Преобразователь напряжения 12 220 в 50 гц. Радиосхемы схемы электрические принципиальные

Простой и достаточно надежный преобразователь напряжения можно изготовить буквально за час, при этом, не имея особых навыков в электронике. Сделать такой преобразователь напряжения натолкнули вопросы пользователей, связанные с ранней версией ПН. Этот преобразователь достаточно простой, но имел один недостаток - рабочая частота. В той схеме выходная частота была значительно выше сетевых 50 Герц, это ограничивает область применения ПН. Новый преобразователь лишен этого недостатка. Он, как и прежний преобразователь, предназначен для повышения автомобильных 12 Вольт до уровня сетевого напряжения. При этом, задающий генератор преобразователя генерирует сигнал с частотой порядка 50 Герц. Приведенная схема может развивать выходную мощность до 100ватт (во время экспериментов до 120ватт). Микросхема CD4047 очень широко применяется радиоэлектронной аппаратуре и стоит достаточно дешево. Она содержит мультивибратор-автогенератор, который имеет логику управления.

Самый распространенный и недорогой источник питания для плагинов, который вы увидите, - это штекер с подключаемым трансформатором. Всякий раз, когда вы покупаете какую-то бытовую электронику, вы получите один из них. Эти ребята повсюду - все виды напряжения и номинальные токи. Они доступны для продажи в любом магазине, но есть некоторые важные вещи, на которые нужно следить! Один из них заключается в том, что выходное напряжение не будет 9 В из коробки, этот рейтинг напряжения - это всего лишь минимальный выход для текущий рейтинг.

А также на выходе будет много пульсаций! Прежде чем мы поговорим именно об этих парнях, давайте вернемся к тому времени, когда инженерам пришлось строить свои источники питания голыми руками! Чтобы использовать его, половина будет подключена к стене. Трансформатор функционировал двумя способами: один из них занимал опасное высокое напряжение и преобразовывал его в гораздо более безопасное низкое напряжение, второе - с обеих сторон. Это сделало его еще более безопасным, потому что не было никакой возможности, чтобы горячая линия появлялась в вашей электронике и, возможно, приводила вас в норму.

На выходе трансформатора использованы дросселя и конденсатор, импульсы после фильтра уже становятся похожими на синусоиду, хотя на затворах полевых ключей они прямоугольные. Мощность преобразователя можно повысить в разы, если использовать драйвер для усиления сигнала и несколько пар выходных каскадов. Но нужно учесть, что в таком случае нужен мощный источник питания и соответственно трансформатор. В нашем случае преобразователь развивает более скромную мощность.
Монтаж делался на макетной плате исключительно для демонстрации схемы. Трансформатор на 120 ватт уже имелся в наличии. Трансформатор имеет две полностью идентичные обмотки на 12 вольт. Для получения указанной мощности (100-120 ватт) обмотки должны быть рассчитаны на 6-8 Ампер, в моем случае обмотки рассчитаны на ток 4-5 Ампер. Сетевая обмотка стандартная, на 220 Вольт. Ниже параметры ПН.

Мы используем условный символ для обозначения трансформатора, его две катушки внутри, которые вытягиваются, схематический символ будет иметь одинаковое количество катушек с обеих сторон, поэтому используйте здравый смысл и любые схематические индикаторы, которые помогут вам разобраться в том, что первичный и вторичный!

Сторона с серебряной полосой соответствует стороне символического символа, на которую указывает «стрелка» в диодном символе. Это - единственное направление, которое может протекать ток. Затем выход прерывается пополам, так что напряжение только положительно.

Входное напряжение - 9...15 В (номинал 12 Вольт)
Выходное напряжение - 200...240 Вольт
Мощность - 100...120Вт
Частота выходного тока 50...65Гц

Хорошей новостью является то, что теперь это только положительное напряжение, что означает, что он надежно помещает на него конденсатор. Конденсатор сглаживает напряжение, вынимая комки, как то, как пружинные удары в автомобиле или на горном велосипеде уменьшают ухабистость дороги. Конденсаторы отлично справляются с этим, но большие конденсаторы, которые хороши в этом, могут не выдерживать отрицательных напряжений - они взорвутся!

