Инвертор 12/
220В 500 Вт с модифицированной синусоидой
Инвертор предназначен для организации резервного питания от автомобильной бортовой сети или альтернативного источника постоянного тока вроде солнечной батареи (при условии наличия промежуточного аккумулятора и зарядно-питающего устройства, обеспечивающего стабильное напряжение зарядки данного аккумулятора).
Основными отличиями данной схемы инвертора от многих вариантов, предложенных в различных радиолюбительских изданиях являются:
- Использование готового низкочастотного силового трансформатора с одной низковольтной обмоткой и без отводов от её середины. Что наиболее выгодно с точки зрения выбора готового трансформатора.
- Ступенчатое импульсное напряжение, поступающее на низковольтную обмотку трансформатора создает на высоковольтной обмотке напряжение наиболее близкое по форме к синусоиде.
 |
| Рисунок 1. |
Принципиальная схема показана на Рисунке 1. На Рисунке 2 приводится график формирования выходного напряжения. На низковольтную обмотку трансформатора поступает ступенчатое напряжение, форма которого видна на Рисунке 2. Это напряжение возбуждает обмотку трансформатора и на индуктивности его высоковольтной обмотки происходит интеграция данного ступенчатого напряжения, в напряжение по форме наиболее близкое к синусоидальному.
 |
| Рисунок 2. |
Для того чтобы в инверторе можно было использовать трансформатор с одной низковольтной обмоткой, его выходной каскад выполнен по мостовой двухтактной схеме. Это позволяет отказаться от отвода в низковольтной обмотке, но ведет к двухкратному увеличению числа выходных транзисторов.
Выходной каскад состоит из двух двухтакных выходных каскадов на разноструктурных мощных ключевых полевых транзисторах с низким сопротивлением открытого канала. Для увеличения мощности каждое плечо составлено из двух полевых транзисторах, включенных параллельно. Можно еще более увеличить мощность, используя большее число включенных параллельно полевых транзисторов.
Мощные ключевые МДП-транзисторы с минимальным сопротивлением открытого канала, статически, обладают бесконечным сопротивлением затвора, поскольку затвор у них изолированный, но динамически играет большую роль емкость затвора, на зарядку которой в процессе переключения транзистора может возникать существенный импульс тока, способный повредить выходы логических микросхем, при непосредственном управлении. Поэтому для управления полевыми транзисторами используются промежутоные ключи на биполярных транзисторах VT1-VT3 и VT12-VT14.
Транзистор VT1 управляет транзисторами VT4 и VT5. Это Р-канальные полевые транзисторы, поэтому для их открывания требуется подача на затвор напряжения, отрицательного относительно истока. Между затвором и истоком включен резистор R3, уменьшающий сопротивление цепи затвора и обеспечивающий разрядку емкости затвора. Транзистор VT1 при открывании подает на затвор отрицательное напряжение (относительно плюса питания). Так образом, при подаче напряжения высокого логического уровня через R2 на базу транзистора VT1 происходит открывание транзисторов VT4 и VT5.
Транзисторы VT6 и VT7 — N-канальные, поэтому для их открывания требуется подача на затвор положительного, относительно общего минуса, напряжения. При этом, открывать их надо так же, — логической единицей. По этому на транзисторах VT2 и VT3 сделан каскад, управляющий транзисторами VT6 и VT7, но не инвертирующий сигнал управления. Так образом, при подаче напряжения высокого логического уровня через R4 на базу транзистора VT2 происходит открывание транзисторов VT6 и VT7.
Аналогичным образом происходит управление и полевыми транзисторами VT8-VT11 второго плеча мостового выходного каскада. Транзистор VT12 при открывании подает на затворы VT8 и VT9 отрицательное напряжение (относительно плюса питания). Так образом, при подаче напряжения высокого логического уровня через R7 на базу транзистора VT12 происходит открывание транзисторов VT8 и VT9.
На транзисторах VT13 и VT14 сделан каскад, управляющий транзисторами VT10 и VT11, но не инвертирующий сигнал управления. Таким образом, при подаче напряжения высокого логического уровня через R9 на базу транзистора VT14 происходит открывание транзисторов VT10 и VT11.
Генератор управляющих импульсов выполнен на цифровых микросхемах D1 и D2. Элементы D1.1 и D1.2 микросхемы D1 образуют мультивибратор, генерирующий импульсы частотой 200 Гц (частота в четыре раза выше частоты выходного переменного напряжения, снимаемого с высоковольтной вторичной обмотки трансформатора Т1). Частота устанавливается с помощью конденсатора С1 и резистора R1.
