Cela n'a probablement aucun sens de dire que l'utilisation d'un convertisseur de tension de 12 à 220 volts est une exigence déterminée par certains réseaux basse tension utilisés dans la vie quotidienne moderne. Et ce n'est pas seulement une question d'éclairage. Bien entendu, l’option la plus simple consiste à acheter un tel appareil. Mais de nombreux électriciens débutants se demandent si c'est possible et si oui, comment fabriquer un convertisseur de 12 à 200 volts de leurs propres mains ? Examinons ce problème et décrivons le circuit de l'appareil basé sur une base d'éléments moderne. Certes, le schéma sera le plus simple avec un nombre minimum de composants et de pièces.
Commençons par le fait qu'il existe depuis longtemps des systèmes basés sur l'utilisation de batteries de voiture conventionnelles. Premièrement, cela est pratique lorsqu’il s’agit de conditions de terrain où vous devez obtenir une charge de 12 V. Deuxièmement, le dispositif du convertisseur lui-même est assez simple. Il est basé sur un générateur contrôlant des transistors de haute puissance. Ceux-ci, à leur tour, comme on dit, « font vibrer » le transformateur installé à la sortie du circuit.
Mais cet appareil avait un problème. Pour contrôler des transistors puissants, il était nécessaire d'assembler ce qu'on appelle une cascade, qui comprend des transistors de puissance moyenne et faible. Autrement dit, l'appareil lui-même a augmenté en taille, et pas seulement à cause de la cascade. Pour refroidir toute cette structure, il a fallu installer un radiateur assez impressionnant.
Comment sont les choses maintenant
La base d'éléments moderne permet aujourd'hui de simplifier au minimum la conception décrite ci-dessus.
- Pour ce faire, vous devrez d'abord remplacer le générateur volumineux par un microcircuit spécial de la marque KR1211EU1. Veuillez noter que ce microcircuit est produit dans le pays, vous ne trouverez pas d'analogues étrangers.
- Au lieu d'interrupteurs de puissance, il est préférable d'utiliser des transistors IRL2505, ils sont puissants et sont utilisés dans les circuits électriques des voitures. D'ailleurs, leur résistance est de 0,008 Ohm, ce qui n'est pas comparable aux contacts mécaniques.
Diagramme de connexion
Voici un schéma pour assembler un convertisseur de tension 12 220 de vos propres mains :
En principe, le circuit est assez simple, il ne sera donc pas difficile de l'assembler. Mais je voudrais attirer l'attention sur certaines nuances.
Le circuit KR1211EU1 a deux sorties : directe (sur la figure, elle est indiquée par la position « 4 ») et inverse (position « 6 »). Le signal sur ces deux sorties est suffisant pour contrôler les interrupteurs de puissance. Dans le même temps, les clés elles-mêmes ne s'ouvrent que sous l'influence d'une impulsion de haut niveau. Lorsque le convertisseur fonctionne, un niveau bas se forme entre le microcircuit et les interrupteurs d'alimentation ou, comme l'appellent les experts, une « pause ». C'est à court terme, mais c'est suffisant pour maintenir les deux transistors en position fermée. Pourquoi est-ce nécessaire ? Il n'y a qu'un seul objectif : exclure l'apparition du courant dit traversant, qui apparaît si les deux clés sont ouvertes en même temps.
Il existe désormais plusieurs positions sur le système lui-même.
- Chaîne R1-C1 – définit la fréquence du générateur lui-même. La chaîne R2-C2 est l'élément de départ.
- Le transformateur « T1 » et deux transistors IRL2505 (dans le schéma, ils sont désignés par VT1 et VT2) créent un étage de sortie push-pull. La résistance des transistors étant négligeable, il n'y a pratiquement aucune dissipation de puissance lorsque les interrupteurs sont ouverts, même si le courant dans le réseau est élevé. Par conséquent, les radiateurs ne peuvent pas être installés dans un convertisseur de ce type, dont la puissance ne dépasse pas le paramètre 200 watts.
- Dans ce cas, les transistors peuvent traverser eux-mêmes un courant constant allant jusqu'à 104 A et un courant impulsionnel allant jusqu'à 360 A. Cela permet à son tour d'utiliser un transformateur d'une puissance de 1 000 watts dans le convertisseur. Autrement dit, avec une tension réseau de 220 volts, vous pouvez supprimer une charge de 400 W.
En fait, il s'avère que n'importe quel transformateur doté de deux bobines de 12 volts peut être installé dans un convertisseur 12-220 de ce type. Mais dans ce cas, vous devrez prendre en compte le rapport entre la puissance de l'appareil lui-même et la puissance du réseau consommateur, ce rapport doit être de 2,5. C'est-à-dire que le convertisseur doit avoir une puissance 2,5 fois supérieure à celle de l'ensemble des consommateurs.
Analyse détaillée
Le circuit contient un stabilisateur qui alimente la puce A1. Il se compose d'une chaîne : R3-VD1-C3, tandis que tout appareil similaire avec un indicateur de stabilisation de 8-10 volts peut être utilisé comme diode Zener (VD1).
Veuillez noter que les condensateurs C4 et C5 sont installés en parallèle. Si vous ne les trouvez pas avec la même capacité que celle indiquée sur le schéma, vous pouvez les remplacer par des similaires (de préférence importés) d'une capacité de 4700 uF.
Le condensateur C6 est un élément qui supprime les impulsions haute fréquence en sortie. Il est préférable d'utiliser à cette fin la marque K 73-17 de production nationale ou une marque étrangère similaire.
Et une dernière recommandation ou nuance. Puisqu'un réseau 12 volts avec une consommation de 400 W générera un courant de 40 A, il faudra calculer la section des fils utilisés. Cela est particulièrement vrai pour le câble reliant la batterie et le convertisseur. Veuillez noter que la longueur du fil doit être réduite au minimum.
Comme vous pouvez le constater, fabriquer de vos propres mains un convertisseur de 12 volts à 220 V n'est pas très difficile. Le circuit est simple, il minimise le nombre de pièces, ce qui réduit le coût de l'appareil dans son ensemble. De plus, son travail est plus efficace.
Les onduleurs de 220 à 12 volts sont produits sous différentes formes et tailles. Il existe des types de transformateur et d'impulsion. Transformateur convertisseur 220 à 12 volts La conception, comme son nom l'indique, est basée sur un transformateur abaisseur.
Types de convertisseurs et leur conception
Un transformateur est un produit composé de deux parties principales :
- un noyau assemblé à partir d'acier électrique ;
- enroulements réalisés sous forme de spires de matériau conducteur.
Son travail repose sur l'apparition d'une force électromotrice dans un circuit conducteur fermé. Lorsqu'un courant alternatif circule dans l'enroulement primaire, des lignes alternées de flux magnétique se forment. Ces lignes pénètrent dans le noyau et dans tous les enroulements sur lesquels apparaît la force électromotrice. Lorsque l'enroulement secondaire est sous charge, le courant commence à circuler sous l'influence de cette force.
La valeur de la différence de potentiel sera déterminée par le rapport du nombre de tours de l'enroulement primaire et secondaire. Ainsi, en modifiant ce rapport, vous pouvez obtenir n'importe quelle valeur.
Pour réduire la valeur de la tension, le nombre de tours dans l'enroulement secondaire est réduit. Il convient de noter que ce qui précède ne fonctionne que lorsque le courant alternatif est appliqué à l'enroulement primaire. Lors de l'utilisation du courant continu, un flux magnétique constant est créé, qui n'induit pas de CEM et l'énergie ne sera pas transférée.
Convertisseur sans transformateur de 220 à 12 volts
De tels dispositifs d'alimentation sont appelés dispositifs d'alimentation à découpage. La partie principale d'un tel dispositif est généralement un microcircuit spécialisé (modulateur de largeur d'impulsion).