Поскольку напряжение очень неравномерно, нам нужен действительно большой электролитический конденсатор. Ну, но грубая формула, которую вы хотите иметь в виду. Для полуволнового выпрямителя частота составляет 60 Гц. Текущая ничья - это то, насколько актуально ваш проект, максимум. Напряжение пульсаций заключается в том, сколько пульсаций будет на выходе, с которым вы готовы жить, и размер конденсатора находится в Фарадах.

Сама схема не нуждается в пояснении, поскольку особо нечего пояснять. Номинал затворных резисторов не критичен и может отклонятся в широких пределах (0,1-800Ом).
В схеме использованы мощные N-канальные полевые ключи серии IRFZ44, хотя можно использовать и более мощные - IRF3205, выбор полевиков не критичен.

Так что скажем, что у нас есть ток 50 мА и максимальное напряжение пульсации 10 мВ, с которым мы готовы жить. Это массивный и дорогой конденсатор. По этой причине редко бывает, что напряжение пульсации составляет 10 мВ. Его более распространено, чтобы увидеть, может быть, 100 мВ пульсации, а затем какой-то другой метод, чтобы уменьшить пульсацию, такую ​​как линейный чип регулятора.

Вам не нужно запоминать эту формулу, но вы должны помнить следующее: когда ток повышается, а конденсатор остается тем же, пульсация поднимается. Если ток идет вверх, и вы хотите, чтобы пульсация была одинаковой, конденсатор также должен увеличиваться.



Такой преобразователь смело может быть использован для запитки активных нагрузок, в случае сбоев сетевого напряжения.
В ходе работы, транзисторы не перегреваются, даже при нагрузке в 60 ватт (лампа накаливания) транзисторы холодные (при долговременной работе, температура не поднимается более 40°С. При желании можно использовать небольшие теплоотводы для ключей.

В принципе, выпрямитель с полной волной лучше, чем полуволна! Так почему же говорить о полуволновых выпрямителях? Ну, потому что они полезны для нескольких других целей. На этот раз мы заглянем внутрь, разрезая его пополам! Мы можем полностью вытащить его, чтобы увидеть детали печатной платы.

Вау, так это выглядит действительно знакомым, не так ли? Слева направо вы можете видеть провода, которые входят в трансформатор от вилки, выход трансформатора имеет два силовых диода на нем и большой конденсатор. Вы можете быть немного озадачены двумя диодами - не должно быть четырех для полноволнового выпрямителя? Оказывается, если у вас есть специальный трансформатор с «центральным краном», вы можете уйти с использованием только двух диодов Так что это действительно полный волновой выпрямитель, только один с трансформатором с центральным краном.

В. ПОЛЯКОВ, г. Москва
Журнал Радио, 2000 год, №3

Некоторые бытовые приборы импортного производства требуют напряжения питания частотой 60 Гц. В часах, например, эта частота используется как образцовая для задающего генератора. Чтобы обеспечить их нормальную работу, автор статьи предлагает использовать несложный преобразователь для получения напряжения питания искомой частоты.

Настенные адаптеры на основе трансформаторов не предназначены для точных выходов. Во-первых, трансформатор, если вы помните, выполнен из катушек из проволоки. Катушки по большей части действуют как индукторы, но у них все еще есть небольшое сопротивление. Еще одна вещь, которая приводит к потерям, - это то, что металлическое ядро ​​трансформатора становится менее эффективным по мере увеличения количества проходящего тока. В целом существует много неэффективности, которые выходной сигнал колеблется.

Как правило, выход может быть выше, чем в два раза выше номинального напряжения при потреблении менее 10 мА тока. При 35 Ом напряжение падает до 7 В! Поскольку сопротивление становится все меньше и меньше, ток становится все выше и выше, а падение напряжения. Вы также можете увидеть увеличение пульсаций по мере увеличения тока.

Возникла проблема: привезенные знакомыми из Америки красивые настольные электронные часы с будильником и радиоприемником требуют питания 110 В 60 Гц. При подключении к сети через купленный уже в России адаптер неизвестного производства, но с надписью - "Input: 220 V 50 Hz. output: 110 V 60 Hz" часы функционируют, однако отстают на 10 минут в час. Радиоприемник работает нормально. Что делать?

