя следующие обязательные компоненты: Питающий блок.

Важным этапом является решение задачи, связанной с выбором необходимой технологии, оптимизирующей работу силовой части. В устройство входит силовой трансформатор. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.

Если он попросту закипает, значит, в схеме есть недочеты и работу лучше не продолжать. Понижение высокочастотного напряжения; 4. Исключительная стабильность напряжения, подаваемого на сварочную дугу, обеспечивается за счет автоматических элементов электрической схемы инвертора. Поэтому в случае ремонта заменять диоды в выходном выпрямителе следует именно быстродействующими.
Ремонт сварочного инвертора Ресанта 190А. Не включается .Repair welding inverter 190A Resanta

Cхемы сварочных инверторов

Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов.

Все сварочные аппараты делятся на несколько основных групп: Для проведения электродуговой сварки при применении покрытых специальным составом электродов применяется оборудование типа ММА. Далее мы приводим блок-схему функционирования стандартного инвертора, которая наглядно демонстрирует принцип его применения. Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов.

Пайка платы.

Выводы Инвертор — сложное электронное устройство, но простое в использовании, его подключают к электрической цепи с напряжением V и без опасения проводить сварочные работы. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву.

Схемы аппаратов Сварис

Конденсаторы, установленные в фильтре, после активации зарядки способны выдавать большой силы ток, который сжигает, поэтому инвертор обеспечивается плавным пуском. Несмотря на применение схожей схемы при создании практически всех инверторов, они существенно отличаются друг от друга. Электрическая схема предполагает работу агрегата на основе импульсных преобразователей высокой частоты. Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились — они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя.

Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов. Модуль ключей представлен четырьмя транзисторами в каждой из четырех групп. Затем происходит выравнивание тока при наличии конденсатора и его поступление к блоку транзистора.

Принципиальная электрическая схема в деталях: составляющие

Таким образом, на первом этапе мы получаем на выходе с выпрямителя постоянный ток, имеющий значение более V. Ранее в сварочных инверторах использовались трансформаторы, очень мощные, работающие за счет обмотки трансформатора и имеющие, из-за этого, размеры и вес, делающие сварочные аппараты громоздкими и неудобными в применении. Инверторное устройство еще раз преобразовывает электроток теперь уже в переменный , увеличивая при этом его частоту.

Через них протекают огромные токи. Часть 1. При устройстве вторичной обмотки витки наматываются в несколько слоев. Если напряжение провода меньше В, значит, устройство неисправно.
Схема китайского инвертора

Схема сварочного инвертора: принципиальная электрическая схема аппарата

На чтение 6 мин. Просмотров 5.1k. Опубликовано

Схема и схема значительно отличаются друг от друга. Во втором случае базу ранних агрегатов, чтобы провести сварочные работы, составляют трансформаторы с понижающим типом, что придает им габаритность и тяжесть.

На сегодняшний день современное оборудование, за счет частой эксплуатации во время производства, стало легким, компактным, с широким спектром возможностей и особенностей.

Главный элемент в электросхеме сварочных инверторов заключается в импульсивном преобразователе, благодаря которому вырабатывается высокочастотный ток.

Классификация инверторов

Каждый отдельный тип сварочных работ подразумевает использование определенного инверторного оборудования, которое необходимо ещё правильно выбрать. У каждой модели есть схема с особенностями, отличной характеристикой от других агрегатов и спектром возможностей.

Оборудования от современных производителей одинаково используются предприятиями в производственной сфере, а также любителями бытовой эксплуатации.

Изготовители регулярно изменяют принципиальные электрические схемы для того чтобы усовершенствовать их, наделить новым функционалом и повысить качество их технических характеристик.

Инверторное оборудование является основным устройством, при помощи которого выполняют такие технологические операции:

  • электродуговая сварка с использованием плавящего либо неплавящегося электрода;
  • плазменная резка;
  • работы со сваркой по технологии полуавтоматики либо автоматики.

Помимо перечисленного, инверторное оборудование также считается самым эффективным способом, чтобы сварить алюминиевые детали, элементы из нержавеющей стали и иных материалов со сложной свариваемостью.

[box type=”fact”]Несмотря на индивидуальные особенности каждой модели и каждой электросхемы, в результате инвертор для сваривания делает шов качественным, надежным и аккуратным, вне зависимости от использованного вида технологий.[/box]

Стоит также отметить, что он отличается компактностью, легким весом, благодаря чему его можно использовать при любых условиях, отнести в любое место, где проводится сварочный процесс.

Схема инвертора для сварки

схема инвертора для сваркиЭлектрическая схема сварочного инвертора

Схема инверторного сварочного агрегата имеет особенную характеристику и функционал, в который входят следующие составляющие:

  1. Орган управления и индикации.
  2. Система, отвечающая за работу термической защитной функции и управлением охлаждающим вентилятором.
    Сюда также относят вентилятор самого инверторного аппарата и датчик с температурными показателями.
  3. Электрические принципиальные схемы подразумевают под собой наличие ШИМ-контроллера, состоящий из трансформатора с током, датчика с током нагрузки.
  4. Система питания на детали слаботочного участка электросхемы аппаратного инвертора для сварки.
  5. В преобразователе схемы может устанавливаться механизм, благодаря которому в силовую систему аппарата поступает электропитание.
    Сюда относится емкостный фильтр, выпрямитель, а также нелинейная зарядная цепь.
  6. Силовая часть с однотактным конвертором.
    В неё также входят: силовой трансформатор, выпрямитель вторичного типа и дроссель для выхода тока.

В каждом описании принципиальной должна быть краткая характеристика всех составляющих элементов.

Принцип работы схемы аппарата для сварки

Основной целью инверторного сварочного агрегата является создание тока с высокой мощностью, который формируется в электрическую дугу. Та, в свою очередь, плавит кромки свариваемых элементов и присадочный материал.

Все это происходит на большом диапазоне особенностей конструкции. Стоит также отметить и то, что схема сварочного аппарата помогает в ИПС ремонте любого устройства.

чертеж инвертораСхема инвертора для сварочных работ.

Примерно механизм действия электронной схемы выглядит следующим образом:

  1. Ток с переменной частотой в 50 гц через обычную электрическую сеть попадает в выпрямитель, в котором преобразовывается ток в постоянный.
  2. Затем ток происходит обработку для сглаживания за счет использования специализированной системы.
  3. После фильтра ток оказывается в самом инверторе, который, в свою очередь, должен переформировать его обратно в переменный, однако прибавляя к нему высокую частоту.
  4. Затем, применяя трансформатор, снижается напряжение в переменном токе с высокими частотами, благодаря чему усиливается его действие.
[box type=”info”]Чтобы более детально разобраться во всех нюансах принципиальной схемы сварочного инвертора, необходимо изучить все элементы по отдельности с их механизмом действия.[/box]

Достоинства и недостатки сварочных аппаратов инверторного типа

Инверторный сварочный аппарат, как и любая другая техника, имеет свои достоинства и недостатки.

чертеж инверторного сварочного аппаратаСхема сварочного аппарата инверторного типа.

К основным преимуществам этого оборудования, которое так умело заменило обычный трансформатор, можно отнести:

  1. За счет нового подхода к производству конструкций инверторного типа для сваривания металлов, а также новому контролю за током большинство моделей весит от 5 до 12 килограмм, в отличие от трансформаторов, которые имеют вес в 18-35 килограмм.
  2. У данных устройств есть достаточно высокий показатель КПД. Это происходит благодаря тому, что аппарат потребляет минимальное количество энергии для нагрева всех систем и механизмов. К примеру, трансформатор для сварки быстро нагревается, что приводит к перегреву и выходу из строя оборудования.
  3. В некоторых электросхемах трансформатора, также как и в инверторах, сварка может проходить при помощи электродов вне зависимости от его вида.
  4. Рассматриваемые устройства, за счет повышенного показателя КПД, тратят электроэнергию вдвое меньше, нежели простой трансформатор для сваривания.
  5. Многие современные оборудования имеют в своей структуре опции, благодаря которым минимизируется процесс совершения ошибок мастера во время технологических работ. К таким опциям можно отнести антизалипание и быстрый розжиг дуги.
  6. В некоторых устройствах встроена функция программирования, благодаря которой мастер с точностью и максимальной оперативностью регулирует режим работы во время сварочного процесса конкретного вида.
  7. Наличие высокое универсальности данных конструкций обуславливается регулированием всех систем, используя ток в широком диапазоне. Это дает возможность применять оборудование, что сваривает разнометалловые детали и выполняет процедуру с любой технологией.

У схем также имеются и недостатки.

Они заключаются в следующих аспектах:

  1. Инверторные оборудования сваривания на рынке стоят достаточно дорого, до 50% больше, чем цена классических трансформаторов для сварочных работ.
  2. Принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата подразумевает, что чаще всего будет ломаться такой механизм, как транзистор.
    Он является достаточно уязвимой деталью, что влечет за собой ремонт стоимостью до 60% от стоимости всего оборудования. Из этого можно сделать вывод, что ремонт сам по себе – дорогое удовольствие.
  3. Поскольку принципиальные электросхемы у инверторов, чтобы сваривать материал, являются достаточно сложными, специалисты не советуют их эксплуатировать во время плохой погоды, либо на морозе, чтобы не вывести из строя механизмы и сохранить аппарат на долгий период.
    Для сварочных работ в поле либо других открытых пространствах необходимо организовать и соорудить специальное закрытое место с отоплением, где можно будет воспользоваться данным агрегатом для сваривания.

Итог

Для некоторых специалистов схема сварки представляет собой дополнительную подсказку при сборке агрегатов для сваривания металлов, что позволяет быстро выполнить нужную работу. Достаточно важно обладать базовыми познаниями в сфере электротехники.

Доступность схем сварочных инверторов обуславливается их принципиальностью, иными словами любому мастеру для сборки понадобиться либо инструкция, либо чертежи. Стоит обратить внимание, что в принципиальных электрических схемах делается акцент на достижение стабильности высокого уровня у сварочной дуги.

СХЕМА ИНВЕРТОРА


   Не секрет, что эффективность переменного тока гораздо выше в сравнении с постоянным током, это доказано как практически, так и теоретически. Но очень часто случается так, что доступен только постоянный ток, например, бортовая сеть автомобиля, аккумуляторы, солнечные батареи и другие альтернативные источники энергии. В то же время, например, при использовании солнечных батарей, в течение дня солнечная энергия поступает в неравных количествах, вечером или в облачную погоду ее значительно меньше, чем днем в ясную погоду. 

   Для выравнивания напряжения в схеме с солнечной батареей используют аккумуляторы, которые при излишках солнечной активности заряжаются, а при недостаточности солнечного света отдают накопленную за предыдущее время энергию. Или бывает необходимость использования переменного тока, но не со стандартными параметрами. Если при помощи трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение, то частоту переменного тока, увы, с их помощью не изменишь. Для всех вышеописанных случаев можно применить чудо современной технологии – инвертор электрической энергии. 

   Согласно википедии: Инвертор — устройство для преобразования постоянного в переменный ток с изменением величины частоты или напряжения.

   По сути инвертор - это преобразователь постоянного тока в переменный ток. Причем получить на выходе можно любой ток, с практически любыми необходимыми параметрами. Ток, получаемый на выходе инвертора, не зависит от входящего. Единственное, что инвертор не может делать – это увеличивать электрическую энергию, дабы не нарушить закон сохранения энергии. Во всем остальном универсальность инверторов огромная, они позволяют получать не статичные параметры тока на выходе, а регулировать его. 

   Принцип работы инвертора, если упростить сам процесс, можно описать так: это трансформатор, к первичной обмотке которого подключены два ключа, которые поочередно открываются и закрываются. В результате работает либо левая, либо правая обмотки. В один момент времени электрический ток движется либо в одну сторону по первой обмотке, либо в противоположную по второй обмотке. В это время во вторичной обмотке индуцируется ток. Токи в обмотке нарастают и уменьшаются, во вторичной обмотке также, но при этом еще и меняя направление тока, в зависимости от того, какая первичная обмотка сейчас активна. Правда, на выходе мы получаем ступенчатую (а), либо апрокисмированую синусоиду (б), а не плавную (в), но это не существенно для работы большинства бытовых приборов. Более дорогие инверторы позволяют получать на выходе и синусоидальную форму выходного напряжения (в).

   Инверторы можно разделить на автономные и сетевые. Автономные инверторы получают питание от мощных аккумуляторных батарей. Питание от них постоянное. Сетевые инверторы получают питание от постоянного тока, но входное напряжение различается по времени. Например, в случае с солнечными батареями оно может колебаться в диапазоне от 300 до 800 вольт. А вот ток на выходе должен оставаться постоянным по параметрам: и по напряжению и по частоте. А значит, в таких инверторах система контроля и коммутации более совершенная, поскольку в качестве генератора частоты используется сама сеть, и работа инвертора синхронизируется с этой сетью. 

   Итак, с теоретической частью разобрались. Но где же можно встретить инверторы в повседневной жизни? В больших городах трёхфазные инверторы обычно используются для создания тяги троллейбусов, трамваев, да и вообще для питания трёхфазных асинхронных электродвигателей. Однофазные инверторы есть практические в каждом офисе – источники бесперебойного питания.

   Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное время продолжить работу. Самые распространенные бытовые ИБП оборудованы аккумулятором 12 вольт 7,2 А. 

   Конструктивно преобразователи сильно могут отличаться в зависимости от необходимой выходной мощности. Если инвертор с выходной мощностью до 150 ватт можно собрать, как говорится, на коленках дома из подручных радиодеталей, то с более высокими требованиями придется «повозиться». Это связано, как и большей дороговизной и дефицитностью деталей, так и возрастающим количеством выделяемой теплоты. Ниже приведу схему относительно простого, но маломощного инвертора, мощностью не более 100 ватт:

   От автомобильного аккумулятора такой инвертор может питать устройство мощностью 100 ватт в течение нескольких часов, что является достаточно неплохим показателем. Вот самые необходимые параметры преобразователя:

 Напряжение питания -------------------- 10,5 – 14 В
 Напряжение выходного сигнала ----- 190 - 240 В
 Частота переменного напряжения -- 48 - 52 Гц
 Мощность подключаемой нагрузки-- до 100 Вт

   В качестве задающего генератора DA1 в данном варианте используется специализированная микросхема КР1211ЕУ1. Микросхема содержит интегрированный тактовый генератор, частота генерации которого определяется постоянной времени цепи, подключаемой к выводу 7 микросхемы. Для работы системы защиты используется вывод 1 микросхемы. При подаче на него высокого уровня напряжения работа микросхемы блокируется и на выходах устанавливается низкий уровень напряжения. В рабочий режим микросхема переводится либо выключением и включением питания, либо кратковременной подачей низкого уровня напряжения на вывод 3 микросхемы. Выходные импульсы DA1 поочерёдно открывают полевые транзисторы VT4, VT5, которые создают в первичной обмотке трансформатора T1 переменный электрический ток. При этом на выводах вторичной обмотки T1 формируется выходное переменное напряжение.

   Питание для микросхемы DA1 поступает от маломощного интегрального стабилизатора DA2. Наличие напряжения питания информируется светодиодом VD3. Частота формируемого переменного напряжения определяется номиналами R1, C1. Датчиком перегрузки служат параллельно соединённые резисторы R9 и R10. Протекающий по ним ток создаёт падение напряжения между базой и эмиттером транзистора VT2 через делитель R8, R11. При перегрузке транзистор VT2 открывается и через делитель R6, R5 на вывод 1 микросхемы поступает напряжение высокого уровня. Пороговая величина тока срабатывания защиты определяется номиналами R8, R11 и для данной схемы составляет 10 А.

   При пониженном напряжении питания открывается транзистор VT1. Ток, протекающий через открытый транзистор VT1 и резисторы R4, R5 создаёт на выводе 1 микросхемы DA1 напряжение высокого уровня. Транзисторы VT4, VT5 должны быть установлены на радиаторы площадью 30-50 кв. см. каждый. При этом необходимо обеспечить электрическую изоляцию между радиатором и корпусом транзистора. Рекомендуется использовать прокладки из слюды или керамики, а также диэлектрические шайбы под винты и теплопроводящую пасту. В качестве Т1 подойдёт понижающий трансформатор мощностью не менее 150 Вт.

   Рекомендуется использовать трансформатор ТП-190 после его несложной доработки. Доработка трансформатора заключается в том, чтобы, не прибегая к его разборке, отмотать 10 витков каждой секции вторичной обмотки. Для самостоятельного изготовления трансформатора можно рекомендовать сердечник ПЛМ27-40-58. Первичная обмотка должна содержать две секции по 32 витка провода диаметром 2 мм, а вторичная (повышающая) – 700 витков провода диаметром 0,6 мм. Соединения в цепях истоков транзисторов VT4, VT5 первичной обмотки трансформатора Т1, а также конденсатора С8 должны быть выполнены проводом сечением не менее 1,5 кв. мм. 

   Провода, соединяющие преобразователь с источником питания должны иметь сечение не менее 2,5 кв. мм. Резистор R19 устанавливается непосредственно на выводах конденсатора С8, а элементы R19, C9 устанавливаются на клеммах трансформатора Т1. В качестве выключателя SW1 рекомендуется использовать автомат на ток 16 А. 

   Элементы преобразователя, включая печатную плату, рекомендуется закрепить на металлическом шасси, которое следует соединить с «минусом» источника питания. Используемые в преобразователе полевые транзисторы имеют сопротивление открытого канала около 25 МОм, они рассчитаны на довольно большой допустимый ток стока 40 А, поэтому мощность преобразователя может быть увеличена до 250 Вт путем изменения номиналов схемы блокировки и использования соответствующего трансформатора. 

   Настройка инвертора сводится к подбору частотозадающего резистора R1. При отсутствии измерительных приборов частоту формируемого напряжения можно оценить с помощью простого устройства оценки частоты, схема которого приведена на рис. 5. Разъём XР1 подключается к выходу преобразователя, а разъём XР2 – в электросеть 220 В 50 Гц. При этом частота мигания светодиода VD2 соответствует разности частот напряжений преобразователя и электросети. Подбирая резистор R1, следует добиться наиболее редких миганий светодиода.

   Перечень элементов для сборки данного преобразователя:

Позиция   Наименование   Количество

DA1 КР1211ЕУ1 - 1
DA2 78L06 Интегральный стабилизатор 2
VT1,VT2 КТ3107А - 1
VT3 KT3102A - 1
VT4,VT5 IRZ44 Полевой транзистор 2
VD1,VD2 КД522А - 2
VD3 LED 5мм,G Светодиод зелёный 1
VD4 LED 5мм,R Светодиод красный 1
R1 1,1MОм; 1,2МОм; 1,3МОм Требуется подбор 3
R2,R4 3,9 кОм Оранж., белый, красный 1
R3,R13 6,2 кОм Голубой, красный, красный 1
R5 10 кОм Коричн., чёрный, оранж. 1
R6 9,1 кОм Белый, коричн., красный 1
R7 100 кОм Коричн., чёрный, жёлтый 1
R8 2,2 кОм Красный, красный, красный 1
R16 1,8 кОм Коричн, серый, красный 2
R9,R10 0,1 Ом 5 Вт 2
R11 1,0 кОм Коричн., чёрный ., красный 1
R12,R17 620 Ом Голубой, красный , коричн. 2
R18 82 кОм 2 Вт серый, красный, оранжевый 1
R14,R15 100 Ом Коричн., чёрный, коричн. 2
R19 1,2 кОм коричневый, красный, красный 1
C1 1000 пФ - 1
C2,C3 0,1 мкФ - 2
C4 1000мкФ 16В - 1
C5 10 мкФ 16В - 1
C6,C7 0,047 мкФ - 2
C8 10000 мкФ 16В - 1
C9 0,047 мкФ 400В - 1

   В качестве корпуса использован блок питания с персонального компьютера, транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом, КТ209 можно заменить на КТ361 так же с любым буквенным индексом. Стабилизатор напряжения 7805 лучше заменить на отечественный КР142ЕН5А. Резисторы любые, мощностью от 0,125 до 0,25 вт. Диоды подойдут тоже практически любые низкочастотные, например - КД105 или IN4002. Конденсаторы C1 типа К73-11, К10-17В с малым уходом ёмкости при прогреве. Трансформатор был взят от блока питания персонального компьютера, но можно использовать и от старых ламповых телевизоров, например - "Весна" или "Рекорд", важно, чтобы витки, сечение и железо совпадали. С радиодеталями разобрались, теперь, как всё это собрать воедино. Ниже приведу неплохую схему инвертора:

   Этот процесс можно описать так: на микросхеме D1 собран генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых около 200 гц - диаграмма "A". С вывода 8 микросхемы импульсы поступают далее на делители частоты, собранные на элементах D2.1 - D2.2 микросхемы D2. В результате чего на выводе 6 микросхемы D2 частота следования импульсов становится вдвое меньше - 100 гц - диаграмма "B", а на выводе 8 импульсы становятся равным частоте 50 гц - диаграмма "C". С вывода 9 снимаются неинвертируемые импульсы 50 гц - диаграмма "D". 

   На диодах VD1-VD2 собрана логическая схема "ИЛИ". В результате чего взятые с выводов микросхем D1 вывод 8, D2 вывод 6 импульсы образуют на катодах диодов импульс соответствующий диаграмме "E". Каскад на транзисторах V1 и V2 служит для увеличения амплитуды импульсов необходимых для полного открывания полевых транзисторов. Транзисторы V3 и V4, подключенные к выходам 8 и 9 микросхемы D2 поочерёдно открываются, запирая тем самым то один полевой транзистор V5, то другой V6. В результате чего управляющие импульсы формируются так, что между ними существует пауза, из-за чего исключается возможность протекания сквозного тока через выходные транзисторы и значительно повышается КПД. На диаграммах "F" и "G" показаны сформированные импульсы управления транзисторами V5 и V6. Вот так будет выглядеть печатная плата:

   Нам остается только подготовить трансформатор от блока питания. Для этого обмотку на напряжение 220 вольт оставляем, а остальные обмотки удаляются. Поверх этой обмотки наматываются две обмотки проводом ПЭЛ - 2 мм. Для лучшей симметрии их следует намотать одновременно в два провода. При подключении обмоток необходимо учесть фазировку. Полевые транзисторы закрепить через слюдяные прокладки на общий радиатор из алюминия. Правильно собранный инвертор начинает работать сразу после подачи питания. Единственное - бывает необходимость выставить частоту 50-60 гц подбором резистора R1 и конденсатора C1.


Поделитесь полезными схемами


ЧАСЫ БЕГУЩАЯ СТРОКА

   Самодельные электронные часы с термометром и календарём на светодиодах, работающие по принципу бегущей строки. Собраны на основе микроконтроллера PIC18F2550.


ГАУСС ПУШКА - ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
    В последнее время пользователи обращаются с просьбой помочь со схемой преобразователем для Гаусс пуки. На сегодня, единственная схема, которая соответствует всем требованиям - это знаменитая схема Вальдемара.

ПЕРЕМОТКА ТРАНСФОРМАТОРА

   Одно из главных подручных средств в лаборатории радиолюбителя - это конечно же блок питания, а как известно, основа большинства блоков питания - силовой трансформатор напряжения. Иногда в руки попадаются отличные трансформаторы, но после проверки обмоток становится ясно, что нужное нам напряжение отсутствует по причине перегорания первички или вторички.


ПРОСТАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ КВАРТИРЫ

    Сигнализация для квартиры своими руками - автономное питание и герконовый контактный датчик проникновения. Устройство, описанное в статье, предназначено для звуковой сигнализации о проникновении в квартиру через входную дверь.


Схема работы и основные детали сварочного инвертора

Уникальные возможности инверторов и вполне понятная схема сварочного аппарата объясняют тот высокий интерес, который проявляют к ним многие пользователи.

Некоторые из них даже пытаются изготовить аппарат своими руками. Однако для того чтобы собрать сварочный аппарат в домашних условиях необходимо хотя бы приблизительно знать, что представляет собой схема инвертора.

Лишь после изучения схемного решения этого электронного прибора можно будет собрать качественный бытовой инвертор и в случае необходимости самостоятельно отремонтировать его.

Как происходит преобразование

Электрические схемы инверторных устройств от различных производителей могут отличаться небольшими деталями, однако все они работают по одному и тому же алгоритму. Основная задача встроенной электроники во всех случаях сводится к следующему:

  • обеспечить выпрямление входного сетевого напряжения;
  • преобразовать (инвертировать) его в импульсный сигнал относительно высокой частоты;
  • понизить уровень полученного импульсного сигнала до требуемого значения и снова выпрямить его на выходе устройства.

Основная цель этой цепочки – получить постоянный ток величины, необходимой для поддержания сварочного процесса. Причём сделать это нужно так, чтобы используемые в схеме детали позволили снизить габариты и вес всего аппарата в целом.

Поскольку электронный преобразователь состоит из полупроводниковых деталей, то поставленная перед конструкторами задача решается без особых проблем. Инвертор всегда значительно меньше по размерам, чем обычный трансформаторный преобразователь тока.

Однако схема сварочного инвертора значительно сложнее, и собрать ее своими руками с нуля практически невозможно. Можно только использовать готовые части, соединив в общую конструкцию.

Ещё одним достоинством инвертора является возможность электронного регулирования амплитудного значения тока. Это позволяет расширить возможности прибора, варить металл разной толщины, в том числе сваривать достаточно тонкие детали. Причем делать это можно без механических регуляторов, заметно уступающих по надёжности своим электронным аналогам.

Пояснения к работе аппарата

Хорошо знакомые с электроникой специалисты сразу заметят, что рассмотренный принцип преобразования используется в блоках питания большинства современных электронных приборов (в компьютерах, холодильниках, телевизорах и так далее).

Основная особенность электросхем (схемных решений) инверторов – это увеличение частоты переменного сигнала за счёт его преобразования (инвертирования).

Многим неспециалистам не вполне понятно, зачем нужно дважды преобразовывать один и тот же сигнал, сначала выпрямляя его, затем превращать в переменный, а после снова выпрямлять.

Дело в том, что размеры и вес основного узла любого сварочного аппарата – его трансформатора – определяются не только мощностью, но и частотой протекающего через обмотки тока. Чем выше рабочая частота – тем более лёгким и компактным получается сам трансформатор.

Зависимость от частоты достаточно сильна; при её четырехкратном увеличении габариты трансформаторного модуля снижаются вдвое.

Поскольку типовая схема инверторных источников сварочного тока обеспечивает повышение частоты с 50 Герц до 60-80 килогерц –выигрыш в габаритах и весе может оказаться очень существенным.

В итоге получается очень лёгкий и компактный сварочный инвертор, при изготовлении которого расходуется минимум дорогих материалов (включая дефицитную медь).

Сетевой выпрямитель

Особенности работы инвертора предполагают наличие на его входе постоянного сигнала, получаемого путём выпрямления сетевого напряжения 220 Вольт. Выпрямительный модуль состоит из классического диодного мостика и нескольких конденсаторов, обеспечивающих фильтрацию получаемых после выпрямления пульсаций.

К источнику электроэнергии, обеспечивающему электрическим питанием сварочный инвертор, выпрямитель подключён через ещё одну фильтрующую цепочку, защищающую сеть от высокочастотных помех.

Большие рабочие токи выпрямителя сильно нагревают диодный мост, вследствие чего во время работы он нуждается в непрерывном охлаждении. Один из традиционных способов снижения температуры – крепление моста на специальном радиаторе с термическим предохранителем, отключающим схему при его нагреве до 90°.

После подключения резонансного сварочного инвертора к сети, зарядный ток конденсаторов увеличивается настолько, что может вызывать пробой элементов диодного мостика.

Во избежание этого каждый сварочный инвертор должен оборудоваться схемой обеспечения плавного запуска. Для этого в неё вводятся элемент коммутации (реле) и резистор, ослабляющий уровень потребляемого тока в момент включения.

После того как инверторный аппарат выходит на рабочий режим функционирования, реле своими контактами блокирует резистор, отключая его временно от схемы.

Импульсный преобразователь

На выходе выпрямительного модуля увеличенное напряжение 310 Вольт поступает на участок схемы с транзисторами. Они в сварочном инверторе выполняют функцию импульсных ключей.

Основное функциональное назначение транзисторов – обеспечение коммутации подводимого к ним напряжения с целью получения импульсного сигнала прямоугольной формы частотой в диапазоне от 60 до 80 килогерц.

Ключевые транзисторы так же, как и диодные мостики, всегда монтируются на радиаторах, обеспечивающих возможность их постоянного охлаждения. Для защиты этих элементов от перенапряжения в схеме предусмотрены специальные демпферные RC-цепочки. Работу остальных преобразовательных модулей сварочного инвертора стоит рассмотреть отдельно.

Импульсный трансформатор

Важнейшим элементом схемы любого сварочного агрегата, определяющим особенности технологического процесса сварки, является понижающий трансформатор.

В сварочных инверторах он отличается особой компактностью. Другое существенное отличие этого узла от традиционных трансформаторов – наличие ещё одной (дополнительной) выходной обмотки, предназначенной для запитывания схемы управления.

На приёмную обмотку инверторного преобразователя поступает последовательность прямоугольных импульсов величиной порядка 310 Вольт и частотой 60-80 килогерц. При этом наводимое во вторичной обмотке напряжение снижается до 60-70 Вольт (за счёт меньшего количества витков).

Одновременно с этим величина тока в выходных цепях сварочного инвертора возрастает до 110-130 Ампер, после чего ток подвергается окончательному выпрямлению.

Выходное выпрямительное устройство

Сигнал, формируемый высокочастотным трансформатором, должен быть преобразован в постоянный ток, используемый для получения сварочной дуги. Для этого необходим выходной выпрямительный узел.

Его схема построена на основе сдвоенных диодов, отличающихся высоким быстродействием и определяющих максимальный потребляемый ток всего сварочного аппарата. Эти выходные элементы также устанавливаются на охлаждающие радиаторы.

Схема запуска устройства работает так. В момент включения напряжение питания через стабилизаторный блок подаётся на модуль управления и сразу активирует его.

После этого в работу вступают ключевые транзисторы, благодаря чему во вспомогательной обмотке трансформатора начинает действовать переменное напряжение.

Затем оно выпрямляется с помощью диодного мостика и через стабилизатор начинает самостоятельно питать управляющую схему, отключая последнюю от сетевого выпрямителя сварочного инвертора.

Управляющий модуль

Управляющая схема предназначена для координации переключений всех узлов сварочного инвертора. Её основу составляет микросхема с функцией микроконтроллера, осуществляющего широтно-импульсную модуляцию входного сигнала. Основная задача этой схемы – управление переключением инверторных транзисторов, стоящих на её выходе.

Помимо этого, в состав управляющего модуля входит ряд дополнительных элементов, облегчающих процесс формирования импульсного сигнала и управления его параметрами.

Благодаря принципиально иной схеме работы, сварочные аппараты инверторного типа позволяют получать стабильную дугу. Инвертор делает сварку компактной, быстрой и удобной.

Коэффициент полезного действия при этом возрастает почти до 90%, а потребляемая мощность снижается, что приводит к экономии электроэнергии. Применение транзисторов и диодов открывает возможности для развития сварочной техники.

Появляются аппараты с дополнительными функциями, такими, как автоматическое отключение и программирование работы.

Инвертор своими руками в домашних условиях, схемы

В статье вы узнаете как сделать самодельный инвертор, подробно разберем принцип работы данного инвертора, как собрать и протестировать инвертор.

Принцип работы инвертора

Инвертор можно рассматривать как грубую форму ИБП (источник бесперебойного питания). Очевидно, что основное использование инвертора предназначено только для питания обычных электроприборов, таких как фонари и вентиляторы, при сбое питания.

Как следует из названия, основная функция инвертора — инвертировать входное постоянное напряжение (12 В постоянного тока) в гораздо большую величину переменного напряжения (обычно 110 В или 220 В переменного тока).

Прежде чем научиться создавать инвертор, давайте сначала разберемся со следующими основными элементами инвертора и его принципом работы:

Осциллятор : генератор преобразует входной постоянный ток от свинцово-кислотной батареи в колебательный ток или прямоугольную волну, которая подается на вторичную обмотку силового трансформатора. В этой схеме IC 4049 была использована для секции генератора.

Трансформатор : здесь прикладываемое колебательное напряжение повышается в соответствии с соотношением обмоток трансформатора и переменного тока, значительно превышающего входной источник постоянного тока, который становится доступным на первичной обмотке или на выходе инвертора.

Зарядное устройство: во время резервного питания, когда батарея разряжается до значительного уровня, секция зарядного устройства используется для зарядки батареи после восстановления сети переменного тока.

Как построить инвертор

картинка-схема инверторакартинка-схема инвертора

Чтобы четко понять, как построить инвертор, давайте рассмотрим следующие простые детали конструкции:

  • Согласно схеме цепи сначала завершите сборку секции генератора, состоящей из меньших частей и IC. Лучше всего это сделать путем соединения самих компонентов и пайки соединений.
  • Затем установите силовые транзисторы в алюминиевые радиаторы с соответствующим отверстием. Они изготавливаются путем разрезания алюминиевого листа на заданные размеры и сгибания их по краям, чтобы его можно было зажать.
картинка-схема генераторакартинка-схема генератора
  • Не устанавливайте транзисторы непосредственно на радиаторы. Используйте комплект для изоляции слюды, чтобы избежать прямого контакта и короткого замыкания транзисторов между собой и землей.
  • Прикрепите радиатор в сборе к основанию хорошо проветриваемого, прочного, толстого металлического корпуса.
  • Также закрепите силовой трансформатор рядом с радиаторами, используя гайки и болты.
  • Теперь подключите соответствующие точки собранной монтажной платы к силовым транзисторам на радиаторах.
  • Наконец подключите выходы силового транзистора к вторичной обмотке силового трансформатора.
  • Завершите конструкцию, установив и подключив внешние электрические приборы, такие как предохранители, розетки, выключатели, сетевой шнур и входы аккумулятора.
  • Дополнительная отдельная цепь электропитания, использующая 12 В / 3 А трансформатор может быть добавлена внутрь при необходимости зарядки батареи (см. схему).

Описание цепи

Чтобы лучше понять, как построить инвертор, важно узнать, как работает схема, выполнив следующие шаги:

  • Затворы N1 и N2 IC 4049 сконфигурированы как генератор. Он выполняет основную функцию подачи прямоугольных импульсов в секцию инвертора.
  • Затворы N3 — N6 используются в качестве буферов, поэтому схема не зависит от нагрузки.
  • Переменное напряжение от буферной ступени подается на базу усилителей тока транзисторов Т1 и Т2. Эти транзисторы проводят в соответствии с приложенным переменным напряжением и усиливают его до базы выходных транзисторов Т3 и Т4.
  • Эти выходные силовые транзисторы колеблются в полном разгаре, обеспечивая подачу полного напряжения батареи в каждую половину вторичной обмотки попеременно.
  • Это вторичное напряжение индуцируется в первичной обмотке трансформатора и усиливается до 230 В (переменный ток). Это напряжение используется для питания выходной нагрузки.

Процедура тестирования

Вы также можете понять, как построить инвертор, сконцентрировавшись на следующей процедуре тестирования, приведенной в пошаговом порядке ниже:

  • Начните процедуру тестирования, подключив лампу мощностью 100 Вт к выходному разъему инвертора.
  • Вставьте предохранитель на 15 А / 12 В в держатель предохранителя.
  • Наконец, подключите автомобильный аккумулятор 12 В к входам аккумулятора инвертора.
  • Если все соединения выполнены правильно, лампочка 100 Вт должна немедленно загореться.
  • Держите инвертор включенным в течение часа и дайте батарее разрядиться через лампочку.
  • Затем переведите данный тумблер в режим зарядки, проверьте показания счетчика.
  • Измеритель должен указывать зарядный ток батареи.
  • Через некоторое время показания счетчика должны постепенно снижаться до нуля, подтверждая, что батарея полностью заряжена и готова к следующему циклу.
Как работают импульсные преобразователи напряжения (27 схем)

Для преобразования напряжения одного уровня в напряжение другого уровня часто применяют импульсные преобразователи напряжения с использованием индуктивных накопителей энергии. Такие преобразователи отличаются высоким КПД, иногда достигающим 95%, и обладают возможностью получения повышенного, пониженного или инвертированного выходного напряжения.

В соответствии с этим известно три типа схем преобразователей: понижающие (рис. 1), повышающие (рис. 2) и инвертирующие (рис. 3).

Общими для всех этих видов преобразователей являются пять элементов:

  1. источник питания,
  2. ключевой коммутирующий элемент,
  3. индуктивный накопитель энергии (катушка индуктивности, дроссель),
  4. блокировочный диод,
  5. конденсатор фильтра, включенный параллельно сопротивлению нагрузки.

Включение этих пяти элементов в различных сочетаниях позволяет реализовать любой из трех типов импульсных преобразователей.

Регулирование уровня выходного напряжения преобразователя осуществляется изменением ширины импульсов, управляющих работой ключевого коммутирующего элемента и, соответственно, запасаемой в индуктивном накопителе энергии.

Стабилизация выходного напряжения реализуется путем использования обратной связи: при изменении выходного напряжения происходит автоматическое изменение ширины импульсов.

Понижающий импульсный преобразователь

Понижающий преобразователь (рис. 1) содержит последовательно включенную цепочку из коммутирующего элемента S1, индуктивного накопителя энергии L1, сопротивления нагрузки RH и включенного параллельно ему конденсатора фильтра С1. Блокировочный диод VD1 подключен между точкой соединения ключа S1 с накопителем энергии L1 и общим проводом.

 

Принцип действия понижающего преобразователя

 

Рис. 1. Принцип действия понижающего преобразователя напряжения.

 

При открытом ключе диод закрыт, энергия от источника питания накапливается в индуктивном накопителе энергии. После того, как ключ S1 будет закрыт (разомкнут), запасенная индуктивным накопителем L1 энергия через диод VD1 передастся в сопротивление нагрузки RH, Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Повышающий импульсный преобразователь

Повышающий импульсный преобразователь напряжения (рис. 2) выполнен на тех же основных элементах, но имеет иное их сочетание: к источнику питания подключена последовательная цепочка из индуктивного накопителя энергии L1, диода VD1 и сопротивления нагрузки RH с параллельно подключенным конденсатором фильтра С1. Коммутирующий элемент S1 включен между точкой соединения накопителя энергии L1 с диодом VD1 и общей шиной.

Принцип действия повышающего преобразователя

Рис. 2. Принцип действия повышающего преобразователя напряжения.

При открытом ключе ток от источника питания протекает через катушку индуктивности, в которой запасается энергия. Диод VD1 при этом закрыт, цепь нагрузки отключена от источника питания, ключа и накопителя энергии.

Напряжение на сопротивлении нагрузки поддерживается благодаря запасенной на конденсаторе фильтра энергии. При размыкании ключа ЭДС самоиндукции суммируется с напряжением питания, запасенная энергия передается в нагрузку через открытый диод VD1. Полученное таким способом выходное напряжение превышает напряжение питания.

Инвертирующий преобразователь импульсного типа

Инвертирующий преобразователь импульсного типа содержит все то же сочетание основных элементов, но снова в ином их соединении (рис. 3): к источнику питания подключена последовательная цепочка из коммутирующего элемента S1, диода VD1 и сопротивления нагрузки RH с конденсатором фильтра С1.

Индуктивный накопитель энергии L1 включен между точкой соединения коммутирующего элемента S1 с диодом VD1 и общей шиной.

импульсное преобразование напряжения с инвертированием

Рис. 3. Импульсное преобразование напряжения с инвертированием.

Работает преобразователь так: при замыкании ключа энергия запасается в индуктивном накопителе. Диод VD1 закрыт и не пропускает ток от источника питания в нагрузку. При отключении ключа ЭДС самоиндукции накопителя энергии оказывается приложенной к выпрямителю, содержащему диод VD1, сопротивление нагрузки Rн и конденсатор фильтра С1.

Поскольку диод выпрямителя пропускает в нагрузку только импульсы отрицательного напряжения, на выходе устройства формируется напряжение отрицательного знака (инверсное, противоположное по знаку напряжению питания).

Импульсные преобразователи и стабилизаторы

Для стабилизации выходного напряжения импульсных стабилизаторов любого типа могут быть использованы обычные «линейные» стабилизаторы, но они имеют низкий КПД, В этой связи гораздо логичнее для стабилизации выходного напряжения импульсных преобразователей использовать импульсные же стабилизаторы напряжения, тем более, что осуществить такую стабилизацию совсем несложно.

Импульсные стабилизаторы напряжения, в свою очередь, подразделяются на стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией и на стабилизаторы с частотно-импульсной модуляцией. В первых из них изменяется длительность управляющих импульсов при неизменной частоте их следования. Во вторых, напротив, изменяется частота управляющих импульсов при их неизменной длительности. Встречаются импульсные стабилизаторы и со смешанным регулированием.

Ниже будут рассмотрены радиолюбительские примеры эволюционного развития импульсных преобразователей и стабилизаторов напряжения.

Узлы и схемы импульсных преобразователей

Задающий генератор (рис. 4) импульсных преобразователей с нестабилизированным выходным напряжением (рис. 5, 6) на микросхеме КР1006ВИ1 работает на частоте 65 кГц. Выходные прямоугольные импульсы генератора через RC-цепоч-ки подаются на транзисторные ключевые элементы, включенные параллельно.

Катушка индуктивности L1 выполнена на ферритовом кольце с внешним диаметром 10 мм и магнитной проницаемостью 2000. Ее индуктивность равна 0,6 мГн. Коэффициент полезного действия преобразователя достигает 82%.

 

Схема задающего генератора для ИПН

 

Рис. 4. Схема задающего генератора для импульсных преобразователей напряжения.

 

Схема силовой части повышающего ИПН

 

Рис. 5. Схема силовой части повышающего импульсного преобразователя напряжения +5/12 В.

 

Схема инвертирующего ИПН

 

Рис. 6. Схема инвертирующего импульсного преобразователя напряжения +5/-12 В.

Амплитуда пульсаций на выходе не превышает 42 мВ и зависит от величины емкости конденсаторов на выходе устройства. Максимальный ток нагрузки устройств (рис. 5, 6) составляет 140 мА.

В выпрямителе преобразователя (рис. 5, 6) использовано параллельное соединение слаботочных высокочастотных диодов, включенных последовательно с выравнивающими резисторами R1 — R3.

Вся эта сборка может быть заменена одним современным диодом, рассчитанным на ток более 200 мА при частоте до 100 кГц и обратном напряжении не менее 30 В (например, КД204, КД226).

В качестве VT1 и VT2 возможно использование транзисторов типа КТ81х структуры п-р-п — КТ815, КТ817 (рис. 4.5) и р-п-р — КТ814, КТ816 (рис. 6) и другие.

Для повышения надежности работы преобразователя рекомендуется включить параллельно переходу эмиттер — коллектор транзистора диод типа КД204, КД226 таким образом, чтобы для постоянного тока он был закрыт.

Преобразователь с задающим генератором-мультивибратором

Для получения выходного напряжения величиной 30...80 В П. Беляцкий использовал преобразователь с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора с выходным каскадом, нагруженным на индуктивный накопитель энергии — катушку индуктивности (дроссель) L1 (рис. 7).

 

Схема преобразователя напряжения с мультивибратором

 

Рис. 7. Схема преобразователя напряжения с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора.

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 1,0. ..1,5 В и имеет КПД до 75%. В схеме можно применить стандартный дроссель ДМ-0,4-125 или иной с индуктивностью 120.. .200 мкГн.

Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения показан на рис. 8. При подаче на вход каскада управляющих сигналов прямоугольной формы 7777-уровня (5 В) на выходе преобразователя при его питании от источника напряжением 12 В получено напряжение 250 В при токе нагрузки 3...5 мА (сопротивление нагрузки около 100 кОм). Индуктивность дросселя L1 — 1 мГн.

В качестве VT1 можно использовать отечественный транзистор, например, КТ604, КТ605, КТ704Б, КТ940А(Б), КТ969А и др.

 

Схема выходного каскада преобразователя напряжения

 

Рис. 8. Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения.

 

Схема выходного каскада преобразователя напряжения

 

Рис. 9. Схема выходного каскада преобразователя напряжения.

Аналогичная схема выходного каскада (рис. 9) позволила при питании от источника напряжением 28В и потребляемом токе 60 мА получить выходное напряжение 250 В при токе нагрузки 5 мА, Индуктивность дросселя — 600 мкГч. Частота управляющих импульсов — 1 кГц.

В зависимости от качества изготовления дросселя на выходе может быть получено напряжение 150...450 В при мощности около 1 Вт и КПД до 75%.

Преобразователь напряжения на основе КР1006ВИ1

Преобразователь напряжения, выполненный на основе генератора импульсов на микросхеме DA1 КР1006ВИ1, усилителя на основе полевого транзистора VT1 и индуктивного накопителя энергии с выпрямителем и фильтром, показан на рис. 10.

На выходе преобразователя при напряжении питания и потребляемом токе 80...90 мА образуется напряжение 400...425 В. Следует отметить, что величина выходного напряжение не гарантирована — она существенно зависит от способа выполнения катушки индуктивности (дросселя) L1.

 

Преобразователь напряжения на основе КР1006ВИ1

 

Рис. 10. Схема преобразователя напряжения с генератором импульсов на микросхеме КР1006ВИ1.

 

Для получения нужного напряжения проще всего экспериментально подобрать катушку индуктивности для достижения требуемого напряжения или использовать умножитель напряжения.

Схема двуполярного импульсного преобразователя

Для питания многих электронных устройств требуется источник двухполярного напряжения, обеспечивающий положительное и отрицательное напряжения питания. Схема, приведенная на рис. 11, содержит гораздо меньшее число компонентов, чем аналогичные устройства, благодаря тому, что она одновременно выполняет функции повышающего и инвертирующего индуктивного преобразователя.

Схема преобразователя с одним индуктивным элементом 12В

Рис. 11. Схема преобразователя с одним индуктивным элементом.

Схема преобразователя (рис. 11) использует новое сочетание основных компонентов и включает в себя генератор четырехфазных импульсов, катушку индуктивности и два транзисторных ключа.

Управляющие импульсы формирует D-триггер (DD1.1). В течение первой фазы импульсов катушка индуктивности L1 запасается энергией через транзисторные ключи VT1 и VT2. В течение второй фазы ключ VT2 размыкается, и энергия передается на шину положительного выходного напряжения.

Во время третьей фазы замыкаются оба ключа, в результате чего катушка индуктивности вновь накапливает энергию. При размыкании ключа VT1 во время заключительной фазы импульсов эта энергия передается на отрицательную шину питания. При поступлении на вход импульсов с частотой 8 кГц схема обеспечивает выходные напряжения ±12 В. На временной диаграмме (рис. 11, справа) показано формирование управляющих импульсов.

В схеме можно использовать транзисторы КТ315, КТ361.

Преобразователь напряжения со стабильными 30В

Преобразователь напряжения (рис. 12) позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение 30 В. Напряжение такой величины используется для питания варикапов, а также вакуумных люминесцентных индикаторов.

 

Преобразователь напряжения со стабильными 30В схема

Рис. 12. Схема преобразователя напряжения с выходным стабилизированным напряжением 30 В.

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 по обычной схеме собран задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой около 40 кГц.

К выходу генератора подключен транзисторный ключ VT1, коммутирующий катушку индуктивности L1. Амплитуда импульсов при коммутации катушки зависит от качества ее изготовления.

Во всяком случае напряжение на ней достигает десятков вольт. Выходное напряжение выпрямляется диодом VD1. К выходу выпрямителя подключен П-образный RC-фильтр и стабилитрон VD2. Напряжение на выходе стабилизатора целиком определяется типом используемого стабилитрона. В качестве «высоковольтного» стабилитрона можно использовать цепочку стабилитронов, имеющих более низкое напряжение стабилизации.

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии, позволяющий поддерживать на выходе стабильное регулируемое напряжение, показан на рис. 13.

 

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии принципиальная схема

 

Рис. 13. Схема преобразователя напряжения со стабилизацией.

Схема содержит генератор импульсов, двухкаскадный усилитель мощности, индуктивный накопитель энергии, выпрямитель, фильтр, схему стабилизации выходного напряжения. Резистором R6 устанавливают необходимое выходное напряжение в пределах от 30 до 200 В.

Аналоги транзисторов: ВС237В — КТ342А, КТ3102; ВС307В — КТ3107И, BF459—КТ940А.

Понижающие и инвертирующие преобразователей напряжения

Два варианта — понижающего и инвертирующего преобразователей напряжения [4.1] показаны на рис. 14. Первый из них обеспечивает выходное напряжение 8,4 В при токе нагрузки до 300 мА, второй — позволяет получить напряжение отрицательной полярности (-19,4 В) при таком же токе нагрузки. Выходной транзистор ѴТЗ должен быть установлен на радиатор.

Схемы стабилизированных преобразователей напряжения принципиальная схема

Рис. 14. Схемы стабилизированных преобразователей напряжения.

Аналоги транзисторов: 2N2222 — КТЗ117А  2N4903 — КТ814.

Понижающий стабилизированный преобразователь напряжения

Понижающий стабилизированный преобразователь напряжения, использующий в качестве задающего генератора микросхему КР1006ВИ1 (DA1) и имеющий защиту потоку нагрузки, показан на рис. 15. Выходное напряжение составляет 10 В при токе нагрузки до 100 мА.

преобразователь напряжения принципиальная схема

Рис. 15. Схема понижающего преобразователя напряжения.

При изменении сопротивления нагрузки на 1% выходное напряжение преобразователя изменяется не более чем на 0,5%.

Аналоги транзисторов: 2N1613 — КТ630Г, 2N2905 — КТ3107Е, КТ814.

Двухполярный инвертор напряжения

Для питания радиоэлектронных схем, содержащих операционные усилители, часто требуются двухполярные источники питания. Решить эту проблему можно, использовав инвертор напряжения, схема которого показана на рис. 16.

Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов, нагруженный на дроссель L1. Напряжение с дросселя выпрямляется диодом VD2 и поступает на выход устройства (конденсаторы фильтра СЗ и С4 и сопротивление нагрузки). Стабилитрон VD1 обеспечивает постоянство выходного напряжения — регулирует длительность импульса положительной полярности на дросселе.

 

Инвертор напряжения +15/-15 В принципиальная схема

Рис. 16. Схема инвертора напряжения +15/-15 В.

Рабочая частота генерации — около 200 кГц под нагрузкой и до 500 кГц без нагрузки. Максимальный ток нагрузки — до 50 мА, КПД устройства — 80%.

Недостатком конструкции является относительно высокий уровень электромагнитных помех, впрочем, характерный и для других подобных схем.

В качестве L1 использован дроссель ДМ-0,2-200.

Инверторы на специализированных микросхемах

Наиболее удобно собирать высокоэффективные современные преобразователи напряжения, используя специально созданные для этих целей микросхемы.

Микросхема КР1156ЕУ5 (МС33063А, МС34063А фирмы Motorola) предназначена для работы в стабилизированных повышающих, понижающих, инвертирующих преобразователях мощностью в несколько ватт.

На рис. 17 приведена схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5. Преобразователь содержит входные и выходные фильтрующие конденсаторы С1, СЗ, С4, накопительный дроссель L1, выпрямительный диод VD1, конденсатор С2, задающий частоту работы преобразователя, дроссель фильтра L2 для сглаживания пульсаций. Резистор R1 служит датчиком тока. Делитель напряжения R2, R3 определяет величину выходного напряжения.

принципиальная схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5

Рис. 17. Схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Частота работы преобразователя близка к 15 кГц при входном напряжении 12 В и номинальной нагрузке. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 составлял соответственно 70 и 15 мВ.

Дроссель L1 индуктивностью 170 мкГн намотан на трех склеенных кольцах К12x8x3 М4000НМ проводом ПЭШО 0,5. Обмотка состоит из 59 витков. Каждое кольцо перед намоткой следует разломить на две части.

В один из зазоров вводят общую прокладку из текстолита толщиной 0,5 мм и склеивают пакет. Можно также применить кольца из феррита с магнитной проницаемостью свыше 1000.

Пример выполнения понижающего преобразователя на микросхеме КР1156ЕУ5 приведен на рис. 18. На вход такого преобразователя нельзя подавать напряжение более 40 В. Частота работы преобразователя — 30 кГц при UBX=15 В. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 — 50 мВ.

принципиальная схема понижающего преобразователя напряжения на КР1156ЕУ5

Рис. 18. Схема понижающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

 

принципиальная схема

 

Рис. 4.19. Схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Дроссель L1 индуктивностью 220 мкГч намотан аналогичным образом (см. выше) на трех кольцах, но зазор при склейке был установлен 0,25 мм, обмотка содержала 55 витков такого же провода.

На следующем рисунке (рис. 4.19) показана типовая схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5, Микросхема DA1 питается суммой входного и выходного напряжений, которая не должна превышать 40 В.

Частота работы преобразователя — 30 кГц при UBX=5 S; размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 — 100 и 40 мВ.

Для дросселя L1 инвертирующего преобразователя индуктивностью 88 мкГн были использованы два кольца К12x8x3 М4000НМ с зазором 0,25 мм. Обмотка состоит из 35 витков провода ПЭВ-2 0,7. Дроссель L2 во всех преобразователях стандартный — ДМ-2,4 индуктивностью 3 мкГч. Диод VD1 во всех схемах (рис. 17 — 19) должен быть диодом Шотки.

Для получения двухполярного напряжения из однополярного фирмой MAXIM разработаны специализированные микросхемы. На рис. 20 показана возможность преобразования напряжения низкого уровня (4,5...5 6) в двухполярное выходное напряжение 12 (или 15 6) при токе нагрузки до 130 (или 100 мА).

принципиальная схема преобразователя напряжения на МАХ743

Рис. 20. Схема преобразователя напряжения на микросхеме МАХ743.

По внутренней структуре микросхема не отличается от типового построения подобного рода преобразователей, выполненных на дискретных элементах, однако интегральное исполнение позволяет при минимальном количестве внешних элементов создавать высокоэффективные преобразователи напряжения.

Так, для микросхемы МАХ743 (рис. 20) частота преобразования может достигать 200 кГц (что намного превышает частоту преобразования подавляющего большинства преобразователей, выполненных на дискретных элементах). При напряжении питания 5 В КПД составляет 80...82% при нестабильности выходного напряжения не более 3%.

Микросхема снабжена защитой от аварийных ситуаций: при снижении питающего напряжения на 10% ниже нормы, а также при перегреве корпуса (выше 195°С).

Для снижения на выходе преобразователя пульсаций с частотой преобразования (200 кГц) на выходах устройства установлены П-образные LC-фильтры. Перемычка J1 на выводах 11 и 13 микросхемы предназначена для изменения величины выходных напряжений.

Для преобразования напряжения низкого уровня (2,0...4,5 6) в стабилизированное 3,3 или 5,0 В предназначена специальная микросхема, разработанная фирмой MAXIM, — МАХ765. Отечественные аналоги — КР1446ПН1А и КР1446ПН1Б. Микросхема близкого назначения — МАХ757 — позволяет получить на выходе плавно регулируемое напряжение в пределах 2,7...5,5 В.

принципиальная схема низковольтного повышающего преобразователя напряжения

Рис. 21. Схема низковольтного повышающего преобразователя напряжения до уровня 3,3 или 5,0 В.

Схема преобразователя, показанная на рис. 21, содержит незначительное количество внешних (навесных) деталей.

Работает это устройство по традиционному принципу, описанному ранее. Рабочая частота генератора зависит от величины входного напряжения и тока нагрузки и изменяется в широких пределах — от десятков Гц до 100 кГц.

Величина выходного напряжения определяется тем, куда подключен вывод 2 микросхемы DA1: если он соединен с общей шиной (см. рис. 21), выходное напряжение микросхемы КР1446ПН1А равно 5,0±0,25 В, если же этот вывод соединен с выводом 6, то выходное напряжение понизится до 3,3±0,15 В. Для микросхемы КР1446ПН1Б значения будут 5,2±0,45 В и 3,44±0,29 В. соответственно. Максимальный выходной ток преобразователя — 100 мА. Микросхема МАХ765 обеспечивает выходной ток 200 мА при напряжении 5-6 и 300 мА при напряжении 3,3 В. КПД преобразователя — до 80%.

Назначение вывода 1 (SHDN) — временное отключение преобразователя путем замыкания этого вывода на общий провод. Напряжение на выходе в этом случае понизится до значения, несколько меньшего, чем входное напряжение.

Светодиод HL1 предназначен для индикации аварийного снижения питающего напряжения (ниже 2 В), хотя сам преобразователь способен работать и при более низких значениях входного напряжения (до 1,25 6 и ниже).

Дроссель L1 выполняют на кольце К10x6x4,5 из феррита М2000НМ1. Он содержит 28 витков провода ПЭШО 0,5 мм и имеет индуктивность 22 мкГч. Перед намоткой ферритовое кольцо разламывают пополам, предварительно надпилив алмазным надфилем. Затем кольцо склеивают эпоксидным клеем, установив в один из образовавшихся зазоров текстолитовую прокладку толщиной 0,5 мм.

Индуктивность полученного таким образом дросселя зависит в большей степени от толщины зазора и в меньшей — от магнитной проницаемости сердечника и числа витков катушки. Если смириться с увеличением уровня электромагнитных помех, то можно использовать дроссель типа ДМ-2,4 индуктивностью 20 мкГч.

Конденсаторы С2 и С5 типа К53 (К53-18), С1 и С4 — керамические (для снижения уровня высокочастотных помех), VD1 — диод Шотки (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 и др.).

Сетевой блок питания фирмы «Philips»

Преобразователь (сетевой блок питания фирмы «Philips», рис. 22) при входном напряжении 220 В обеспечивает выходное стабилизированное напряжение 12 В при мощности нагрузки 2 Вт.

принципиальная схема сетевого блока питания фирмы Philips

Рис. 22. Схема сетевого блока питания фирмы «Philips».

Источник питания для питания портативных и карманных приемников

Бестрансформаторный источник питания (рис. 23) предназначен для питания портативных и карманных приемников от сети переменного тока напряжением 220 В. Следует учитывать, что этот источник электрически не изолирован от питающей сети. При выходном напряжении 9В и токе нагрузки 50 мА источник питания потребляет от сети около 8 мА.

принципиальная схема ИП для питания портативных и карманных приемников

Рис. 23. Схема бестрансформаторного источника питания на основе импульсного преобразователя напряжения.

Сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом VD1 — VD4 (рис. 4.23), заряжает конденсаторы С1 и С2. Время заряда конденсатора С2 определяется постоянной цепи R1, С2. В первый момент после включения устройства тиристор VS1 закрыт, но при некотором напряжении на конденсаторе С2 он откроется и подключит к этому конденсатору цепь L1, СЗ.

При этом от конденсатора С2 будет заряжаться конденсатор СЗ большой емкости. Напряжение на конденсаторе С2 будет уменьшаться, а на СЗ — увеличиваться.

Ток через дроссель L1, равный нулю в первый момент после открывания тиристора, постепенно увеличивается до тех пор, пока напряжения на конденсаторах С2 и СЗ не уравняются. Как только это произойдет, тиристор VS1 закроется, но энергия, запасенная в дросселе L1, будет некоторое время поддерживать ток заряда конденсатора СЗ через открывшийся диод VD5. Далее диод VD5 закрывается, и начинается относительно медленный разряд конденсатора СЗ через нагрузку. Стабилитрон VD6 ограничивает напряжение на нагрузке.

Как только закрывается тиристор VS1 напряжение на конденсаторе С2 снова начинает увеличиваться. В некоторый момент тиристор снова открывается, и начинается новый цикл работы устройства. Частота открывания тиристора в несколько раз превышает частоту пульсации напряжения на конденсаторе С1 и зависит от номиналов элементов цепи R1, С2 и параметров тиристора VS1.

Конденсаторы С1 и С2 — типа МБМ на напряжение не ниже 250 В. Дроссель L1 имеет индуктивность 1...2 мГн и сопротивление не более 0,5 Ом. Он намотан на цилиндрическом каркасе диаметром 7 мм.

Ширина обмотки 10 мм, она состоит из пяти слоев провода ПЭВ-2 0,25 мм, намотанного плотно, виток к витку. В отверстие каркаса вставлен подстроечный сердечник СС2,8х12 из феррита М200НН-3. Индуктивность дросселя можно менять в широких пределах, а иногда и исключить его совсем.

Схемы устройств для преобразования энергии

Схемы устройств для преобразования энергии показаны на рис. 4.24 и 4.25. Они представляют собой понижающие преобразователи энергии с питанием от выпрямителей с гасящим конденсатором. Напряжение на выходе устройств стабилизировано.

Схема понижающего ПН с сетевым бестрансформаторным питанием

Рис. 24. Схема понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием.

принципиальная схема преобразователя напряжения

 

Рис. 25. Вариант схемы понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием.

В качестве динисторов VD4 можно использовать отечественные низковольтные аналоги — КН102А, Б. Как и предыдущее устройство (рис. 23), источники питания (рис. 24 и 25) имеют гальваническую связь с питающей сетью.

Преобразователь напряжения с импульсным накоплением энергии

В преобразователе напряжения С. Ф. Сиколенко с «импульсным накоплением энергии» (рис. 26) ключи К1 и К2 выполнены на транзисторах КТ630, система управления (СУ) — на микросхеме серии К564.

 

принципиальная схема преобразователя напряжения с импульсным накоплением

Рис. 26. Схема преобразователя напряжения с импульсным накоплением.

Накопительный конденсатор С1 — 47 мкФ. В качестве источника питания используется батарея напряжением 9 В. Выходное напряжение на сопротивлении нагрузки 1 кОм достигает 50 В. КПД составляет 80% и возрастает до 95% при использовании в качестве ключевых элементов К1 и К2 КМОП-структур типа RFLIN20L.

Импульсно-резонансный преобразователь

Импульсно-резонансные преобразователи конструкции к,т.н. Н. М. Музыченко, один из которых показан на рис. 4,27, в зависимости от формы тока в ключе VT1 делятся на три разновидности, в которых коммутирующие элементы замыкаются при нулевом токе, а размыкаются — при нулевом напряжении. На этапе переключения преобразователи работают как резонансные, а остальную, большую, часть периода — как импульсные.

Принципиальная схема импульсно-резонансного преобразователя

Рис. 27. Схема импульсно-резонансного преобразователя Н. М. Музыченко.

Отличительной чертой таких преобразователей является то, что их силовая часть выполнена в виде индуктивно-емкостного моста с коммутатором в одной диагонали и с коммутатором и источником питания в другом. Такие схемы (рис. 27) отличаются высокой эффективностью.

Источник: Шустов М. А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Как сделать солнечную инверторную схему

У нас ограничены природные ресурсы, и мы тоже используем их для производства электроэнергии. Вот почему большое внимание уделяется производству и использованию чистой энергии. Сегодня в этом проекте мы увидим, как электричество может генерироваться солнечным светом, как оно может храниться в форме постоянного тока, а затем, как оно преобразуется в переменный ток для управления бытовыми приборами.

На солнечной электростанции солнечная энергия преобразуется в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических солнечных батарей, а затем генерируемый постоянный ток (постоянный ток) сохраняется в батареях, которые затем преобразуются в переменный ток (переменный ток) солнечными инверторами.Затем этот переменный ток подается в коммерческую электрическую сеть или может напрямую поставляться потребителю. В этом уроке мы покажем, как сделать Small Solar Inverter Circuit для бытовой техники .

Здесь Микросхема SG3524 является основным компонентом для создания солнечного инвертора. Он имеет полную схему управления широтно-импульсным модулятором (ШИМ). Он также имеет все функции для создания регулируемого источника питания. Микросхема SG3524 предлагает улучшенную производительность и требует меньше внешних деталей при создании импульсных источников питания.

Solar Inverter Circuit Block Diagram

SG3524 - Регулирующие широтно-импульсные модуляторы

SG3524 включает в себя все необходимые функции для разработки импульсного регулятора и инвертора. Эта ИС также может быть использована в качестве элемента управления для мощных приложений.

Некоторые из применений микросхемы SG3524:

  • Преобразователи постоянного тока в постоянный с трансформатором
  • Удвоители напряжения без использования трансформатора
  • Приложения для преобразования полярности
  • Методы широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Эта единственная ИС состоит из встроенного регулятора, программируемого генератора, усилителя ошибок, триггера с импульсным управлением, двух незафиксированных проходных транзисторов, компаратора с высоким коэффициентом усиления и схемы ограничения и отключения по току.

IC SG3524

TIP41 Мощный NPN Транзистор

TIP41 - это силовой транзистор NPN общего назначения с высокой скоростью переключения и улучшенным коэффициентом усиления, в основном используемый для приложений линейной коммутации средней мощности. Из-за высокого рейтинга V CE , V CB и V EB , который составляет 40 В, 40 В и 5 В соответственно, мы использовали этот транзистор для схемы инвертора. Кроме того, он имеет максимальный ток коллектора 6А.

Здесь, в этой схеме эти транзисторы используются для , управляющих повышающим трансформатором 12-0-12 .

TIP41 High Power NPN transistor

Требуемый материал

  • SG3254 IC
  • Солнечные панели
  • TIP41 Мощный NPN Транзистор
  • Резисторы (4 Ом, 100 кОм, 1 кОм, 4,7 кОм, 10 кОм, 100 кОм)
  • Конденсаторы (100 мкФ, 0,1 мкФ, 0,001 мкФ)
  • 12-0-12 Step-Up-трансформатор
  • Соединительные провода
  • макет

принципиальная схема

Solar Inverter Circuit Diagram

Solar Inverter Circuit Hardware

Работа солнечной инверторной цепи

Первоначально солнечная панель заряжает аккумуляторную батарею, а затем батарея подает напряжение на схему инвертора.Чтобы узнать больше о зарядке аккумулятора с помощью солнечной панели, следуйте этой схеме. Здесь мы используем RPS вместо аккумуляторной батареи.

Solar Inverter Circuit in action

Цепь состоит из микросхемы SG3524, которая работает с фиксированной частотой, и эта частота определяется 6 -м и 7 -ом выводом IC, то есть RT и CT. RT устанавливает зарядный ток для ТТ, поэтому на ТТ существует линейное линейное напряжение, которое дополнительно подается на встроенный компаратор.

Для обеспечения опорного напряжения в цепи SG3524 имеет встроенный регулятор 5V.Сетевой делитель напряжения создается с помощью двух резисторов 4.7k Ом, который подает опорное напряжение для встроенного усилителя ошибки. Затем усиленное выходное напряжение усилителя ошибки сравнивается с линейным линейным изменением напряжения на ТТ с помощью компаратора, в результате чего создается импульс ШИМ (широтно-импульсная модуляция).

Этот ШИМ далее подается на выходные транзисторы через триггер с импульсным управлением. Этот триггер импульсного рулевого управления синхронно переключается на выходе встроенного генератора.Этот импульс генератора также действует как импульс гашения, чтобы гарантировать, что оба транзистора никогда не включаются одновременно во время переходов. Значение CT контролирует длительность импульса гашения.

Теперь, как видно на принципиальной схеме, контакты 11 и 14 подключены к транзисторам TIP41 для возбуждения повышающего трансформатора. Когда выходной сигнал на выводе 14 ВЫСОКИЙ, транзистор Т1 включается, и ток течет от источника к земле через верхнюю половину трансформатора.И когда выходной сигнал на выводе 11 ВЫСОКИЙ, транзистор Т2 включается, и ток течет от источника к земле через нижнюю половину трансформатора. Поэтому мы получаем переменный ток на выходной клемме повышающего трансформатора.

,Сварочный инвертор

SMPS | Схемы собственного производства

Если вы ищете вариант замены обычного сварочного трансформатора, сварочный инвертор - лучший выбор. Сварочный инвертор удобен и работает от постоянного тока. Текущий контроль поддерживается через потенциометр.

Автор: Dhrubajyoti Biswas

Использование топологии с двумя переключателями

При разработке сварочного инвертора я применил прямой инвертор с топологией с двумя переключателями. Здесь входное напряжение линии проходит через фильтр электромагнитных помех, сглаживая его с большой емкостью.

Однако, поскольку импульс тока включения имеет тенденцию быть высоким, необходимо наличие цепи плавного пуска. Поскольку переключение включено, и конденсаторы первичного фильтра заряжаются через резисторы, мощность дополнительно обнуляется путем включения реле.

В момент переключения питания используются IGBT-транзисторы, которые затем подаются через управляющий трансформатор с передним затвором TR2 с последующим формированием цепи с помощью регуляторов IC 7812.

Использование IC UC3844 для управления ШИМ

Схема управления, используемая в этом сценарии, - UC3844, которая очень похожа на UC3842 с пределом ширины импульса до 50% и рабочей частотой до 42 кГц.

Цепь управления питается от вспомогательного источника питания 17 В. Из-за высоких токов в обратной связи по току используется трансформатор Tr3.

Напряжение чувствительного регистра 4R7 / 2W более или менее равно токовому выходу. Выходной ток может дополнительно контролироваться потенциометром P1. Его функция заключается в измерении пороговой точки обратной связи, а пороговое напряжение на выводе 3 UC3844 составляет 1 В.

Одним из важных аспектов силового полупроводника является то, что он нуждается в охлаждении, и большая часть выделяемого тепла отводится в выходных диодах.

Верхний диод, состоящий из 2-х DSEI60-06A, должен выдерживать ток в среднем 50А и потери до 80 Вт.

Нижний диод, то есть STTh300L06TV1, также должен иметь средний ток 100 А и потери до 120 Вт. С другой стороны, общая максимальная потеря вторичного выпрямителя составляет 140 Вт. Выходной дроссель L1 дополнительно соединен с отрицательной шиной.

Это хороший сценарий, поскольку радиатор не имеет высокочастотного напряжения. Другой вариант - использовать диоды FES16JT или MUR1560.

Однако важно учитывать, что максимальный ток, протекающий по нижнему диоду, в два раза больше, чем ток верхнего диода.

Расчет потерь IGBT

По сути, расчет потерь IGBT является сложной процедурой, поскольку помимо проводящих потерь коммутационные потери также являются еще одним фактором.

Также каждый транзистор теряет около 50 Вт. Мост выпрямителя также теряет мощность до 30 Вт и устанавливается на тот же радиатор, что и IGBT, вместе с диодом сброса UG5JT.

Существует также возможность замены UG5JT на FES16JT или MUR1560. Потеря мощности диодов сброса также зависит от способа построения Tr1, хотя потеря меньше по сравнению с потерей мощности от IGBT. Мост выпрямителя также приводит к потере мощности около 30 Вт.

Кроме того, при подготовке системы важно помнить о масштабировании максимального коэффициента загрузки сварочного инвертора. Основываясь на измерении, вы можете быть готовы выбрать правильный размер датчика обмотки, радиатора и т. Д.

Еще один хороший вариант - добавить вентилятор, так как он будет контролировать тепло.

Принципиальная электрическая схема

Детали обмотки трансформатора

Переключающий трансформатор Tr1 обмотан двумя ферритовыми сердечниками EE, и они оба имеют центральную секцию колонки 16x20 мм.

Таким образом, общее поперечное сечение составляет 16x40 мм. Следует позаботиться о том, чтобы в зоне ядра не было воздушного зазора.

Хорошим вариантом было бы использовать первичную обмотку на 20 витков, обмотав ее 14 проводами по 0.Диаметр 5 мм.

Вторичная обмотка с другой стороны имеет шесть медных полос 36x0,55 мм. Трансформатор прямого привода Tr2, который спроектирован на малой паразитной индуктивности, следует процедуре трехфазной обмотки с тремя витыми изолированными проводами диаметром 0,3 мм и обмотками 14 витков.

Секция сердечника изготовлена ​​из h32 с диаметром средней колонны 16 мм и не оставляет зазоров.

Трансформатор тока Tr3 выполнен из дросселей подавления электромагнитных помех. В то время как первичный имеет только 1 ход, вторичный ранен с 75 ходами 0.4 мм проволока.

Важной проблемой является сохранение полярности обмоток. В то время как L1 имеет ферритовый сердечник EE, средняя колонна имеет поперечное сечение 16x20 мм с 11 витками медной полосы 36x0,5 мм.

Кроме того, общий воздушный зазор и магнитная цепь установлены на 10 мм, а его индуктивность составляет 12 мкГн куб.

Обратная связь по напряжению на самом деле не мешает сварке, но, безусловно, влияет на потребление и потерю тепла в режиме ожидания. Использование обратной связи по напряжению очень важно из-за высокого напряжения около 1000В.

Кроме того, ШИМ-контроллер работает с максимальным рабочим циклом, что увеличивает уровень потребляемой мощности, а также нагревательных компонентов.

310 В постоянного тока может быть извлечено из сети 220 В после выпрямления через мостовую сеть и фильтрации через пару электролитических конденсаторов 10 мкФ / 400 В.

Источник питания 12 В может быть получен из готового блока адаптера 12 В или построен дома с помощью информации, предоставленной здесь :

Алюминиевая сварочная цепь

Этот запрос был передан мне одним из преданных читателей этого блога мистерХосе. Вот детали требования:

Мой сварочный аппарат Fronius-TP1400 полностью функционален, и я не заинтересован в изменении его конфигурации. Эта машина, которая имеет возраст, является первым поколением инверторных машин.

Это базовое устройство для сварки покрытым электродом (сварка MMA) или газом вольфрамовой дугой (сварка TIG). Переключатель позволяет выбор.

Это устройство обеспечивает только постоянный ток, это очень подходит для сварки большого количества металлов.

Существует несколько металлов, таких как алюминий, из-за его быстрой коррозии при контакте с окружающей средой необходимо использовать пульсирующий переменный ток (прямоугольная волна от 100 до 300 Гц), что способствует устранению коррозии в циклах с инвертированной полярностью и поверните плавление в циклах прямой полярности.

Существует мнение, что алюминий не окисляется, но это неправильно, что происходит в тот момент, когда в нулевой момент, когда он вступает в контакт с воздухом, образуется тонкий слой окисления, который с тех пор сохраняет его от следующих последующих окисление.Этот тонкий слой усложняет сварочную работу, поэтому используется переменный ток.

Мое желание - сделать устройство, которое будет подключено, между клеммами моего сварочного аппарата постоянного тока и горелки, чтобы получить этот переменный ток в горелке.

Это то, где у меня возникают трудности, в момент создания этого преобразователя CC в AC. Я увлекаюсь электроникой, но не специалистом.

Так что я прекрасно понимаю теорию, я смотрю на ИС HIP4080 или аналогичную таблицу данных и вижу, что ее можно применить к моему проекту.

Но моя большая трудность состоит в том, что я не делаю необходимый расчет значений компонентов. Может быть, есть какая-то схема, которую можно применить или адаптировать, я не нахожу ее в интернете и не знаю, где искать, поэтому и прошу вашей помощи.

Конструкция

Для того, чтобы сварочный процесс мог устранить окисленную поверхность алюминия и обеспечить эффективный сварочный шов, существующий сварочный стержень и алюминиевая пластина могут быть интегрированы со ступенью привода полного моста , как показано ниже:

Rt, Ct можно рассчитать методом проб и ошибок, чтобы получить колебания мошек на любой частоте между 100 и 500 Гц.Для точной формулы вы можете обратиться к этой статье.

Th 15В вход может быть подан от любого адаптера 12В или 15В переменного тока в постоянный.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема цепи инвертора переменного тока с напряжением от 12 В до 220 В от

Мы все время сталкиваемся с перебоями в питании в наших домах или офисах. В то время мы обычно используем генератор или инвертор . Электрогенераторы используют бензин или дизельное топливо в качестве топлива, и они шумят. Мы не будем обсуждать генераторы здесь. Здесь речь пойдет об инверторе. Инверторы управляют питанием от батарей постоянного тока , например, от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Эти инверторы сейчас повсеместно используются.Этот тип может использоваться для приложений средней мощности. Но для приборов большой мощности наиболее предпочтительны генераторы.

Наиболее распространенный тип инвертора, который мы видим в повседневной жизни, - это ИБП (источник бесперебойного питания) . Мы используем ИБП для поддержания работы ПК (персонального компьютера) в случае отключения электроэнергии. ИБП поддерживает подачу энергии, пока не разрядится батарея.

ИБП

- это система, которая преобразует постоянный ток в переменный. Таким образом, ИБП принимает мощность постоянного тока батареи в качестве входа и дает мощность переменного тока в качестве выхода.Сегодня мы собираемся построить 100 Вт 12 В постоянного тока в 220 В переменного тока . Эта схема проста и очень полезна.

Необходимые компоненты:

  • +12 В аккумулятор
  • 47 кОм резистор
  • конденсатор 1000 мкФ (2 шт.)
  • 4700 мкФ конденсатор
  • горшок 10 кОм, резистор 1 кОм (2 шт.)
  • резистор 10к (2шт)
  • диоды In5408 (2 шт.)
  • CD4047 IC
  • 4,7 мкФ конденсатор
  • Понижающий трансформатор (220 В - 12 В - 0-12 В (центральный отвод)) (10 А)
  • IRF540N MOSFET (2 шт.)
  • Провода

12v-0-12v 10Amp Понижающий трансформатор:

12v-0-12v 10amp step down transformer

IRF540N MOSFET следует использовать с радиатором, не используйте MOSFET без надлежащего радиатора, без них MOSFET не может стоять.MOSFET здесь - это n-канальное расширение MOSFET.

Также используйте хороший провод. Если вы используете проволоку малого сечения, у вас будут потери, а при больших нагрузках они станут очень горячими и сгорят.

IRF540N MOSFET

Объяснение схемы:

Схема 100-ваттного преобразователя постоянного тока в переменный приведена ниже. Мы использовали EasyEDA для рисования этой принципиальной схемы и рассмотрели учебное пособие «Как использовать EasyEDA для рисования и моделирования контуров».Вы также можете преобразовать эту принципиальную схему в схему печатной платы, как мы объяснили в руководстве EasyEDA, и построить этот проект на печатной плате.

Рабочее объяснение:

Ядром схемы является CD4047, чип ; этот чип здесь работает как нестабильный мультивибратор . Таким образом, чип генерирует тактовые импульсы с частотой 50 Гц. Эта частота выбирается конденсатором C2 и резистором R1. Период времени для сигнала дается как:

Т = 4.71 R1 * C2.

Теперь, чтобы получить частоту (1 / T) 50 Гц, нам нужно поиграть с указанными выше числами. Мы можем выбрать емкость в качестве постоянной и играть с сопротивлением для соответствующей частоты. Но если у вас нет осциллографа, чтобы настроить горшок на точное сопротивление, выберите ёмкость как 4.7 мкФ и сопротивление как 1 кОм. Это дает частоту 47 Гц, которая отлично подойдет для простых нагрузок. Если вы хотите получить точную частоту, вам нужно точно выбрать сопротивление.

Таким образом, микросхема генерирует тактовые импульсы, эти импульсы передаются в N-MOSFET для управления трансформатором.Трансформатор увеличивает напряжение от 12 до 230 В. Таким образом, каждый раз, когда импульс достигает логического элемента MOSFET, мы будем иметь полупериод 220 В на выходе. В следующем импульсе второй MOSFET срабатывает для второго полупериода 220В. Таким образом, при включении и выключении двух полевых МОП-транзисторов на частоте 50 Гц мы будем иметь выходной цикл 50 Гц с напряжением 220 В на стороне трансформатора.

Итак, мы сделали схему инвертора переменного тока напряжением от 12 В до 220 В .

,

Простые схемы синусоидальных инверторов

Ищете простые схемы синусоидальных инверторов, которые можно настроить в соответствии с вашими потребностями? Следующие идеи могут помочь вам в достижении ваших целей.

Синусоидальный инвертор - это устройство, которое преобразует постоянный ток (батареи, аккумуляторы) в переменный ток (обычно 220 В 50 Гц или синусоидально или с поправкой). Наш общий аварийный источник питания, общий аккумулятор постоянного тока в 220 В переменного тока. Проще говоря, инвертор - это устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный ток.

Инвертор является очень хорошим выбором, будь то в отдаленной деревне, или в поле, или в случае отключения электроэнергии. Чаще всего в машинном отделении будет использоваться источник питания ИБП. В случае внезапного отключения электроэнергии преобразователь постоянного тока ИБП может быть преобразован в переменный ток для использования компьютером, чтобы предотвратить внезапное отключение питания из-за потери данных. ,

В этой статье будут представлены две относительно простые схемы синусоидальных инверторов. И это показывает, что заинтересованные друзья могут учиться, сделать это самостоятельно, чтобы сделать инвертор, действительно очень чувство выполненного долга.Одним из них является более распространенная принципиальная схема инвертора.

Выше сравнительно легко создать принципиальную электрическую схему инвертора, вы можете 12V DC напряжение питания инвертора 220V сетевое напряжение, цепь от BG2 и BG3 состоит из мультигармонического генератора для продвижения, а затем BG1 и BG2 привод для управления BG6 и BG7 работают. Цепь колебаний от группы источников питания BG5 и DW, так что выходная частота может быть более стабильной. В производстве трансформатора может использоваться обычно используемый двойной 12В выходной сетевой трансформатор.В соответствии с необходимостью выбрать соответствующую емкость батареи 12 В.

Ниже приведена электрическая схема высокоэффективного синусоидального инвертора, схема с питанием от батареи 12 В. Сначала с двойным напряжением модуля напряжения для блока питания операционного усилителя. Можно выбрать ICL7660 или MAX1044. Операционный усилитель 1 генерирует 50 Гц синусоидальной волны в качестве опорного сигнала. Операционный усилитель 2 в качестве инвертора. ОУ 3 и ОУ 4 в качестве гистерезисного компаратора. Фактически, операционный усилитель 3 и переключатель 1 составляют пропорциональный импульсный источник питания.Операционный усилитель 4 и переключатель 2 одинаковы. Частота его переключения нестабильна. В операционном усилителе 1 выходной сигнал имеет положительную фазу, операционный усилитель 3 и переключатель работают. В это время выход операционного усилителя 2 имеет отрицательную фазу. В это время операционный усилитель 4 имеет положительный входной потенциал (постоянная 0), чем отрицательный входной потенциал, поэтому выходная постоянная 1 операционного усилителя 4 отключается. В ОУ 1 выход отрицательной фазы, противоположный. Это позволяет двум переключателям работать попеременно.

Когда опорный сигнал, чем сигнал обнаружения, то есть операционный усилитель 3 или 4 отрицательного входного сигнала, чем положительный входной сигнал выше небольшого значения, выход компаратора равен 0, трубка переключателя разомкнута, а затем обнаружение Сигнал быстро увеличивается, когда сигнал обнаружения по сравнению с опорным сигналом выше небольшого значения, выход компаратора 1 отключается.Следует отметить, что компаратор имеет положительную обратную связь, когда схема переворачивается, что является характеристикой гистерезисного компаратора. Например, при условии, что опорный сигнал ниже, чем сигнал обнаружения, опорный сигнал сразу выше, чем сигнал обнаружения, в определенный момент, поскольку их различия близки друг к другу. Это «определенное значение» влияет на частоту переключения. Это ниже частота.

C3, C4 роль состоит в том, чтобы пропускать частоту тока свободного хода коммутатора и более низкую частоту сигнала 50 Гц для создания большего импеданса.С5 рассчитывается по формуле: 50 =. L обычно 70H, лучшее время для проведения теста. Так что С составляет около 0,15 мкм. Соотношение R4 и R3 должно быть строго равно 0,5, большое искажение формы волны значительно, маленький не может начаться, но будет довольно большим, а не маленьким. Максимальный ток трубки переключателя: I == 25A.

Существующий инвертор, есть два вида прямоугольных и синусоидальных волн. Выходной сигнал прямоугольной формы высокой эффективности инвертора, для использования синусоидальной мощности конструкции электрических приборов, в дополнение к небольшому количеству электрических приборов не применяются к большинству электрических приборов применимы, выходной синусоидальный инвертор не Есть такие недостатки, но есть неэффективные недостатки, как выбрать это нужно основываться на своих собственных потребностях.

Схема синусоидального инвертора с использованием Bubba Oscillator

В следующей статье рассматриваются способы построения схемы синусоидального инвертора с использованием Bubba Oscillator

Долгожданный инвертор синусоидальной волны с помощью BUBBA-генератора может быть распознан с помощью следующих точек:
Стадия, состоящая из двух 555 интегральных микросхем, настроена как генераторы ШИМ, где IC1 формирует генератор прямоугольных импульсов для ШИМ, в то время как IC2 формирует моностабильный генератор ШИМ в отношении входа модуляции, подаваемого на его вывод 5.
Вход модуляции синусоидальной волны на выводе 5 IC2 достигается путем использования генератора BUBBA, созданного с использованием четырех операционных усилителей от ИС LM324.
Произведенные синусоидальные импульсы устанавливаются с точностью 50 Гц и передаются на вывод 5 IC2 через общий коллектор BJT для еще большей обработки.
50 Гц для генератора Bubba размещается путем точного выбора R с помощью следующей формулы:

Перед тем, как учиться строить схему инвертора синусоидальной волны с помощью генератора Bubba, важно изучить кое-что о генераторе BUBBA

Генератор Bubba является уникальной формой фазового генератора.Идея использует 4 уровня, чтобы обеспечить невероятно устойчивую выходную частоту.

Доступность интегральных микросхем с четырьмя операционными усилителями делает процесс исполнения особенно легким. Каждый из 4-х операционных усилителей имеет соответствующую внешнюю RC-сеть для чипа.

Все эти сети добавляют сдвиг периода 45, чтобы получить общий сдвиг фазы 180, что, безусловно, требуется для позиционирования ответа в функции передачи в колебании. Приобретение 4 уровней также помогает поддерживать скорость изменения периода относительно времени, адекватно сокращенную для лучшей эффективности и баланса.

Как только сигнал пройдет через каждый операционный усилитель, выражение обратной связи (B на диаграмме на рисунке 1), вероятно, будет 1/4

Учитывая, что нам нужна подлинная часть ответа, A * B, из чтобы уравнение переноса стало сравнимым с одним, коэффициент усиления генератора Bubba должен быть равен 4. Генератор Bubba будет использовать преимущества операционных усилителей в топологии буферизации, чтобы избежать нагрузки между каждым операционным усилителем.

Стабильность частоты становится намного лучше на каждом последующем уровне.

Возможно, вы сможете настроить частоту на предыдущих этапах схемы, однако это может повлиять на эффективность. Например, общее гармоническое искажение после второй ступени может быть намного хуже по сравнению с четвертой ступенью.

В различных других программах, если более допустимое общее гармоническое искажение допустимо в макете, касание в предыдущей позиции может помочь вам сэкономить место и затраты, учитывая, что существенно меньше компонентов будет необходимо.

Простая схема инвертора чистой синусоидальной волны 500 ВА

Давайте попытаемся разработать предлагаемую простую схему инвертора чистой синусоидальной волны 500 ВА детально со следующими фактами: IC2 и IC3, в частности, разработаны в форме шага генератора ШИМ.

IC2 формирует высокочастотный генератор, необходимый для переключения сигнала ШИМ, который обрабатывается IC3.

Для работы с колебаниями IC2 требуется, чтобы IC3 подавался через сравнительную инструкцию синусоидальной волны на выводе № 5 или через управляющий вход правого IC 555.

Учитывая, что получение синусоидальной волны несколько сложнее по сравнению с треугольной волны, треугольник был одобрен, потому что он выглядел намного легче, тем не менее, работает в значительной степени аналог синусоидальной волны.

IC1 подключен как генератор треугольных волн, чей результат в конечном итоге применяется к выводу № 5 IC3 для построения ожидаемого среднеквадратичного синуса, аналогичного его выводу № 3.

Несмотря на это, вышеуказанные уточненные сигналы ШИМ должны модулироваться в двухтактной версии конструкции, чтобы сигналы могли заряжать трансформатор переменным рабочим током.

Это может потребоваться для создания вторичной сети, состоящей из одинаково положительных и отрицательных полупериодов.

IC 4017 вводится в основном для включения этой функции.

Микросхема генерирует последовательный выходной сигнал от своего вывода № 2 до контакта № 4, от контакта № 7 до контакта № 3 и возврата к контакту № 2, в соответствии почти со всеми сторонами восходящего импульса на контакте № 14. Этот импульс создается на выходе IC2, который в основном определяется с частотой 200 Гц, чтобы гарантировать, что на выходах IC4017 будет 50 Гц на всем протяжении последовательности от вышеупомянутых выводов.

Штырь № 4 и штырь № 3 специально игнорируются, поскольку для создания «мертвой зоны» вокруг затворов устанавливаются соответствующие транзисторы / мошки, подключенные к соответствующим выходам IC4017.

Это мертвое время обеспечивает то, что опоры ни в коем случае не включаются коллективно, возможно, даже на наносекунду в периоды переключения, тем самым гарантируя благополучие гаджетов.

Работающие положительные выходы на выводах № 2 и 7 активируют соответствующие помехи, которые затем заставляют трансформатор насыщаться источником переменного тока, включенным в определенную обмотку.

Это приводит к появлению приблизительно 330+ В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора.

Тем не менее, это напряжение вполне может быть прямоугольной волной с чрезмерным среднеквадратичным значением, если его нельзя обработать с помощью ШИМ от IC3.

Транзистор T1 вместе с его коллекторным диодом применяется с импульсами ШИМ таким образом, что Т1 в этой точке работает, и заземляет базовые напряжения на выходных клеммах в соответствии с информацией ШИМ.

Это способствует получению выходных данных, которые могут быть точным воспроизведением примененной полностью оптимизированной подачи ШИМ ..... создание абсолютно вытравленного синусоидального сигнала переменного тока.

Объясненная схема инвертора чистой синусоидальной волны 500 ВА обладает другими преимуществами, например, схемой изменения выходного напряжения вручную.

Пара транзисторов BC108 размещена для регулирования степени напряжения коммутации затвора усилителей, базовый ток этих конкретных транзисторов исходит от крошечной измерительной обмотки на трансформаторе, которая подает требуемые данные измерения выходного напряжения на транзисторы.

В случае, если выходное напряжение должно превысить ожидаемую нормальную интенсивность, базовое напряжение вышеупомянутых транзисторов можно было бы перестроить и сократить, отрегулировав предустановку 5K, что приведет к снижению проводимости мосфитов, в конечном итоге выпрямляя вывод переменного тока в предпочтительные границы.

Транзистор BD135 вместе со своим базовым стабилитроном обеспечивает стабилизированное напряжение для задействованной электроники для обеспечения постоянного выходного сигнала ШИМ от соответствующих микросхем.

Используя IRF1404, являясь мощными, инвертор способен выдавать чистую синусоидальную волну примерно от 300 до 5000 Вт.

Представлено Рави Сингхом

Было обнаружено несколько недостатков и недостатков при тщательной проверке вышеуказанных деталей схемы. Импровизированная схема (надеюсь) представлена ​​ниже.

Вышеупомянутая схема инвертора чистой синусоидальной волны 500 ВА может быть еще более усовершенствована с использованием функции автоматической коррекции выхода, как указано ниже. Это выполняется введением стадии оптопары LED / LDR.

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о