L'inversion de 220 à 12 volts se produit comme suit. La tension du secteur est fournie au circuit redresseur, puis lissée par une capacité d'une valeur nominale de 300 à 400 volts. Ensuite, le signal redressé est converti à l'aide de transistors en impulsions rectangulaires haute fréquence avec le rapport cyclique requis. Le convertisseur de type impulsionnel, grâce à l'utilisation d'un circuit inverseur, produit une tension stable en sortie. Dans ce cas, la conversion s'effectue à la fois avec et sans isolation galvanique des circuits de sortie.
Dans le premier cas, un transformateur d'impulsions est utilisé, qui reçoit un signal haute fréquence jusqu'à 110 kHz.
Des ferromagnétiques sont utilisés dans la fabrication du noyau, ce qui entraîne une réduction du poids et de la taille. Le second utilise un filtre passe-bas au lieu d'un transformateur.
Les avantages des sources pulsées sont les suivants :
- poids léger;
- efficacité améliorée;
- bas prix;
- présence d'une protection intégrée.
Les inconvénients incluent le fait que l'utilisation au travail impulsions haute fréquence, l'appareil lui-même crée des interférences. Cela nécessite une élimination et entraîne des complications dans les circuits électriques.
Comment fabriquer soi-même du 12 volts à partir de 220 volts
Le moyen le plus simple consiste à créer un appareil analogique basé sur un transformateur torique. Cet appareil est facile à réaliser soi-même. Pour ce faire, vous aurez besoin de n'importe quel transformateur doté d'un enroulement primaire évalué à 220 volts. L'enroulement secondaire est calculé selon des formules simples ou sélectionné de manière pratique.
Pour la sélection, vous aurez peut-être besoin de :
- appareil de mesure de tension;
- ruban isolant;
- ruban adhésif de maintien;
- fil de cuivre;
- fer à souder;
- outil de démontage (pinces, tournevis, pinces, couteau, etc.).
Tout d’abord, il est nécessaire de déterminer de quel côté du transformateur en cours de conversion se trouve l’enroulement secondaire. Retirez délicatement la couche protectrice pour y accéder. À l'aide d'un testeur, mesurez la tension aux bornes.
En cas de tension inférieure, soudez le fil à chaque extrémité de l'enroulement, en isolant soigneusement le point de connexion. Utiliser ce fil faire dix tours et mesurez à nouveau la tension. En fonction de l'augmentation de la tension, calculez le nombre de tours supplémentaires.
Si la tension dépasse la valeur requise, des actions inverses sont prises. Dix tours sont déroulés, la tension est mesurée et on calcule combien d'entre eux doivent être supprimés. Après cela, l'excédent de fil est coupé et soudé au terminal.
Il convient de noter que lors de l'utilisation d'un pont de diodes, la différence de potentiel de sortie augmentera d'un montant égal au produit de la tension alternative et de la valeur de 1,41.
Le principal avantage de la conversion par transformateur est la simplicité et la grande fiabilité. L'inconvénient est la taille et le poids.
L'auto-assemblage d'onduleurs d'impulsions n'est possible qu'avec un bon niveau de formation et de connaissances en électronique. Bien que vous puissiez acheter des kits KIT prêts à l'emploi. Ce kit contient un circuit imprimé et des composants électroniques. L'ensemble comprend également schéma électrique Et dessin avec disposition détaillée des éléments. Il ne reste plus qu'à tout dessouder soigneusement.
Grâce à la technologie impulsionnelle, vous pouvez également réaliser un convertisseur de 12 à 220 volts. Ce qui est très utile lorsqu’il est utilisé dans les voitures. Un exemple frappant est une alimentation électrique sans interruption réalisée à partir d'un équipement fixe.
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Dans ce produit fait maison, AKA KASYAN fabriquera un convertisseur de tension abaisseur et élévateur universel.
L'auteur a récemment assemblé une batterie au lithium. Et aujourd'hui, il révélera le secret dans quel but il l'a créé.
Voici un nouveau convertisseur de tension, son mode de fonctionnement est monocycle.
Le convertisseur a de petites dimensions et une puissance assez élevée.
Les convertisseurs conventionnels font l’une des deux choses suivantes. Ils ne font qu'augmenter ou diminuer la tension fournie à l'entrée.
La version réalisée par l'auteur peut à la fois augmenter,
et réduisez la tension d'entrée à la valeur requise.
L'auteur dispose de diverses sources d'énergie régulées avec lesquelles il teste des produits assemblés maison.
Charge les batteries et les utilise pour diverses autres tâches.
Il n'y a pas si longtemps, l'idée de créer une source d'alimentation portable est apparue.
L'énoncé du problème était le suivant : l'appareil devait être capable de charger toutes sortes de gadgets portables.
Des smartphones et tablettes ordinaires aux ordinateurs portables et caméras vidéo, et même alimenté le fer à souder préféré de l'auteur, le TS-100.
Bien entendu, vous pouvez simplement utiliser des chargeurs universels avec des adaptateurs secteur.
Mais ils sont tous alimentés en 220V
Dans le cas de l’auteur, il fallait une source portable de différentes tensions de sortie.
Mais l’auteur n’en a trouvé aucun à vendre.
Les tensions d'alimentation de ces gadgets ont une plage très large.
Par exemple, les smartphones n’ont besoin que de 5 V, les ordinateurs portables de 18 V, certains même de 24 V.
La batterie fabriquée par l'auteur est conçue pour une tension de sortie de 14,8 V.
Par conséquent, un convertisseur capable à la fois d’augmenter et de diminuer la tension initiale est nécessaire.
Veuillez noter que certaines des valeurs des composants indiquées sur le schéma diffèrent de celles installées sur la carte.
Ce sont des condensateurs.
Le diagramme montre les valeurs de référence et l'auteur a créé le tableau pour résoudre ses propres problèmes.
Tout d’abord, je m’intéressais à la compacité.
Deuxièmement, le convertisseur de puissance de l'auteur vous permet de créer facilement un courant de sortie de 3 ampères.
AKA KASYAN, rien de plus n'est nécessaire.
Cela est dû au fait que la capacité des condensateurs de stockage utilisés est faible, mais le circuit est capable de fournir un courant de sortie allant jusqu'à 5 A.
Le système est donc universel. Les paramètres dépendent de la capacité des condensateurs, des paramètres de l'inductance, du redresseur à diode et des caractéristiques de l'interrupteur de terrain.
Disons quelques mots sur le schéma. Il s'agit d'un convertisseur monocycle basé sur le contrôleur PWM UC3843.
Étant donné que la tension de la batterie est légèrement supérieure à l'alimentation standard du microcircuit, un stabilisateur 12V 7812 a été ajouté au circuit pour alimenter le contrôleur PWM.
Ce stabilisateur n'était pas indiqué dans le schéma ci-dessus.
Assemblée. À propos des cavaliers installés du côté montage de la carte.
Il y a quatre de ces cavaliers, et deux d'entre eux sont des cavaliers électriques. Leur diamètre doit être d'au moins un millimètre !
Le transformateur, ou plutôt la self, est enroulé sur un anneau jaune en poudre de fer.
De tels anneaux peuvent être trouvés dans les filtres de sortie des alimentations d’ordinateurs.
Dimensions du noyau utilisé.
Diamètre extérieur 23,29 mm.
Diamètre intérieur 13,59 mm.
Épaisseur 10,33 mm.
Très probablement, l'épaisseur de l'enroulement isolant est de 0,3 mm.
Le starter est constitué de deux enroulements égaux.
Les deux enroulements sont enroulés avec du fil de cuivre d'un diamètre de 1,2 mm.
L'auteur recommande d'utiliser un fil d'un diamètre légèrement plus grand, 1,5 à 2,0 mm.