Пока мы рисуем менее 200 мА, напряжение будет выше, чем 9В. Причина в том, что повсюду вы смотрите на эти бородавки, которые «не регулируются» и, следовательно, крайне подозрительны. Вы просто не можете доверять им, чтобы дать вам напряжение, которое вы хотите!

Вы не должны выходить и покупать поставку трансформатора 5 В, как и выше, и просто вставлять мощность в ваш микроконтроллер - вы его уничтожите! Итак, вот что вы должны делать всегда. Всегда проверяйте свой блок питания на мультиметр, чтобы узнать, какое максимальное напряжение. Предположим, что напряжение будет уменьшаться по мере того, как вы набираете больше и больше тока. Предположим, что напряжение может быть в два раза выше, чем вы ожидаете. . Хотя это интересная идея, есть несколько причин, по которым они этого не делают.

"Вскрытие" показало, что часы используют питающую сеть как источник сигнала образцовой частоты, а в адаптере нет ничего, кроме трансформатора и выключателя. В полном соответствии с частотой сети часы "насчитывают" в час не 60. а только 50 минут.

Для решения проблемы были определены следующие пути: встроить в часы генератор частотой 60 Гц или изготовить преобразователь не только напряжения, но и частоты питания. Учитывая отсутствие схемы часов и нежелание портить чужую вещь, пришлось выбрать второй путь, тем более, что даже при самой яркой индикации времени и максимальной громкости приемника требовалась мощность не более 1.5 Вт.

Один из них заключается в том, что вложенный адаптер стены будет перегреваться. Но, в конце концов, это, вероятно, для простоты производства. Фабрика, которая делает настенные вилки, составляет 100 тысяч тысяч в предсказуемых размерах и расценках, в каждой стране есть много заводов, чтобы сделать правильные штекерные наборы для напряжения на стене и штепсельной вилки. В настоящее время есть силовые разъемы с коммутационным режимом, которые решают большую часть этой проблемы. Они тоньше и легче трансформаторов, и у них почти нет проблем с нагревом, поэтому они могут иметь точные выходы, которые не меняются.

Схема разработанного устройства приведена на рисунке

Преобразование выполняется в два этапа: сначала напряжение сети 220 В выпрямляют диодным мостом VD1-VD4, затем из полученного постоянного напряжения формируют переменное частотой 60 Гц. Задающий генератор собран на "часовой" микросхеме К176ИЕ5 (DDI), содержащей собственно генератор и двоичные делители частоты. В стандартном включении с кварцевым резонатором на 32768 Гц на выводе 5 этой микросхемы получают импульсы частотой 1 Гц. Чтобы увеличить ее до 60 Гц, нужно во столько же раз увеличить частоту кварцевого резонатора: 32768*60= 1966080 Гц. Можно использовать резонаторы и на частоты 983040 или 30720 Гц. если выходной сигнал снимать соответственно с выводов 4 или 1 микросхемы.

Но поскольку цены на запчасти и сборку снижаются, они гораздо более популярны, чем они были еще 10 лет назад. Коммунальная сеть снабжает вас электричеством переменного тока. Прямой электрический ток протекает в одном направлении. Другими словами, это адаптер питания.

Инвертор должен удовлетворять требованиям

Он используется для подачи солнечной энергии в дом, подключенный к сетке, и для подачи избыточной энергии обратно в коммунальную сеть. Выбрать инвертор; вы должны сначала определить свои потребности. Где используется инвертор? Инверторы доступны для использования в зданиях, для транспортных средств для отдыха, катеров и переносных приложений. Будет ли оно каким-то образом связано с сеткой? Электрические условные обозначения и стандарты безопасности отличаются для различных применений, поэтому им не импровизируйте.

Питают микросхему DDI через простейший параметрический стабилизатор из стабилитрона VD5 и резистора R5.