Импульсы 200 Гц с выхода D1.2 поступают на счетный вход счетчика D2 на микросхеме C4017. Это десятичный счетчик, состояния выходов которого изменяются последовательно согласно числу входных импульсов. Счет счетчика ограничен соединением выводов 15 и 10. При поступлении на его вход 4-го импульса единица с вывода 10 поступает на вывод 15 и сбрасывает счетчик в нулевое положение.
И так, с приходом первого (после сброса) импульса на вход счетчика D2, на его выходе «1» (вывод 2) появляется логическая единица. Она поступает на базы транзисторов VT1 и VT14. В результате открываются транзисторы VT4-VT5 и VT10-VT11. Левый, по схеме, конец низковольтной обмотки трансформатора Т1 соединяется с плюсом питающего напряжения, а правый (по схеме) — с минусом.
Затем на вход D2 приходит второй импульс и на его выходе «2» устанавливается единица. При этом на всех остальных выходах — ноль. Соответственно все транзисторы закрыты, на обмотке трансформатора нуль напряжения.
С приходом третьего импульса появляется логическая единица на выводе 7 D2. Это приводит к открыванию транзисторов VT6-VT9. Теперь правый (по схеме) конец низковольтной обмотки трансформатора Т1 подключен к плюсу питания, а левый (по схеме) к минусу.
С четвертым импульсом счетчик возвращается в нулевое положение и все транзисторы закрыты. На обмотке трансформатора нуль напряжения.
Далее, все повторяется.
Фактическая выходная мощность, конечно же, в основном зависит от мощности используемого трансформатора. Это должен быть силовой трансформатор на 50 Гц, причем его низковольтная обмотка на 12 В (или 24 В) должна быть основной, той самой на которой и выдается вся выходная мощность трансформатора.
Фактически, при указанных на схеме транзисторах мощность может быть до 700 Вт. Полевые транзисторы должны быть на радиаторах, обеспечивающих эффективный теплоотвод.
Мощность можно существенно увеличить, пропорционально увеличив количество параллельно включенных полевых транзисторов. Здесь, практически нет ограничений, разумеется и трансформатор потребуется соответствующий.
Если мощность не планируется более 200 Вт можно выходной каскад сделать на одиночных транзисторах.
Если синусоидальность выходного напряжения не имеет существенного значения можно сделать инвертор по упрощенной схеме. На Рисунке 3 показана схема инвертора мощностью 150 Вт с выходным напряжением, по форме менее похожим на синусоиду. Тем не менее, такой инвертор можно использовать для питания многих электроприборов и даже электронных приборов с импульсными источниками питания.
 |
| Рисунок 3. |
Упрощение коснулось формирователя импульсов, — теперь это обычный мультивибратор, генерирующий противофазные импульсы частотой 50 Гц на выходах D1.3 и D1.4. На одном такте единица на выходе D1.3 и ноль на выходе D1.4. Соответственно, открываются транзисторы VT3 и VT7. На другом такте единица на выходе D1.4 и ноль на выходе D1.3. Открываются транзисторы VT5 и VT8.
Проще стал и выходной каскад, — теперь меньше биполярных транзисторов. Полевых то же меньше, но при желании повысить мощность их можно включить параллельно по два или три.
Источник
Тема: Авто преобразователь на 500 ватт
Опции темы
Авто преобразователь на 500 ватт
Я все таки решился изменить главный пост темы и расписать все о сборке данного ИИП.
Итак мощность которую я хотел получить от преобразователя, а в последствии и получил — 500 W. Напряжение на выходе равно +-27 V. Оно обусловлено напряжением питания TDA8924TH.
Весь процесс начался с расчетов трансформатора. У меня в наличии были следующие кольца:
- 50х30х20 материал N87
- 45х28х12 материал M2000
Мне сразу объяснили, что для моих требований как раз подходит колечко отечественного производства — 45х28х12 материал M2000. Почитав темы с подобными разработками, выяснил, что для моей мощности необходимо по два транзистора IRF3205 в плече. В качестве ШИМ контроллера взял проверенную временем микросхему — TL494. Частоту задающего генератора, равную 55 кГц взял исходя из материала ферритового кольца.