Il y a dix tours dans le bobinage, les deux fils sont enroulés en même temps, dans le même sens.
Avant d'installer l'accélérateur, scellez les cavaliers avec du ruban en nylon.
La fonctionnalité du circuit réside dans l'installation correcte de l'inducteur.
Il est nécessaire de souder correctement les bornes du bobinage.
Installez simplement l'accélérateur comme indiqué sur la photo.
Transistor à effet de champ à canal N de puissance, presque n'importe quel transistor basse tension fera l'affaire.
Le courant du transistor n'est pas inférieur à 30A.
L'auteur a utilisé un transistor IRFZ44N.
Le redresseur de sortie est une double diode YG805C dans un boîtier TO220.
Il est important d'utiliser des diodes Schottky, car elles donnent une chute de tension minimale (0,3 V contre 0,7) à la jonction, ce qui affecte les pertes et l'échauffement. Ils sont également faciles à trouver dans les alimentations informatiques notoires.
En blocs, ils sont situés dans le redresseur de sortie.
Dans un cas, il y a deux diodes qui, dans le circuit de l’auteur, sont mises en parallèle pour augmenter le courant passant.
Le convertisseur est stabilisé et il y a du feedback.
La tension de sortie est réglée par la résistance R3
Il peut être remplacé par une résistance variable externe pour faciliter l'utilisation.
Le convertisseur est également équipé d'une protection contre les courts-circuits. La résistance R10 est utilisée comme capteur de courant.
Il s'agit d'un shunt à faible résistance, et plus sa résistance est élevée, plus le courant de réponse de protection est faible. Une option SMD est installée sur le côté des rails.
Si la protection contre les courts-circuits n'est pas nécessaire, nous excluons simplement cette unité.
Plus de protection. Il y a un fusible de 10A à l'entrée du circuit.
À propos, la carte de commande de la batterie est déjà dotée d'une protection contre les courts-circuits.
Il est hautement souhaitable de prendre des condensateurs utilisés dans le circuit avec une faible résistance interne.
Le stabilisateur, le transistor à effet de champ et le redresseur à diode sont fixés à un radiateur en aluminium sous la forme d'une plaque pliée.
Assurez-vous d'isoler les substrats du transistor et du stabilisateur du radiateur à l'aide de bagues en plastique et de coussinets isolants thermoconducteurs. N'oubliez pas la pâte thermique. Et la diode installée dans le circuit possède déjà un boîtier isolé.
Je n'ai jamais vu un circuit inverseur plus simple que celui-ci. Pour répéter, vous aurez besoin d'un minimum de pièces - pas plus de 10 pièces. Pour obtenir une tension de sortie de 220 volts, nous avons besoin d’une pile AA de 1,5 volts.
Des onduleurs sont nécessaires là où il n'est pas possible de se connecter à un réseau 220 volts. Les onduleurs sont divisés en deux types : certains ont une tension de sortie sinusoïdale avec une fréquence de 50 Hz et conviennent pour alimenter presque toutes les charges. D'autres modifiés ont une fréquence de sortie élevée, environ 500-10 000 Hz et pas toujours une forme d'onde sinusoïdale.
Les onduleurs avec une fréquence sinusoïdale de 50 Hz sont coûteux, car un gros transformateur ou une unité électronique de simulation est nécessaire pour générer une impulsion sinusoïdale de 50 Hz.
L'onduleur le plus simple que nous fabriquerons appartient au deuxième groupe. Et il convient pour alimenter diverses alimentations à découpage, telles qu'un chargeur de téléphone, une ampoule à économie d'énergie - fluorescente ou LED.
Composants requis
Transformateur 220V – 6V. Vous pouvez l'arracher d'un vieux magnétophone, récepteur, etc. ou achetez ici -Boîtier pour piles AA - 1 -
Commutateur - 1 -
Circuit imprimé - 1 -
Transistor BC547 (analogue domestique du KT3102, KT315) - 1 -
BD140 Transistor avec radiateur (analogue domestique du KT814, KT816) – 1 -
Condensateur 0,1 µF – 1-
Résistance 30 kOhms - 1 -
Outils:
Fer à souder, si vous ne l'avez pas, prenez-le ici -
Schème
Commençons par nous familiariser avec l'onduleur avec un schéma. Il s'agit d'un multivibrateur ordinaire basé sur un transistor composite. Le résultat est un générateur à la sortie duquel se trouve un transformateur élévateur.Faisons un schéma. La carte est un prototype, avec beaucoup de trous. Nous insérons les pièces et les soudons avec des cavaliers selon le schéma.
Vérification du travail
Si tous les composants du circuit sont en bon état de fonctionnement et que le circuit est assemblé sans erreur, l'onduleur commence à fonctionner immédiatement et n'a pas besoin d'être réglé.
Nous connectons une lampe à économie d'énergie à la sortie de l'onduleur. Insérez la batterie et fermez l'interrupteur. La lumière s'est allumée.
Bien sûr, sa luminosité est inférieure à celle d'une alimentation secteur, mais le fait qu'il fonctionne à partir d'un élément de 1,5 volt est une avancée !
Naturellement, comme partout ailleurs, la loi de la conservation de l'énergie s'applique ici. Sur cette base, il s'ensuit que le courant dans le circuit de la batterie sera plusieurs fois supérieur à celui dans le circuit de l'ampoule. En général, la pile doit être alcaline, il y a alors une chance qu'elle fonctionne un peu plus longtemps.
Lors de l'installation et de l'utilisation de l'onduleur, soyez particulièrement prudent, la tension de 220 volts est dangereuse pour la vie. Et croyez-moi, une batterie de 1,5 volt suffit à provoquer un choc électrique dévastateur et même à provoquer un arrêt cardiaque. Comme vous le savez, pour ce faire, il suffit de faire passer environ 100 mA à travers une personne, ce dont cet onduleur est tout à fait capable.
Un onduleur 12V/220V est un élément indispensable dans un foyer. Parfois, c'est simplement nécessaire : le réseau, par exemple, a disparu, le téléphone est mort et il y a de la viande dans le réfrigérateur. La demande détermine l'offre : pour les modèles prêts à l'emploi de 1 kW ou plus, à partir desquels vous pouvez alimenter n'importe quel appareil électrique, vous devrez payer environ 150 $. Peut-être plus de 300 $. Cependant, fabriquer un convertisseur de tension de ses propres mains à notre époque est accessible à tous ceux qui savent souder : l'assembler à partir d'un ensemble de composants prêts à l'emploi coûtera trois à quatre fois moins cher + un peu de travail et de métal provenant de déchets. Si vous disposez d’un chargeur pour batteries de voiture, vous pouvez généralement dépenser entre 300 et 500 roubles. Et si vous avez aussi des compétences de base en radioamateur, alors, après avoir fouillé dans la réserve, il est tout à fait possible de fabriquer un onduleur 12V DC/220V AC 50Hz pour 500-1200 W pour rien. Considérons les options possibles.