Полученный сигнал прямоугольной формы частотой 60 Гц управляет электронным ключом на транзисторах VT1. VT2, включенных по последовательной двухтактной схеме. В первом полупериоде, когда уровень напряжения на выходе DDI высокий, ток подключенной к розетке XS1 нагрузки течет от точки соединения конденсаторов С2 и СЗ к минусовому выводу конденсатора С2 через резистор R9. диод VU6 и открытый транзистор VT2. Транзистор VT1 в это время закрыт, так как к его эмиттерному переходу приложено закрывающее напряжение около 0,6 В, падающее на диоде VD6 Конденсатор СЗ заряжается, а С2 - разряжается.

Мощность - «Непрерывный» и «Вспышка»

Более высокая система напряжения имеет меньший ток, что делает систему проводки дешевле и проще. В Европе, Южной Америке и большинстве других мест она составляет 230 вольт при 50 Гц. Сколько нагрузки может обрабатывать инвертор? Его выходная мощность оценивается в Вт. Существует два уровня мощности - непрерывный рейтинг и рейтинг перенапряжений. Непрерывный означает количество энергии, с которой инвертор может работать в течение неопределенного периода времени. Когда инвертор рассчитан на определенное количество ватт, это число обычно относится к его непрерывному рейтингу. «Энергия перенапряжения» указывает на способность обрабатывать мгновенную перегрузку в течение нескольких секунд, чтобы обеспечить более высокую мощность, необходимую для запуска определенных типов устройств и приборов.

Во втором полупериоде уровень напряжения на выходе DDI низкий и транзистор VT2 закрыт. Но транзистор VT1 открыт, так как в цепи его базы течет ток. создаваемый приложенным к резистору R7 напряжением на конденсаторе Сб. От плюсового вывода конденсатора СЗ через открытый транзистор VT1 ток течет через нагрузку уже в противоположном направлении, заряжая конденсатор С2 и разряжая СЗ. Если бы "вольтодобавки" (конденсатора С6) не было, для полного открывания транзистора VT1 пришлось бы уменьшить во много раз сопротивление резисторов R6 и R7. А транзистор VT2. когда он открыт, оказался бы дополнительно нагружен током, протекающим через эти резисторы.

Нагрузки, требующие «перенапряжения» для запуска

Резистивные типы нагрузок не требуют дополнительной мощности для запуска. Их стартовая мощность такая же, как и их мощность. Некоторые нагрузки, такие как асинхронные двигатели и устройства с инерционным двигателем с высокой инерцией, изначально потребуют очень большой пусковой или «импульсной» мощности, чтобы начать с отдыха. Как только они начали двигаться и достигли своей номинальной скорости, их потребляемая мощность сводится к нормальной мощности. Всплеск может длиться до 5 секунд. Производители спецификации приборов и устройств указывают только на потребляемую мощность.

В установившемся режиме напряжения на конденсаторах С2 и СЗ равны между собой, а на выходе преобразователя - переменное напряжение часто той 60 Гц прямоугольной формы амплитудой 150 В (половина выпрямленного). Казалось бы. задача решена Но хотя амплитуда синусоиды с эффективным значением ПО В и близка к 150 В. прямоугольного напряжения такой амплитуды для питания конкретных часов оказалось многовато. Пришлось принимать меры, чтобы его несколько понизить и сгладить. Для этого предназначены резистор R9 и конденсатор С5. емкость которого подобрана так, чтобы образовать с первичной обмоткой имеющегося в часах трансформатора питания колебательный контур, настроенный на частоту 60 Гц. В результате сглаживаются крутые фронты выходного напряжения и немного уменьшается ток, потребляемый часами.

Требуемая импульсная мощность должна быть угадана в лучшем случае. Ниже «Калибровка преобразователя для нагрузок, требующих пуска». Если инвертор не может эффективно подавать импульсную мощность, он может просто отключиться, а не запускать устройство. Если мощность перенапряжения инвертора минимальна, ее выходное напряжение будет падать во время всплеска. Это может привести к затемнению света в доме и иногда может привести к краху компьютера.

Любая слабость в батарее и кабелях к инвертору еще больше ограничит ее возможность запуска двигателя. Банк батарей, который является малорослым, в плохом состоянии или имеет корродированные соединения, может быть слабым звеном в цепи питания. Кабели инвертора и соединительные кабели аккумуляторной батареи должны быть правильно установлены.