Ну вот — все данные для расчета трансформатора у нас есть, можно приступать к расчету. Для расчета трансформатора я использовал программу Excellent IT(http://forum.vegalab.ru/showthread.p. ов-и-дросселей), разработанную Starichkom, за что ему большое СПАСИБО. В результате расчетов вот, что у меня получилось:
Далее предстоял процесс намотки трансформатора — если честно, это самое нелюбимое мое занятие. Выслушав на форуме все рекомендации по намотке, понял (не сразу конечно ), что первой на кольцо нужно наматывать вторичную обмотку. Это связано с тем, что первичная обмотка обычно состоит из 4+4 витков, и если ее намотать первой, то равномерно расположить на ней вторичную обмотку уже не получится.
Перед намоткой острые грани кольца необходимо обточить, чтобы исключить факт повреждения лаковой изоляции на медной проволоке. Я бы еще посоветовал обмотать само кольцо несколькими слоями лакоткани для большей надежности. Именно так я и поступил.
После намотки трансформатора нужно было определится с электрической схемой преобразователя. В качестве драйвера, переключающего силовые транзисторы было решено применить IR2113. Выходной ток данной микросхемы 2 A — этого достаточно для переключения IRF3205. Также необходимо было организовать защиту от КЗ и перегрузки. С этим вопросом мне помог strannicmd. Принцип работы системы защиты заключается в том, что считается падение напряжения на полевых транзисторах. Входные электролитические конденсаторы были взяты LOW ESR. Их количество (10 штук) взято с учетом потребляемого тока при номинальной нагрузке. В моем преобразователе этот ток составил порядка 45 A, а один такой конденсатор может отдать в нагрузку 4,74 A. Вот и считайте Выходные диоды нужно брать минимум с двухкратным запасом по току и напряжению — я взял MBR20100CT (20 A/100V). И вот в результате всевозможных доработок имеем следующую электрическую схему преобразователя:
Далее началась разработка печатной платы. Первые мои попытки создания печатной платы, как вы уже наверное догадались, оказались неудачными. Более менее нормальная работа пошла после того, как Starichok показал мне как нужно организовать разводку «силовой» части. Основная идея состоит в следующем:
- Все дорожки должны быть как можно короткими и широкими насколько это возможно
- Все конденсаторы(LOW ESR) должны находиться как можно ближе к транзисторам
- Земля драйвера должна быть расположена как можно ближе к земле силовых транзисторов
В результате всеобщих усилий вот такой вот шедевр получился на выходе:
Далее началось непосредственно изготовление печатной платы. Для изготовления ПП я использую фоторезистивную технологию. Благодаря такой технологии, печатные платы в итоге получаются отличного качества. Минимальная ширина дорожек и расстояние между дорожками может доходить до 0.15 мм — это мой личный рекорд.
Затем я приступил к сборке преобразователя. На сборку ушло пару дней — это с учетом перекуров, учебы. В результате получился вот такой девайс
Ну вот вобщем то и все)))
Последний раз редактировалось Andrey_RTF; 12.12.2012 в 20:07 .
Источник
Простой инвертор 12-220В
Предлагаю схему преобразователя напряжения (инвертора) 12/220В (мощность до 500 Ватт), питающегося от аккумулятора напряжением 12В, который может пригодиться в автомобиле и быту для освещения, для питания телевизора, небольшого холодильника и т.п. Схема собрана на двух микросхемах 155-ой серии и шести транзисторах. В выходном каскаде применены полевые транзисторы, обладающие очень малым сопротивлением в открытом состоянии, благодаря чему повышается КПД преобразователя и отпадает необходимость в установке их на радиаторы слишком большой площади.
Разберёмся с работой схемы: (см. диаграмму и схему). 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.
Правильно собранный преобразователь начинает работать сразу после подачи питания. При наладке следует подключить к выходу устройства частотомер и выставить частоту 50-60 Гц подбором резистора R1, а при необходимости конденсатором C1.
О деталях
Транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом, КТ209 можно заменить на КТ361 с любым буквенным индексом. Стабилизатор напряжения KA7805 заменим на отечественный КР142ЕН5А. Резисторы любые мощностью 0,125. 0,25 вт. Диоды практически любые низкочастотные например КД105, IN4002. Конденсатор C1 типа К73-11, К10-17В с малым уходом ёмкости при прогреве. Трансформатор взят от старого лампового чёрно-белого телевизора например: «Весна», «Рекорд». Обмотка на напряжение 220 вольт остаётся, а остальные обмотки удаляются. Поверх этой обмотки наматываются две обмотки проводом ПЭЛ — 2,1мм. Для лучшей симметрии их следует намотать одновременно в два провода. При подключении обмоток следует учесть фазировку. Полевые транзисторы закреплены через слюдяные прокладки на общий радиатор из алюминия, площадью поверхности не менее 600 кв.см.
Источник