Options : Global
Un convertisseur de tension 12-220 V pour alimenter une charge jusqu'à 1 000 W ou plus peut généralement être réalisé indépendamment des manières suivantes (par ordre de coûts croissants) :
- Placez une unité prête à l'emploi dans un boîtier avec un dissipateur thermique d'Avito, Ebay ou AliExpress. Recherchez « onduleur 220 » ou « onduleur 12/220 » ; vous pouvez immédiatement ajouter la puissance requise. Cela coûtera env. la moitié du prix de celui d'usine. Aucune compétence en électricité n'est requise, mais - voir ci-dessous ;
- Assemblez le même du kit : circuit imprimé + composants « dispersés ». Il peut être acheté là-bas, mais le bricolage est ajouté à la demande, ce qui signifie un auto-assemblage. Prix toujours env. 1,5 fois inférieur. Des compétences de base en radioélectronique sont requises : capacité à souder, utiliser un multimètre, connaissance du câblage (brochage) des bornes des éléments actifs ou capacité à les rechercher, règles d'inclusion des composants polaires (diodes, condensateurs électrolytiques) dans le circuit et la capacité de déterminer quel courant et quelle section de fils sont nécessaires ;
- Adapter une alimentation sans coupure informatique (UPS, UPS) à l'onduleur. Un UPS d'occasion fonctionnel sans batterie standard peut être trouvé pour 300 à 500 roubles. Vous n'avez besoin d'aucune compétence : il vous suffit de connecter la batterie de la voiture à l'onduleur. Mais vous devrez le charger séparément, voir également ci-dessous ;
- Choisissez une méthode de conversion, un schéma (voir ci-dessous) en fonction de vos besoins et de la disponibilité des pièces, calculez et assemblez entièrement vous-même. C'est peut-être totalement gratuit, mais en plus des compétences de base en électronique, vous aurez besoin de la capacité d'utiliser certains instruments de mesure spéciaux (voir également ci-dessous) et d'effectuer des calculs techniques simples.
À partir d'un module terminé
Méthodes d'assemblage selon les paragraphes. 1 et 2 ne sont en fait pas si simples. Les boîtiers des onduleurs prêts à l'emploi servent également de dissipateurs thermiques pour les puissants commutateurs à transistors à l'intérieur. Si l'on prend un « produit semi-fini » ou « en vrac », alors il n'y aura pas de logement pour eux : compte tenu du coût actuel de l'électronique, de la main d'œuvre et des métaux non ferreux, la différence de prix s'explique précisément par l'absence de le deuxième et, éventuellement, le troisième. Autrement dit, vous devrez fabriquer vous-même un radiateur pour touches puissantes ou en rechercher un en aluminium prêt à l'emploi. Son épaisseur à l'endroit où les clés sont installées doit être d'au moins 4 mm et la superficie de chaque clé doit être d'au moins 50 mètres carrés. voir pour chaque kW de puissance de sortie ; avec soufflage d'un ventilateur-refroidisseur d'ordinateur 12 V 110-130 mA – à partir de 30 m² cm*kW*clé.
Modules inverseurs de tension 12/220 V prêts à l'emploi
Par exemple, il y a 2 clés dans un jeu (module) (elles sont visibles, elles dépassent du tableau, voir à gauche sur la figure) ; les modules avec clés sur le radiateur (à droite sur la figure) sont plus chers et sont conçus pour une certaine puissance, généralement peu élevée. Il n'y a pas de refroidisseur, la puissance nécessaire est de 1,5 kW. Cela signifie que vous avez besoin d'un radiateur de 150 m². voir En plus de cela, il existe également des kits d'installation pour les clés : joints isolants thermoconducteurs et raccords pour vis de montage - coupelles et rondelles isolantes. Si le module a une protection thermique (il y aura une autre pièce qui dépassera entre les touches - un capteur thermique), alors un peu de pâte thermique pour le coller au radiateur. Fils - bien sûr, voir ci-dessous.
Depuis UPS
L'onduleur 12V DC/220V AC 50Hz, auquel vous pouvez connecter n'importe quel appareil dans la limite de puissance autorisée, est réalisé à partir d'un ordinateur UPS tout simplement : les fils standards de « votre » batterie sont remplacés par des fils longs avec pinces pour la batterie de la voiture. bornes. La section du fil est calculée sur la base de la densité de courant admissible de 20 à 25 A/m². mm, voir aussi ci-dessous. Mais à cause d'une batterie non standard, des problèmes peuvent survenir - avec elle, et c'est plus cher et plus nécessaire qu'un convertisseur.
UPS utilise également des batteries au plomb. Il s’agit aujourd’hui de la seule source d’énergie chimique secondaire largement disponible, capable de fournir régulièrement des courants importants (courants supplémentaires) sans être complètement « tuée » en 10 à 15 cycles de charge-décharge. Dans l'aviation, on utilise des batteries argent-zinc, qui sont encore plus puissantes, mais elles sont monstrueusement chères, ne sont pas largement disponibles et leur durée de vie est négligeable par rapport aux normes quotidiennes - env. 150 cycles.
La décharge des batteries acides est clairement surveillée par la tension sur la banque, et le contrôleur UPS ne permettra pas à la batterie « étrangère » de se décharger au-delà de toute mesure. Mais dans les batteries UPS standard, l’électrolyte est sous forme de gel, tandis que dans les batteries de voiture, il est liquide. Les modes de charge dans les deux cas sont très différents : les mêmes courants ne peuvent pas passer à travers le gel comme à travers un liquide, et dans un électrolyte liquide, si le courant de charge est trop faible, la mobilité des ions sera faible et pas tous ils reprendront leur place dans les électrodes. En conséquence, l'onduleur sous-chargera chroniquement la batterie de la voiture ; elle deviendra bientôt sulfatée et deviendra complètement inutilisable. Par conséquent, un chargeur de batterie est requis pour l’onduleur de l’onduleur. Vous pouvez le faire vous-même, mais c'est un autre sujet.
Batterie et alimentation
L'adéquation du convertisseur à un usage particulier dépend également de la batterie. Un onduleur à tension élevée ne prend pas d'énergie pour les consommateurs de la « matière noire » de l'Univers, des trous noirs, du Saint-Esprit ou de tout autre endroit similaire. Uniquement à partir de la batterie. Et il en prélèvera la puissance fournie aux consommateurs, divisée par l'efficacité du convertisseur lui-même.
Si vous voyez « 6 800 W » ou plus sur le corps d’un onduleur de marque, croyez-en vos yeux. L'électronique moderne permet d'intégrer des appareils encore plus puissants dans le volume d'un paquet de cigarettes. Mais disons que nous avons besoin d’une puissance de charge de 1 000 W et que nous disposons d’une batterie de voiture ordinaire de 12 V, 60 A/h. La valeur typique de l'efficacité de l'onduleur est de 0,8. Cela signifie qu'il faudra environ. 100 A. Pour un tel courant, des fils d'une section de 5 mètres carrés sont également nécessaires. mm (voir ci-dessus), mais ce n’est pas le principal ici.
Les passionnés d'automobile le savent : si vous faites tourner le démarreur pendant 20 minutes, achetez une nouvelle batterie. Certes, les nouvelles machines ont des limites de temps pour leur fonctionnement, alors peut-être qu'elles ne le savent pas. Et tout le monde ne sait certainement pas que le démarreur d'une voiture, une fois lancé, prend un courant d'env. 75 A (dans les 0,1-0,2 s au démarrage - jusqu'à 600 A). Le calcul le plus simple - et il s'avère que si l'onduleur ne dispose pas d'un équipement automatique limitant la décharge de la batterie, le nôtre s'épuisera complètement en 15 minutes. Choisissez ou concevez donc votre convertisseur en tenant compte des capacités de la batterie existante.
Remarque : cela implique un énorme avantage des convertisseurs 12/220 V basés sur des onduleurs informatiques : leur contrôleur ne permettra pas à la batterie de se vider complètement.
La durée de vie des batteries acides ne diminue pas sensiblement si elles sont déchargées avec un courant de 2 heures (12 A pour 60 A/h, 24 A pour 120 A/h et 42 A pour 210 A/h). Compte tenu du rendement de conversion, cela donne une puissance de charge admissible à long terme d'env. 120 W, 230 W et 400 W respectivement. Pendant 10 minutes. charge (par exemple, pour alimenter un outil électrique), elle peut être augmentée de 2,5 fois, mais après cela, l'ABC doit reposer pendant au moins 20 minutes.
Dans l’ensemble, le résultat n’est pas entièrement mauvais. Parmi les outils électriques ménagers ordinaires, seule la meuleuse peut prendre entre 1 000 et 1 300 W. Le reste coûte généralement jusqu'à 400 W et les tournevis jusqu'à 250 W. Un réfrigérateur équipé d'une batterie 12 V 60 A/h fonctionnera via un onduleur pendant 1,5 à 5 heures ; assez pour prendre les mesures nécessaires. Il est donc logique de réaliser un convertisseur de 1 kW pour une batterie de 60 A/h.
Quel sera le résultat ?
Afin de réduire le poids et la taille de l'appareil, à de rares exceptions près (voir ci-dessous), les convertisseurs de tension fonctionnent à des fréquences accrues allant de centaines de Hz à des unités et dizaines de kHz. Aucun consommateur n'acceptera un courant d'une telle fréquence, et la perte d'énergie dans un câblage conventionnel sera énorme. Par conséquent, les inverseurs 12 à 200 sont construits pour la tension de sortie suivante. les types:
- Constante redressée 220 V (220 V AC). Convient pour alimenter les chargeurs de téléphone, la plupart des alimentations (PS) pour tablettes, lampes à incandescence, lampes fluorescentes et lampes LED. Avec une puissance de 150-250 W, ils sont parfaits pour les outils électriques portatifs : la puissance CC qu'ils consomment est légèrement réduite et le couple augmente. Ne convient pas aux alimentations à découpage (UPS) des téléviseurs, ordinateurs, ordinateurs portables, fours à micro-ondes, etc. avec une puissance supérieure à 40-50 W : ceux-ci ont nécessairement ce qu'on appelle. une unité de démarrage, pour le fonctionnement normal de laquelle la tension du secteur doit périodiquement passer par zéro. Inadaptés et dangereux pour les appareils équipés de transformateurs de puissance sur fer et moteurs électriques à courant alternatif : outils électriques fixes, réfrigérateurs, climatiseurs, la plupart des chaînes audio Hi-Fi, robots culinaires, certains aspirateurs, cafetières, moulins à café et fours à micro-ondes (pour ces derniers - du fait de la présence d'une table à moteur de rotation).
- Onde sinusoïdale modifiée (voir ci-dessous) - convient à tous les consommateurs, à l'exception de l'audio Hi-Fi avec un UPS, d'autres appareils avec un UPS de 40 à 50 W (voir ci-dessus) et, souvent, des systèmes de sécurité locaux, des stations météorologiques domestiques, etc. avec des capteurs analogiques sensibles.
- Sinusoïdale pure - convient sans restrictions, à l'exception de la puissance, à tous les consommateurs d'électricité.
Sinus ou pseudosinus ?
Afin d'augmenter l'efficacité, la conversion de tension est effectuée non seulement à des fréquences plus élevées, mais également avec des impulsions hétéropolaires. Cependant, il est impossible d'alimenter de très nombreux appareils grand public avec une séquence d'impulsions rectangulaires multipolaires (appelées méandres) : de fortes surtensions sur les fronts des méandres, même avec une charge légèrement réactive, entraîneront d'importantes pertes d'énergie et peuvent provoquer un dysfonctionnement du consommateur. Cependant, il est également impossible de concevoir le convertisseur pour un courant sinusoïdal - le rendement ne dépassera pas env. 0,6.
Convertir la tension CC en onde sinusoïdale modifiée et pure
Une révolution discrète mais significative dans cette industrie s'est produite lorsque des microcircuits ont été développés spécifiquement pour les onduleurs de tension, formant ce qu'on appelle. une sinusoïde modifiée (à gauche sur la figure), même s'il serait plus correct de l'appeler pseudo-, méta-, quasi-, etc. sinusoïde. La forme actuelle de la sinusoïde modifiée est échelonnée et les fronts d'impulsions sont prolongés (les fronts de méandres ne sont souvent pas visibles du tout sur l'écran d'un oscilloscope à rayons cathodiques). Grâce à cela, les consommateurs dotés de transformateurs sur fer ou d'une réactivité notable (moteurs électriques asynchrones) « comprennent » l'onde pseudosinusoïdale « comme réelle » et travaillent comme si de rien n'était ; L'audio Hi-Fi avec un transformateur réseau sur le matériel peut être alimenté avec une onde sinusoïdale modifiée. De plus, une sinusoïde modifiée peut être lissée de manière assez simple jusqu'à une sinusoïde « presque réelle », les différences par rapport à une sinusoïde pure sur un oscilloscope sont à peine perceptibles à l'œil nu ; Les convertisseurs de type « Pure Sine » ne sont pas beaucoup plus chers que les convertisseurs conventionnels, à droite sur la Fig.
Cependant, il n'est pas conseillé de faire fonctionner des appareils dotés de composants analogiques capricieux et des UPS à partir d'une onde sinusoïdale modifiée. Ces derniers sont extrêmement indésirables. Le fait est que la plate-forme médiane de la sinusoïde modifiée n’est pas une tension purement nulle. L'unité de démarrage de l'onduleur à partir d'une onde sinusoïdale modifiée ne fonctionne pas clairement et l'ensemble de l'onduleur peut ne pas quitter le mode de démarrage pour passer en mode de fonctionnement. L'utilisateur voit cela d'abord comme de vilains problèmes, puis de la fumée sort de l'appareil, comme dans la blague. Par conséquent, les appareils de l'onduleur doivent être alimentés par des onduleurs Pure Sine.
Nous fabriquons nous-mêmes l'onduleur
Donc, pour l'instant, il est clair qu'il est préférable de réaliser un onduleur pour une sortie de 220 V 50 Hz, même si nous retiendrons également la sortie AC. Dans le premier cas, pour contrôler la fréquence, vous aurez besoin d'un fréquencemètre : la norme pour les fluctuations de la fréquence du réseau d'alimentation est de 48 à 53 Hz. Les moteurs électriques à courant alternatif sont particulièrement sensibles à ses écarts : lorsque la fréquence de la tension d'alimentation atteint les limites de tolérance, ils s'échauffent et « s'éloignent » de la vitesse nominale. Ce dernier est très dangereux pour les réfrigérateurs et les climatiseurs : ils peuvent tomber en panne de manière irrémédiable à cause de la dépressurisation. Mais nous n'avons pas besoin d'acheter, de louer ou de demander un prêt pour un fréquencemètre électronique précis et multifonctionnel - nous n'avons pas besoin de sa précision. Soit un fréquencemètre de résonance électromécanique (pos. 1 sur la figure), soit un pointeur de n'importe quel système, pos. 2 :
Dispositifs de surveillance de la fréquence du réseau d'alimentation électrique
Les deux sont bon marché, vendus sur Internet et dans les grandes villes dans les magasins spécialisés en électricité. Un vieux fréquencemètre à résonance peut être trouvé sur le marché du fer, et l'un ou l'autre, après avoir installé l'onduleur, est très approprié pour surveiller la fréquence du réseau dans la maison - le compteur ne répond pas à leur connexion au réseau.
50 Hz depuis l'ordinateur
Dans la plupart des cas, les consommateurs qui ne sont pas particulièrement puissants, jusqu'à 250-350 W, ont besoin d'une alimentation 220 V 50 Hz. La base d'un convertisseur 12/220 V 50 Hz peut alors être un UPS provenant d'un vieil ordinateur - si, bien sûr, il en traîne un à la poubelle ou si quelqu'un le vend à bas prix. La puissance délivrée à la charge sera d'env. 0,7 par rapport à l'onduleur évalué. Par exemple, si « 250 W » est écrit sur son corps, alors des appareils jusqu'à 150-170 W peuvent être connectés sans crainte. Il vous en faut plus – vous devez d’abord le tester sur une charge de lampes à incandescence. Cela a duré 2 heures – il peut fournir une telle puissance pendant longtemps. Comment fabriquer un onduleur 12 V DC/220 V AC 50 Hz à partir d'une alimentation d'ordinateur, voir la vidéo ci-dessous.
Vidéo : un simple convertisseur 12-220 à partir d'une alimentation d'ordinateur
Clés
Disons qu'il n'y a pas d'onduleur informatique ou que vous avez besoin de plus de puissance. Le choix des éléments clés devient alors important : ils doivent commuter des courants élevés avec des pertes de commutation minimales, être fiables et abordables. À cet égard, les transistors bipolaires et les thyristors appartiennent avec confiance au passé dans ce domaine d'application.
La deuxième révolution dans le secteur des onduleurs est associée à l'avènement de puissants transistors à effet de champ (« transistors de champ »), appelés. structure verticale. Cependant, ils ont révolutionné toute la technologie d'alimentation électrique des appareils de faible consommation : il devient de plus en plus difficile de trouver un transformateur sur fer dans les appareils électroménagers.
Le meilleur des dispositifs de terrain haute puissance pour les convertisseurs de tension est le canal induit par grille isolée (MOSFET), par ex. IFR3205, à gauche sur la figure :
Transistors de puissance pour convertisseurs de tension
En raison de la puissance de commutation négligeable, l'efficacité d'un onduleur avec une sortie CC sur de tels transistors peut atteindre 0,95 et avec une sortie CA 50 Hz, 0,85-0,87. Analogues du MOSFET avec un canal intégré, par ex. IFRZ44, offre une efficacité moindre, mais est beaucoup moins cher. Une paire de l'un ou l'autre permet de porter la puissance de la charge à env. 600 W ; les deux peuvent être mis en parallèle sans problème (à droite sur la figure), ce qui permet de construire des onduleurs d'une puissance allant jusqu'à 3 kW.
Remarque : la perte de puissance de commutation des interrupteurs avec canal intégré lorsqu'ils fonctionnent sur une charge fortement réactive (par exemple, un moteur électrique asynchrone) peut atteindre 1,5 W par interrupteur. Les clés à canal induit sont exemptées de cet inconvénient.
TL494
Le troisième élément qui a permis d'amener les convertisseurs de tension à leur état actuel est le microcircuit spécialisé TL494 et ses analogues. Tous sont un contrôleur de modulation de largeur d'impulsion (PWM) qui génère un signal sinusoïdal modifié aux sorties. Les sorties sont multipolaires, ce qui permet de contrôler des paires de touches. La fréquence de conversion de référence est définie par un seul circuit RC, dont les paramètres peuvent être modifiés dans de larges limites.
Quand un emploi permanent est-il suffisant ?
Le cercle des consommateurs 220 V DC est limité, mais ce sont eux qui ont besoin d'une alimentation autonome non seulement dans les situations d'urgence. Par exemple, lorsque vous travaillez avec des outils électriques sur la route ou dans le coin le plus éloigné de votre propre chantier. Ou il est toujours présent, par exemple, à l'éclairage de secours de l'entrée de la maison, du couloir, du couloir, du local à partir d'une batterie solaire qui recharge la batterie pendant la journée. Le troisième cas typique est celui de recharger votre téléphone en déplacement depuis l’allume-cigare. Ici, la puissance de sortie est très faible, de sorte que l'onduleur peut être réalisé avec seulement 1 transistor selon le circuit générateur de relaxation, voir ci-dessous. Clip vidéo.
Vidéo : convertisseur boost sur un transistor
Déjà pour alimenter 2-3 ampoules LED, vous avez besoin de plus de puissance. En essayant de le « presser », l'efficacité du blocage des générateurs chute fortement et vous devez passer à des circuits avec des éléments de synchronisation séparés ou un retour inductif interne complet ; ils sont les plus économiques et contiennent le moins de composants. Dans le premier cas, pour commuter un interrupteur, la FEM d'auto-induction de l'un des enroulements du transformateur est utilisée avec un circuit de synchronisation. Dans le second cas, l'élément de réglage de la fréquence est le transformateur élévateur lui-même en raison de sa propre constante de temps ; sa valeur est déterminée principalement par le phénomène d'auto-induction. Par conséquent, les deux onduleurs sont parfois appelés convertisseurs auto-inductifs. En règle générale, leur efficacité ne dépasse pas 0,6-0,65, mais, premièrement, le circuit est simple et ne nécessite aucun réglage. Deuxièmement, la tension de sortie est plus trapézoïdale que l'onde carrée ; les consommateurs « exigeants » le « comprennent » comme une onde sinusoïdale modifiée. Inconvénient : les commutateurs de champ dans de tels convertisseurs sont pratiquement inapplicables, car échouent souvent en raison de surtensions sur l'enroulement primaire lors de la commutation.
Un exemple de circuit avec des éléments de synchronisation externes est donné en pos. 1 photo :
Circuits de convertisseurs de tension simples 12-200 V
Noyau magnétique mal sélectionné du transformateur d'un convertisseur de tension basse puissance
L'auteur de la conception n'a pas pu en extraire plus de 11 W, mais apparemment, il a confondu la ferrite avec le fer carbonyle. Dans tous les cas, le circuit magnétique blindé (coupelle) de sa propre photo (voir figure de droite) n'est en aucun cas de la ferrite. Il ressemble plus à un ancien carbonyle, oxydé extérieurement avec le temps, voir fig. sur la droite. Il est préférable d'enrouler le transformateur de cet onduleur sur un anneau de ferrite avec une section transversale en ferrite de 0,7 à 1,2 mètres carrés. cm L'enroulement primaire doit alors contenir 7 tours de fil d'un diamètre de cuivre de 0,6 à 0,8 mm, et l'enroulement secondaire doit contenir 57 à 58 tours de fil de 0,3 à 0,32 mm. C'est pour le lissage avec doublage, voir ci-dessous. Pour 220 V « pur » - 230-235 tours de fil 0,2-0,25. Dans ce cas, lors du remplacement du KT814 par le KT818, cet onduleur fournira une puissance allant jusqu'à 25-30 W, ce qui est suffisant pour 3-4 lampes LED. Lors du remplacement du KT814 par le KT626, la puissance de charge sera d'env. 15 W, mais l'efficacité augmentera. Dans les deux cas, le radiateur clé fait 50 mètres carrés. cm.
À la pos. La figure 2 montre un schéma du convertisseur « antédiluvien » 12-220 avec des enroulements de rétroaction séparés. Ce n'est pas si archaïque. Premièrement, la tension de sortie sous charge est trapézoïdale avec des fractures arrondies et sans pointes. C'est encore mieux qu'une onde sinusoïdale modifiée. Deuxièmement, ce convertisseur peut être conçu sans aucune modification dans le circuit pour une puissance allant jusqu'à 300-350 W et une fréquence de 50 Hz, alors aucun redresseur n'est nécessaire, il suffit d'installer VT1 et VT2 sur des radiateurs à partir de 250 kW . voir chaque. Troisièmement, il protège la batterie : en cas de surcharge, la fréquence de conversion chute, la puissance de sortie diminue, et si vous la chargez encore plus, la génération s'arrête. Autrement dit, pour éviter une décharge excessive de la batterie, aucune automatisation n'est requise.
La procédure de calcul de cet onduleur est donnée dans le scan de la Fig. :
Les grandeurs clés sont la fréquence de conversion et l'induction de travail dans le circuit magnétique. La fréquence de conversion est choisie en fonction du matériau du noyau disponible et de la puissance requise :
Cette « omnivorité » de la ferrite s'explique par le fait que sa boucle d'hystérésis est rectangulaire et que l'induction de travail est égale à l'induction de saturation. La diminution des valeurs calculées d'induction dans les noyaux magnétiques en acier par rapport aux valeurs typiques est causée par une forte augmentation des pertes de commutation des courants non sinusoïdaux à mesure qu'elles augmentent. Par conséquent, du noyau du transformateur de puissance de l'ancien téléviseur "cercueil" de 270 W dans ce convertisseur 50 Hz, il ne sera pas possible de retirer plus de 100-120 W. Mais sans poisson, le cancer existe chez le poisson.
Attention : si vous disposez d'un noyau magnétique en acier avec une section volontairement surdimensionnée, n'en retirez pas de puissance ! Que l'induction soit meilleure - l'efficacité du convertisseur augmentera et la forme de la tension de sortie s'améliorera.
Lissage
Il est préférable de redresser la tension de sortie de ces onduleurs à l'aide d'un circuit à doublement de tension parallèle (élément 3 dans la figure avec schémas) : les composants pour celui-ci coûteront moins cher et les pertes de puissance sur un courant non sinusoïdal seront inférieures à dans un pont. Les condensateurs doivent être pris en « puissance », conçus pour une puissance réactive élevée (désignée PE ou W). Si vous en mettez des « sons » sans ces lettres, ils risquent tout simplement d'exploser.
50 Hz ? C'est très simple!
Un simple onduleur 50 Hz (élément 4 dans la figure ci-dessus avec schémas) est une conception intéressante. Pour certains types de transformateurs de puissance standards, la constante de temps intrinsèque est proche de 10 ms, soit une demi-période de 50 Hz. En l'ajustant avec des résistances de synchronisation, qui agiront également comme limiteurs du courant de commande du commutateur, vous pouvez immédiatement obtenir une onde carrée lissée de 50 Hz en sortie sans circuits de formation complexes. Les transformateurs TP, TPP, TN pour 50-120 W conviennent, mais pas n'importe lesquels. Vous devrez peut-être modifier les valeurs des résistances et/ou connecter des condensateurs 1 à 22 nF en parallèle. Si la fréquence de conversion est encore loin de 50 Hz, il est inutile de démonter et de rembobiner le transformateur : le circuit magnétique collé avec de la colle ferromagnétique va gonfler, et les paramètres du transformateur se détérioreront fortement.
Cet onduleur est un convertisseur de datcha de week-end. Il ne videra pas la batterie de la voiture pour les mêmes raisons que le précédent. Mais il suffit d'éclairer une maison avec une véranda avec des lampes LED et une télévision ou une pompe vibrante dans un puits. La fréquence de conversion de l'onduleur réglé lorsque le courant de charge passe de 0 au maximum ne dépasse pas les normes techniques des réseaux d'alimentation électrique.
Les enroulements du transformateur d'origine sont acheminés ainsi. Dans les transformateurs de puissance typiques, il existe un nombre pair d'enroulements secondaires pour 12 ou 6 V. Deux d'entre eux sont « mis de côté » et le reste est soudé en parallèle en groupes d'un nombre égal d'enroulements dans chacun. Ensuite, les groupes sont connectés en série afin que vous obteniez 2 demi-enroulements de 12 V chacun, ce sera un enroulement basse tension (primaire) avec un point médian. Parmi les enroulements basse tension restants, l'un est connecté en série avec l'enroulement secteur 220 V ; ce sera l'enroulement élévateur. Un additif est nécessaire car... La chute de tension aux bornes des commutateurs constitués de transistors composites bipolaires, ainsi que ses pertes dans le transformateur, peuvent atteindre 2,5 à 3 V et la tension de sortie sera sous-estimée. Un enroulement supplémentaire le ramènera à la normale.
DC de la puce
Le rendement des convertisseurs décrits ne dépasse pas 0,8 et la fréquence varie sensiblement en fonction du courant de charge. La puissance de charge maximale est inférieure à 400 W, il est donc temps de penser à des solutions de circuits modernes.
Le circuit d'un simple convertisseur 12 V DC/220 V DC pour 500-600 W est représenté sur la figure :
Circuit convertisseur 12-220 V DC 1000 W
Son objectif principal est d’alimenter des outils électriques portatifs. Une telle charge n'exige pas la qualité de la tension fournie, les clés sont donc moins chères ; Convient également aux IFRZ46, 48. Le transformateur est enroulé sur de la ferrite d'une section de 2 à 2,5 mètres carrés. cm; Un noyau de transformateur de puissance provenant d'un ordinateur UPS convient. Enroulement primaire - 2x5 tours d'un faisceau de 5 à 6 fils d'enroulement d'un diamètre de cuivre de 0,7 à 0,8 mm (voir ci-dessous) ; secondaire - 80 tours du même fil. Aucun réglage n'est requis, mais il n'y a pas de surveillance de la décharge de la batterie, donc pendant le fonctionnement, vous devez connecter un multimètre à ses bornes et n'oubliez pas de le regarder (il en va de même pour tous les autres onduleurs de tension faits maison). Si la tension chute à 10,8 V (1,8 V par cellule) - arrêtez, éteignez ! Elle est tombée à 1,75 V par cellule (10,5 V pour toute la batterie) - c'est déjà de la sulfatation !
Comment enrouler un transformateur sur un anneau
Les caractéristiques de qualité de l'onduleur, en particulier son efficacité, sont fortement influencées par le champ parasite de son transformateur. La solution fondamentale pour la réduire est connue depuis longtemps : l'enroulement primaire, qui « pompe » le circuit magnétique en énergie, est placé à proximité de celui-ci ; les secondaires au-dessus par ordre décroissant de leur puissance. Mais la technologie est telle que les principes théoriques de conceptions spécifiques doivent parfois être inversés. L'une des lois de Murphy stipule env. donc : si le matériel ne veut toujours pas fonctionner comme il le devrait, essayez de faire le contraire. Ceci s'applique pleinement à un transformateur haute fréquence sur un noyau magnétique à anneau de ferrite avec des enroulements constitués d'un fil rigide relativement épais. Enroulez le transformateur du convertisseur de tension sur un anneau de ferrite comme ceci :
- Le circuit magnétique est isolé et, à l'aide d'une navette d'enroulement, un enroulement élévateur secondaire est enroulé dessus, en posant les spires le plus étroitement possible, pos. 1 sur la figure :
Enroulement d'un transformateur convertisseur de tension sur un anneau de ferrite
- Envelopper étroitement la partie secondaire avec du ruban adhésif, pos. 2.
- Préparez 2 faisceaux de câbles identiques pour l'enroulement primaire : enroulez le nombre de tours de la moitié de l'enroulement basse tension avec un fil fin inutilisable, retirez-le, mesurez la longueur, coupez le nombre requis de segments de fil d'enroulement avec une réserve et assemblez-les. en paquets.
- De plus, l'enroulement secondaire est isolé jusqu'à l'obtention d'une surface relativement plane.
- Enroulez le « primaire » avec 2 faisceaux à la fois, en disposant les fils des faisceaux avec du ruban adhésif et en répartissant uniformément les tours sur le noyau, pos. 3.
- Appelez les extrémités des faisceaux et connectez le début de l'un à la fin de l'autre, ce sera le point médian de l'enroulement.
Remarque : sur les schémas électriques, les débuts des bobinages, le cas échéant, sont signalés par un point.
50 Hz lissé
Une onde sinusoïdale modifiée provenant d'un contrôleur PWM n'est pas le seul moyen d'obtenir 50 Hz à la sortie de l'onduleur, adapté à la connexion de tous les consommateurs d'électricité domestiques, et cela ne ferait pas de mal de « lisser » cela également. Le plus simple d'entre eux est le bon vieux transformateur en fer ; il « repasse » bien grâce à son inertie électrique. Certes, trouver un noyau magnétique de plus de 500 W devient de plus en plus difficile. Un tel transformateur d'isolement est allumé sur la sortie basse tension de l'onduleur et une charge est connectée à son enroulement élévateur. Soit dit en passant, la plupart des onduleurs informatiques sont construits selon ce schéma, ils sont donc tout à fait adaptés à cet effet. Si vous enroulez le transformateur vous-même, il est calculé de la même manière que celui de puissance, mais avec une trace. caractéristiques:
- La valeur initialement déterminée de l'induction de travail est divisée par 1,1 et appliquée dans tous les calculs ultérieurs. Cela est nécessaire pour prendre en compte ce qu'on appelle. facteur de forme de tension non sinusoïdale Kf ; pour une sinusoïde Kf=1.
- L'enroulement élévateur est d'abord calculé comme un enroulement secteur 220 V pour une puissance donnée (ou déterminé par les paramètres du circuit magnétique et la valeur de l'induction de travail). Ensuite, le nombre de tours trouvé est multiplié par 1,08 pour des puissances jusqu'à 150 W, par 1,05 pour des puissances de 150-400 W et par 1,02 pour des puissances de 400-1300 W.
- La moitié de l'enroulement basse tension est calculée comme une tension secondaire de 14,5 V pour les interrupteurs bipolaires ou à canal intégré et de 13,2 V pour les interrupteurs à canal induit.
Des exemples de solutions de circuit pour les convertisseurs 12-200 V 50 Hz avec transformateur d'isolement sont présentés dans la figure :
Circuits convertisseurs de tension 12-220 V 50 Hz pour 500-1000 W
Sur celui de gauche, les touches sont contrôlées par ce qu'on appelle l'oscillateur maître. multivibrateur « doux », il génère déjà un méandre dans les fronts bloqués et les fractures lissées, aucune mesure de lissage supplémentaire n'est donc nécessaire. L'instabilité de la fréquence d'un multivibrateur souple est supérieure à celle d'un multivibrateur classique, donc pour le régler, vous avez besoin d'un potentiomètre P. Avec les touches du KT827, vous pouvez supprimer une puissance jusqu'à 200 W (radiateurs de 200 cm² sans souffle). Les clés du KP904 provenant d'anciens déchets ou de l'IRFZ44 permettent de l'augmenter à 350 W ; les simples sur IRF3205 jusqu'à 600 W et les paires jusqu'à 1 000 W.
Un onduleur 12-220 V 50 Hz avec un oscillateur maître sur TL494 (à droite sur la figure) maintient fermement la fréquence dans toutes les conditions de fonctionnement imaginables. Pour lisser plus efficacement un pseudosinusoïde, ce qu'on appelle le phénomène est utilisé. résonance indifférente, dans laquelle les relations de phase des courants et des tensions dans le circuit oscillatoire deviennent les mêmes qu'avec la résonance aiguë, mais leurs amplitudes n'augmentent pas sensiblement. Techniquement, cela peut être résolu simplement : un condensateur de lissage est connecté à l'enroulement élévateur, dont la valeur de capacité est sélectionnée en fonction de la meilleure forme du courant (et non de la tension !) sous charge. Pour contrôler la forme du courant, une résistance de 0,1 à 0,5 Ohm est connectée au circuit de charge à une puissance de 0,03 à 0,1 de la valeur nominale, à laquelle est connecté un oscilloscope avec une entrée fermée. La capacité de lissage ne réduit pas l'efficacité de l'onduleur, mais vous ne pouvez pas utiliser de programmes informatiques de simulation d'oscilloscopes basse fréquence pour le configurer, car l'entrée de la carte son qu'ils utilisent n'est pas conçue pour une amplitude de 220x1,4 = 310 V ! Les clés et les pouvoirs sont les mêmes qu'auparavant. cas.
Un circuit convertisseur 12-200 V 50 Hz plus avancé est illustré à la Fig. :
Circuit d'un convertisseur amélioré 12-200 V 50 Hz
Il utilise des clés composées complexes. Pour améliorer la qualité de la tension de sortie, il utilise le fait que l'émetteur des transistors bipolaires épitaxiaux planaires est beaucoup plus dopé que la base et le collecteur. Lorsque TL494 applique un potentiel de fermeture, par exemple, à la base de VT3, son courant de collecteur s'arrêtera, mais en raison de la résorption de la charge d'espace de l'émetteur, il ralentira la fermeture de T1 et les surtensions de la force électromotrice d'auto-induction. Tr sera absorbé par les circuits L1 et R11C5 ; ils «inclineront» davantage les fronts. La puissance de sortie de l'onduleur est déterminée par la puissance globale Tr, mais pas plus de 600 W, car Il est impossible d'utiliser des commutateurs puissants appariés dans ce circuit - la dispersion de la valeur de la charge de grille des transistors MOSFET est assez importante et la commutation des commutateurs ne sera pas claire, c'est pourquoi la forme de la tension de sortie peut même se détériorer.
La self L1 est constituée de 5 à 6 tours de fil d'un diamètre de 2,4 mm sur cuivre, enroulés sur un morceau de tige de ferrite d'un diamètre de 8 à 10 m et d'une longueur de 30 à 40 mm avec un pas de 3,5 à 4 mm. Le circuit magnétique du papillon ne doit pas être court-circuité ! La mise en place d'un circuit est une tâche assez laborieuse et demande beaucoup d'expérience : il faut sélectionner L1, R11 et C5 en fonction de la meilleure forme du courant de sortie en charge, comme dans le précédent. cas. Mais la Hi-Fi, alimentée par ce convertisseur, reste de la « hi-fi » pour les plus exigeants.
et rumeur.
Est-ce possible sans transformateur ?
Déjà, le fil de bobinage d'un puissant transformateur 50 Hz coûtera un joli centime. Les noyaux magnétiques des transformateurs « cercueil » jusqu'à 270 W au total sont plus ou moins disponibles, mais dans un onduleur, vous ne pouvez pas en extraire plus de 120-150 W, et le rendement sera au mieux de 0,7, car les noyaux magnétiques « cercueil » sont enroulés à partir d'un ruban épais, dans lequel les pertes par courants de Foucault sont importantes à une tension non sinusoïdale sur les enroulements. Trouver un noyau magnétique SL constitué d'une fine bande capable de fournir plus de 350 W avec une induction de 0,7 Tesla est généralement problématique, cela coûtera cher et l'ensemble du convertisseur sera énorme et lourd. Les transformateurs UPS ne sont pas conçus pour un fonctionnement fréquent en mode long terme - ils chauffent et leurs circuits magnétiques dans les onduleurs se dégradent assez rapidement - les propriétés magnétiques se détériorent fortement, la puissance du convertisseur chute. y a t-il une sortie?
Oui, et cette solution est souvent utilisée dans les convertisseurs de marque. Il s'agit d'un pont électrique composé d'interrupteurs sur des transistors à effet de champ de puissance haute tension avec une tension de claquage de 400 V et un courant de drain supérieur à 5 A. Convient aux circuits primaires des onduleurs informatiques et aux vieux déchets - KP904, etc.
Le pont est alimenté par un 220 V DC constant provenant d'un simple onduleur 12-220 avec redressement. Les bras du pont s'ouvrent par paires, transversalement, alternativement, et le courant dans la charge incluse dans la diagonale du pont change de direction ; Les circuits de commande de toutes les clés sont galvaniquement séparés. Dans les dessins industriels, les clés sont contrôlées par des dispositifs spéciaux. IC avec isolation par optocoupleur, mais dans des conditions amateurs, les deux peuvent être remplacés par un onduleur supplémentaire de faible puissance 12 V DC - 12 V 50 Hz, alimenté par un petit transformateur sur le matériel, voir fig. Le noyau magnétique peut provenir d’un transformateur de puissance de faible puissance du marché chinois. Grâce à son inertie électrique, la qualité de la tension de sortie est encore meilleure qu'une onde sinusoïdale modifiée.
Circuit pour recevoir 220 V 50 Hz d'un convertisseur de tension sans transformateur puissant sur le matériel