Последний момент надо пояснить подробнее, известно, что любой трансформатор потребляет некоторый реактивный (индуктивный) ток. идущий на намагничивание его магнитопровода. Присоединяя параллельно первичной обмотке конденсатор, мы создаем в проводах питания еще один реактивный ток. но емкостный, противофазный индуктивному. Реактивные токи компенсируются, и устройство потребляет только активный ток. зависящий от нагрузки. Это достигается при равенстве реактивных сопротивлений конденсатора и первичной обмотки - резонансе. Конечно, намагничивающий реактивный ток трансформатора никуда не исчезает, просто он теперь циркулирует в контуре, а но в подводящих проводах. При подключении трансформатора непосредственно к сети такие "мелочи", может быть, и не имеют значения, но когда ток отдают "живые" транзисторы, отнюдь не большой мощности, снижение его весьма полезно.

Калибровка преобразователя для нагрузок, требующих пуска

Соблюдайте следующее руководство, чтобы определить непрерывную мощность инвертора для питания нагрузок, требующих пускового всплеска. Эта очень короткая продолжительность может оказаться недостаточной для запуска нагрузок на двигателе, которые могут потребовать до 5 секунд для завершения пускового процесса. Следовательно, для калибровки преобразователя используйте только постоянную мощность этого инвертора.

Мощность микроволновой печи обычно относится к мощности приготовления. Электрическая мощность, потребляемая микроволновой печью, будет примерно в 2 раза выше, чем при нагревании. «Напряжение питания» преобразователя должно быть в 2 раза больше электрической мощности. Обратите внимание, что импульсная мощность микроволны не превышает нагрузку на двигатель и, следовательно, можно считать, что импульсная мощность инвертора определяет достаточную мощность для запуска пусковой импульсной мощности.

Практически конденсатор С5 был подобран по минимуму тока, показываемого авометром. включенным последовательно в разрыв одного из сетевых проводов. Без конденсатора ток составил около 25. а с конденсатором емкостью 0.25 мкФ - менее 15 мА.

О деталях преобразователя. Подстроечный конденсатор С1 керамический КПК-М. Он служит для регулировки хода часов. Конденсатор С4 - любой малогабаритный керамический. Его устанавливают непосредственно около микросхемы. Конденсаторы С5 и С6 могут быть любого типа на напряжение не менее 160 В. Емкость оксидных конденсаторов фильтра С2. СЗ может быть и больше указанной. Все резисторы МЛТ номинальной мощностью не менее указанной на схеме. Диоды годятся любые выпрямительные с максимальным выпрямленным током не менее 50... 100 мА и обратным напряжением не менее 300 В. Транзисторы также можно выбрать другие, но допустимые коллекторный ток и напряжение должны быть не меньше, чем у КТ604А.

Эскиз печатной платы не приводится, поскольку ее размеры и расположение деталей во многом зависят от их типов и конструкции корпуса. Автор собрал преобразователь в корпусе от зарядного устройства ЗУ-Д-0.1 с сетевой пилкой (она использована в качестве ХР1). На одной из торцевых стенок корпуса необходимо установить розетку XS1 под импортную сетевую вилку с плоскими контактами. После небольшой доработки подходит розетка дли радиотрансляционной сети. В корпусе следует предусмотреть несколько отверстий для вентиляции, а на транзисторы лучше надеть небольшие теплоотводы в виде пружинящих "звездочек" из листовой латуни - все-таки при круглосуточной работе транзисторы, хоть и не сильно, но нагреваются.

Налаживание преобразователя сводится к описанному выше подбору емкости конденсатора С5 и установке подстроечным конденсатором С1 точного значения частоты задающего генератора Если имеется цифровой частотомер, это можно сделать достаточно быстро, присоединив его к выводу 12 микросхемы К176ИЕ5, в противном случае придется следить за ходом часов.

Учитывая гальваническую связь преобразователя с питающей сетью и имеющееся в его цепях напряжение 300 В. при налаживании следует соблюдать меры электробозопасности.



Статьи по теме: