Jednostavni samooscilirajući pretvarači napona koji koriste tranzistore. Visokokvalitetni transformatorski pretvarači napona Mrežni pretvarač napona male veličine
Vrlo jednostavan 50 kV pretvarač, koji u suštini sadrži tri elementa. Sve komponente su dostupne i mogu se lako pronaći po želji.
Visokonaponski pretvarač se može koristiti za razne eksperimente sa visokom strujom, kao jonizator, tester integriteta izolacije, itd.
Šta će vam trebati:
- Linearni skener transformator sa bilo kojeg TV-a sa kineskopom.
- Tranzistor sa efektom polja IRFZ44 –
- Otpornik 150 Ohm (1/2 W).
Visokonaponsko kolo pretvarača
Složimo sve na matičnoj ploči bez lemljenja. Samo ću vam pokazati rad, a ako vam se sviđa, možete ga prebaciti na pouzdaniju ploču i lemiti sve elemente.
Povezivanje tranzistora, ako neko ne zna.
Moramo namotati namotaj transformatora. Visokonaponski namotaj će biti originalan. Uzimamo običnu, ne baš tanku žicu i namatamo je sa 14-16 okreta. Napravićemo slavinu u sredini namotaja.
Sada sve povezujemo na naše kolo. Posljednja stvar koju treba učiniti je spojiti struju. Budite oprezni jer radite sa visokim naponom. Ne stavljajte ruke blizu uključenog transformatora.
Napravite razmak od približno 1 cm između visokonaponskog izlaza transformatora i priključaka na drugoj strani. I tek onda poslužite hranu. Ako zaiskri, to znači da je generator uzbuđen i da sve radi dobro.
Ako ćete ga koristiti duže vrijeme, preporučljivo je ugraditi tranzistor na radijator. A ako je iskra mala, tada možete povećati napon na 10 ili 15 V.
Video o radu
Kupovina gotovog uređaja neće biti problem– u auto prodavnicama možete pronaći (pulsne naponske pretvarače) različitih snaga i cena.
Međutim, cijena takvog uređaja srednje snage (300-500 W) je nekoliko hiljada rubalja, a pouzdanost mnogih kineskih pretvarača je prilično kontroverzna. Izrada jednostavnog pretvarača vlastitim rukama nije samo način da značajno uštedite novac, već i prilika da poboljšate svoje znanje u elektronici. U slučaju kvara, popravak domaćeg kola bit će mnogo lakši.
Jednostavan impulsni pretvarač
Sklop ovog uređaja je vrlo jednostavan, a većina dijelova se može ukloniti iz nepotrebnog napajanja računara. Naravno, ima i primjetan nedostatak - napon od 220 volti dobiven na izlazu transformatora daleko je od sinusoidnog oblika i ima frekvenciju znatno veću od prihvaćenih 50 Hz. Električni motori ili osjetljiva elektronika ne smiju biti povezani direktno na njega.
Kako bi se na ovaj inverter mogla povezati oprema koja sadrži prekidačka napajanja (na primjer, napajanje laptopa), korišteno je zanimljivo rješenje - Na izlazu transformatora ugrađen je ispravljač sa kondenzatorima za izravnavanje. Istina, priključeni adapter može raditi samo u jednom položaju utičnice, kada se polaritet izlaznog napona podudara sa smjerom ispravljača ugrađenog u adapter. Jednostavni potrošači kao što su žarulje sa žarnom niti ili lemilica mogu se priključiti direktno na izlaz transformatora TR1.
Osnova gornjeg kruga je TL494 PWM kontroler, najčešći u takvim uređajima. Radna frekvencija pretvarača je postavljena otpornikom R1 i kondenzatorom C2; njihove vrijednosti se mogu uzeti malo drugačije od onih navedenih bez primjetnih promjena u radu kruga.
Za veću efikasnost, kolo pretvarača uključuje dva kraka na tranzistorima s efektom polja Q1 i Q2. Ove tranzistore treba postaviti na aluminijske radijatore; ako namjeravate koristiti zajednički radijator, ugradite tranzistore kroz izolacijske odstojnike. Umjesto IRFZ44 prikazanog na dijagramu, možete koristiti IRFZ46 ili IRFZ48 koji su slični u parametrima.
Izlazna prigušnica je namotana na feritni prsten sa prigušnice, takođe uklonjena iz napajanja računara. Primarni namotaj je namotan žicom prečnika 0,6 mm i ima 10 zavoja sa odvodom od sredine. Na vrhu je namotan sekundarni namotaj sa 80 zavoja. Također možete uzeti izlazni transformator iz pokvarenog neprekidnog napajanja.
Pročitajte također: Govorimo o dizajnu transformatora za zavarivanje
Umjesto visokofrekventnih dioda D1 i D2, možete uzeti diode tipa FR107, FR207.
Budući da je sklop vrlo jednostavan, kada se jednom uključi i pravilno instalira, odmah će početi raditi i neće zahtijevati nikakvu konfiguraciju. Moći će opskrbljivati struju do 2,5 A za opterećenje, ali optimalni način rada bit će struja ne veća od 1,5 A - a to je više od 300 W snage.
Gotovi pretvarač takve snage koštalo bi oko tri do četiri hiljade rubalja.Ova šema je napravljena sa domaćim komponentama i prilično je stara, ali je to ne čini manje efikasnom. Njegova glavna prednost je izlaz pune naizmjenične struje s naponom od 220 volti i frekvencijom od 50 Hz.
Ovdje je generator oscilacija napravljen na mikrokrugu K561TM2, koji je dvostruki D-okidač. To je potpuni analog stranog mikrokola CD4013 i može se njime zamijeniti bez promjena u krugu.
Konvertor također ima dva pogonska kraka zasnovana na bipolarnim tranzistorima KT827A. Njihov glavni nedostatak u odnosu na savremene terenske je veći otpor u otvorenom stanju, zbog čega se više zagrijavaju za istu uključenu snagu.
Budući da inverter radi na niskoj frekvenciji, transformator mora imati snažno čelično jezgro. Autor dijagrama predlaže korištenje uobičajenog sovjetskog mrežnog transformatora TS-180.
Kao i drugi pretvarači zasnovani na jednostavnim PWM krugovima, i ovaj pretvarač ima valni oblik izlaznog napona prilično različit od sinusoidnog, ali je to donekle izglađeno velikom induktivnošću namotaja transformatora i izlaznog kondenzatora C7. Također, zbog toga transformator može emitovati primjetno zujanje tokom rada - to nije znak kvara u strujnom krugu.
Jednostavan tranzistorski inverter
Ovaj pretvarač radi na istom principu kao i gore navedeni sklopovi, ali je generator kvadratnog talasa (multivibrator) u njemu izgrađen na bipolarnim tranzistorima.
Posebnost ovog kruga je da ostaje u funkciji čak i na jako ispražnjenoj bateriji: raspon ulaznog napona je 3,5...18 volti. Ali, pošto nema stabilizaciju izlaznog napona, kada se baterija isprazni, napon opterećenja će istovremeno proporcionalno pasti.
Budući da je ovo kolo također niskofrekventno, bit će potreban transformator sličan onom koji se koristi u pretvaraču baziranom na K561TM2.
Poboljšanja inverterskih kola
Uređaji predstavljeni u članku su izuzetno jednostavni i imaju niz funkcija. ne može se porediti sa fabričkim analogama. Da biste poboljšali njihove karakteristike, možete pribjeći jednostavnim modifikacijama, koje će vam također omogućiti bolje razumijevanje principa rada impulsnih pretvarača.
Pročitajte također: Izrađujemo poluautomatski aparat za zavarivanje vlastitim rukama
Povećana izlazna snaga
Svi opisani uređaji rade na istom principu: preko ključnog elementa (tranzistora izlaznog kraka) primarni namotaj transformatora je povezan na ulaz snage na vrijeme određeno frekvencijom i radnim ciklusom glavnog oscilatora. U tom slučaju se generiraju impulsi magnetskog polja, pobuđujući impulse zajedničkog moda u sekundarnom namotu transformatora s naponom jednakim naponu u primarnom namotu pomnoženom omjerom broja zavoja u namotajima.
Stoga je struja koja teče kroz izlazni tranzistor jednaka struji opterećenja pomnoženoj s inverznim omjerom okretaja (omjer transformacije). Maksimalna struja koju tranzistor može proći kroz sebe je ta koja određuje maksimalnu snagu pretvarača.
Postoje dva načina za povećanje snage pretvarača: ili koristite jači tranzistor, ili koristite paralelno povezivanje nekoliko manje snažnih tranzistora u jednoj ruci. Za domaći pretvarač, druga metoda je poželjnija, jer ne samo da vam omogućuje korištenje jeftinijih dijelova, već i čuva funkcionalnost pretvarača ako jedan od tranzistora pokvari. U nedostatku ugrađene zaštite od preopterećenja, takvo rješenje će značajno povećati pouzdanost domaćeg uređaja. Zagrijavanje tranzistora će se također smanjiti kada rade na istom opterećenju.
Koristeći posljednji dijagram kao primjer, to će izgledati ovako:
Automatsko isključivanje kada je baterija prazna
Nepostojanje uređaja u krugu pretvarača koji ga automatski isključuje kada napon napajanja kritično padne, može te ozbiljno iznevjeriti, ako takav inverter ostavite priključen na akumulator automobila. Dopuna domaćeg pretvarača s automatskom kontrolom bit će izuzetno korisna.
Najjednostavniji automatski prekidač opterećenja može se napraviti od releja automobila:
Kao što znate, svaki relej ima određeni napon pri kojem se njegovi kontakti zatvaraju. Odabirom otpora otpornika R1 (to će biti oko 10% otpora namotaja releja) podešavate trenutak kada relej otvara svoje kontakte i prestaje da dovodi struju u pretvarač.
PRIMJER: Uzmimo relej sa radnim naponom (U p) 9 volti i otpor namotaja (R o) 330 oma. Tako da radi na naponu iznad 11 volti (U min), otpornik sa otporom mora biti povezan serijski sa namotajemR n, izračunato iz uslova jednakostiU r /R o =(U min —U p)/R n. U našem slučaju trebat će nam otpornik od 73 oma, najbliža standardna vrijednost je 68 oma.Naravno, ovaj uređaj je izuzetno primitivan i više je vježba za um. Za stabilniji rad, potrebno ga je dopuniti jednostavnim upravljačkim krugom koji mnogo preciznije održava prag isključivanja:
Šematski dijagrami jednostavnih pretvarača napona na bazi autooscilatora grade se pomoću tranzistora.
Samopobuđeni generatori (autooscilatori) obično koriste pozitivnu povratnu spregu za pobuđivanje električnih oscilacija. Postoje i autooscilatori na bazi aktivnih elemenata sa negativnim dinamičkim otporom, ali se praktički ne koriste kao pretvarači.
Jednostepeni pretvarači napona
Najjednostavniji krug jednostepenog pretvarača napona na bazi autooscilatora prikazan je na Sl. 1. Ovaj tip generatora se naziva blokirajućim generatorima. Fazni pomak kako bi se osigurali uvjeti za pojavu oscilacija u njemu osigurava se određenim uključivanjem namotaja.
Rice. 1. Šema pretvarača napona sa povratnom spregom transformatora.
Analog tranzistora 2N3055 je KT819GM. Generator za blokiranje vam omogućava primanje kratkih impulsa s velikim radnim ciklusom. Oblik ovih impulsa je blizak pravougaonom.
Kapacitivnosti oscilatornih krugova generatora za blokiranje su po pravilu male i određuju se međunavojnim kapacitetima i montažnim kapacitetom. Maksimalna frekvencija generisanja blokirajućeg oscilatora je stotine kHz. Nedostatak ovog tipa generatora je izražena ovisnost frekvencije proizvodnje od promjene napona napajanja.
Otporni djelitelj u baznom kolu tranzistora pretvarača (slika 1) je dizajniran da stvori početnu pristranost. Malo izmijenjena verzija pretvarača sa povratnom spregom transformatora prikazana je na Sl. 2.
Rice. 2. Dijagram glavnog (među) bloka visokonaponskog izvora napona baziranog na samooscilirajućem pretvaraču.
Autooscilator radi na frekvenciji od približno 30 kHz. Na izlazu pretvarača stvara se napon amplitude do 1 kV (određen brojem zavoja pojačanog namota transformatora).
Transformator T1 je izrađen na dielektričnom okviru umetnutom u oklopno jezgro B26 od ferita M2000NM1 (M1500NM1). Primarni namotaj sadrži 6 zavoja; sekundarni namotaj - 20 zavoja PELSHO žice promjera 0,18 mm (0,12...0,23 mm).
Step-up namotaj za postizanje izlaznog napona od 700...800 V ima približno 1800 zavoja PEL žice prečnika 0,1 mm. Svakih 400 okretaja tijekom namotaja postavlja se dielektrična podloga od kondenzatorskog papira, slojevi su impregnirani kondenzatorskim ili transformatorskim uljem. Priključci zavojnice su punjeni parafinom.
Ovaj pretvarač se može koristiti kao srednji pretvarač za napajanje sljedećih stupnjeva proizvodnje visokog napona (na primjer, s električnim pražnjenjima ili tiristorima).
Sljedeći pretvarač napona (SAD) je također napravljen na jednom tranzistoru (slika 3). Stabilizacija osnovnog prednapona se vrši pomoću tri serijski spojene diode VD1 - VD3 (prednapon).
Rice. 3. Šema pretvarača napona sa povratnom spregom transformatora.
Kolektorski spoj tranzistora VT1 zaštićen je kondenzatorom C2, pored toga, lanac diode VD4 i zener diode VD5 spojen je paralelno na kolektorski namotaj transformatora T1.
Generator proizvodi impulse koji su blizu pravokutnog oblika. Frekvencija generiranja je 10 kHz i određena je vrijednošću kapacitivnosti kondenzatora SZ. Analog tranzistora 2N3700 je KT630A.
Push-pull pretvarači napona
Krug pretvarača napona push-pull transformatora prikazan je na sl. 4. Analog tranzistora 2N3055 - KT819GM. Transformator visokonaponskog pretvarača (slika 4) može se izraditi pomoću feritnog otvorenog jezgra okruglog ili pravokutnog poprečnog presjeka, kao i na bazi transformatora televizijske linije.
Kada se koristi okrugla feritna jezgra promjera 8 mm, broj zavoja visokonaponskog namota, ovisno o potrebnom izlaznom naponu, može doseći 8000 zavoja žice promjera 0,15...0,25 mm. Namotaji kolektora sadrže 14 zavoja žice prečnika 0,5...0,8 mm.
Rice. 4. Šema push-pull pretvarača sa povratnom spregom transformatora.
Rice. 5. Varijanta strujnog kola visokonaponskog pretvarača sa povratnom spregom transformatora.
Povratni namotaji (bazni namotaji) sadrže 6 zavoja iste žice. Prilikom spajanja namotaja potrebno je obratiti pažnju na njihovo faziranje. Izlazni napon pretvarača je do 8 kV.
Tranzistori domaće proizvodnje, na primjer, KT819 i slično, mogu se koristiti kao tranzistori pretvarači.
Varijanta kola sličnog pretvarača napona prikazana je na Sl. 5. Glavna razlika leži u strujnim krugovima za napajanje bazama tranzistora.
Broj zavoja primarnog (kolektorskog) namota je 2x5 zavoja prečnika 1,29 mm, sekundarnog - 2x2 navoja prečnika 0,64 mm. Izlazni napon pretvarača je u potpunosti određen brojem zavoja pojačanog namotaja i može doseći 10...30 kV.
A. Čapliginov naponski pretvarač ne sadrži otpornike (slika 6). Napaja ga 5 6 baterija i sposoban je isporučiti do 1 A opterećenju na naponu od 12 V.
Rice. 6. Šema strujnog kruga jednostavnog visokoefikasnog naponskog pretvarača koji se napaja baterijom od 5V.
Ispravljačke diode su spojevi oscilatorskih tranzistora. Uređaj može raditi i na naponu napajanja smanjenom na 1 V.
Za opcije pretvarača male snage možete koristiti tranzistore kao što su KT208, KT209, KT501 i drugi. Maksimalna struja opterećenja ne bi trebala prelaziti maksimalnu baznu struju tranzistora.
Diode VD1 i VD2 nisu potrebne, ali vam omogućavaju da dobijete dodatni napon od 4,2 V negativnog polariteta na izlazu. Efikasnost uređaja je oko 85%. Transformator T1 je napravljen na prstenu K18x8x5 2000NM1. Namotaji I i II imaju po 6, III i IV imaju po 10 zavoja PEL-2 0,5 žice.
Induktivni pretvarač u tri tačke
Pretvarač napona (slika 7) izrađen je prema induktivnom trotočkom krugu i namijenjen je za mjerenje otpora visokog otpora i omogućava vam da na izlazu dobijete nestabilizirani napon od 120...150 V.
Struja koju pretvara pretvarač je oko 3...5 mA pri naponu napajanja od 4,5 V. Transformator za ovaj uređaj može se kreirati na bazi televizijskog transformatora BTK-70.
Rice. 7. Šema pretvarača napona na bazi induktivnog kola od tri tone.
Njegov sekundarni namotaj je uklonjen, a na njegovo mjesto je namotan niskonaponski namotaj pretvarača - 90 zavoja (dva sloja po 45 navoja svaki) žice PEV-1 0,19...0,23 mm. Grana od 70. skretanja odozdo prema dijagramu. Otpornik R1 je 12...51 kOhm.
Pretvarač napona 1,5 V/-9 V
Rice. 8. Krug pretvarača napona 1,5 V/-9 V.
Pretvarač (slika 8) je jednociklični relaksacioni generator sa kapacitivnom pozitivnom povratnom spregom (C2, SZ). Kolektorsko kolo tranzistora VT2 uključuje pojačani autotransformator T1.
Pretvarač koristi obrnutu vezu ispravljačke diode VD1, tj. kada je tranzistor VT2 otvoren, napon napajanja Un se primjenjuje na namotaj autotransformatora, a na izlazu autotransformatora pojavljuje se naponski impuls. Međutim, obrnuto spojena dioda VD1 je u ovom trenutku zatvorena, a opterećenje je isključeno iz pretvarača.
U trenutku pauze, kada se tranzistor zatvori, polaritet napona na namotajima T1 je obrnut, dioda VD1 se otvara, a ispravljeni napon se primjenjuje na opterećenje.
U narednim ciklusima, kada se tranzistor VT2 isključi, kondenzatori filtera (C4, C5) se isprazne kroz opterećenje, dopuštajući istosmjernoj struji da teče. U ovom slučaju, induktivnost pojačanog namota autotransformatora T1 igra ulogu prigušnice filtera za izravnavanje.
Da bi se eliminisala magnetizacija jezgre autotransformatora jednosmernom strujom tranzistora VT2, koristi se preokret magnetizacije jezgre autotransformatora spajanjem kondenzatora C2 i S3 paralelno sa njegovim namotajem, koji su ujedno i djelitelj napona povratne sprege.
Kada se tranzistor VT2 zatvori, kondenzatori C2 i SZ se prazne kroz dio namotaja transformatora tokom pauze, obrćući magnetizaciju jezgra T1 strujom pražnjenja.
Frekvencija generisanja zavisi od napona na bazi tranzistora VT1. Stabilizacija izlaznog napona se vrši putem negativne povratne sprege (NFB) za konstantni napon kroz R2.
Kako izlazni napon opada, frekvencija generiranih impulsa raste sa približno istim trajanjem. Kao rezultat, povećava se frekvencija punjenja filterskih kondenzatora C4 i C5 i kompenzira se pad napona na opterećenju. Kako se izlazni napon povećava, frekvencija generiranja, naprotiv, opada.
Dakle, nakon punjenja kondenzatora za pohranu C5, frekvencija generiranja pada desetine puta. Ostaju samo rijetki impulsi koji kompenziraju pražnjenje kondenzatora u mirovanju. Ova metoda stabilizacije omogućila je smanjenje struje mirovanja pretvarača na 0,5 mA.
Tranzistori VT1 i VT2 bi trebali imati najveći mogući dobitak za povećanje efikasnosti. Namotaj autotransformatora je namotan na feritni prsten K10x6x2 od materijala 2000NM i ima 300 zavoja žice PEL-0,08 sa odvodom od 50. zavoja (računajući od "uzemljenog" terminala). Dioda VD1 mora biti visokofrekventna i imati nisku obrnutu struju. Podešavanje pretvarača se svodi na postavljanje izlaznog napona na -9 V odabirom otpornika R2.
Pretvarač napona sa PWM kontrolom
Na sl. Na slici 9 prikazano je kolo stabiliziranog pretvarača napona sa kontrolom širine impulsa. Pretvarač ostaje u funkciji kada napon baterije padne sa 9....12 na 3V. Pokazalo se da je takav pretvarač najprikladniji za opremu na baterije.
Efikasnost stabilizatora je najmanje 70%. Stabilizacija se održava kada se napon napajanja smanji ispod stabilizovanog izlaznog napona pretvarača, što tradicionalni stabilizator napona ne može da obezbedi. Princip stabilizacije koji se koristi u ovom pretvaraču napona.
Rice. 9. Šema stabiliziranog pretvarača napona sa PWM kontrolom.
Kada je pretvarač uključen, struja kroz otpornik R1 otvara tranzistor VT1, čija struja kolektora, teče kroz namotaj II transformatora T1, otvara moćni tranzistor VT2. Tranzistor VT2 ulazi u režim zasićenja, a struja kroz namotaj I transformatora raste linearno.
Energija se pohranjuje u transformatoru. Nakon nekog vremena, tranzistor VT2 prelazi u aktivni način rada, a u namotajima transformatora pojavljuje se samoinduktivna emf, čiji je polaritet suprotan naponu koji se na njih primjenjuje (magnetsko kolo transformatora nije zasićeno).
Tranzistor VT2 se zatvara poput lavine i samoinduktivna emf namotaja I puni kondenzator S3 kroz diodu VD2. Kondenzator C2 potiče preciznije zatvaranje tranzistora. Zatim se proces ponavlja.
Nakon nekog vremena napon na kondenzatoru SZ raste toliko da se zener dioda VD1 otvara, a bazna struja tranzistora VT1 opada, dok se bazna struja smanjuje, a time i kolektorska struja tranzistora VT2.
Budući da je energija akumulirana u transformatoru određena strujom kolektora tranzistora VT2, daljnje povećanje napona na kondenzatoru SZ prestaje. Kondenzator se prazni kroz opterećenje. Tako se na izlazu pretvarača održava konstantan napon. Izlazni napon postavlja zener dioda VD1. Frekvencija konverzije varira unutar 20...140 kHz.
Pretvarač napona 3-12V/+15V, -15V
Pretvarač napona, čiji je krug prikazan na sl. 10, razlikuje se po tome što je krug opterećenja galvanski izoliran od upravljačkog kruga. Ovo vam omogućava da dobijete nekoliko sekundarnih stabilnih napona. Upotreba integrirajuće veze u krugu povratne sprege poboljšava stabilizaciju sekundarnog napona.
Rice. 10. Kolo stabiliziranog naponskog pretvarača sa bipolarnim izlazom 15+15V.
Frekvencija konverzije opada skoro linearno kako napon napajanja opada. Ova okolnost pojačava povratnu spregu u pretvaraču i povećava stabilnost sekundarnog napona.
Napon na kondenzatorima za izravnavanje sekundarnih kola ovisi o energiji impulsa primljenih od transformatora. Prisustvo otpornika R2 čini napon na skladišnom kondenzatoru C3 zavisnim od brzine ponavljanja impulsa, a stepen zavisnosti (nagib) je određen otporom ovog otpornika.
Dakle, pomoću rezistora R2 možete postaviti željenu ovisnost promjene napona sekundarnih namotaja o promjeni napona napajanja. Tranzistor sa efektom polja VT2 je stabilizator struje. Efikasnost pretvarača može doseći 70...90%.
Nestabilnost izlaznog napona pri naponu napajanja od 4...12 V nije veća od 0,5%, a kada se temperatura okoline promijeni od -40 do +50 ° C - ne više od 1,5%. Maksimalna snaga opterećenja je 2 W.
Prilikom postavljanja pretvarača, otpornici R1 i R2 se postavljaju na položaj minimalnog otpora i priključuju se ekvivalentna opterećenja RH. Na ulaz uređaja dovodi se napon napajanja od 12 V i pomoću otpornika R1 se preko opterećenja Rn postavlja napon od 15 V. Zatim se napon napajanja smanjuje na 4 V i koristi se otpornik R2 za postizanje izlazni napon od 15 V. Ponavljanjem ovog procesa nekoliko puta, postiže se stabilan izlazni napon.
Namotaji I i II i magnetsko kolo transformatora su isti za obje opcije pretvarača. Namotaji su namotani na blindirano magnetno jezgro B26 od 1500NM ferita. Namotaj I sadrži 8 zavoja PEL žice 0,8, a Namotaj II sadrži 6 zavoja PEL žice 0,33 (svaki od namotaja III i IV se sastoji od 15 zavoja PEL žice 0,33 mm).
Mrežni pretvarač napona male veličine
Dijagram jednostavnog malog mrežnog pretvarača napona napravljenog od dostupnih elemenata prikazan je na Sl. 11. Uređaj je baziran na konvencionalnom generatoru za blokiranje na bazi tranzistora VT1 (KT604, KT605A, KT940).
Rice. 11. Šema opadajućeg pretvarača napona na bazi blokade generatora.
Transformator T1 je namotan na B22 oklopnu jezgru od M2000NN ferita. Namotaji Ia i Ib sadrže 150+120 zavoja PELSHO žice 0,1 mm. Namotaj II ima 40 zavoja PEL žice 0,27 mm III - 11 zavoja PELSHO žice 0,1 mm. Prvo se namotava namotaj Ia, zatim II, zatim namotaj lb i na kraju namotaj III.
Napajanje se ne boji kratkog spoja ili prekida u opterećenju, ali ima visok koeficijent talasanja napona, nisku efikasnost, nisku izlaznu snagu (do 1 W) i značajan nivo elektromagnetnih smetnji. Pretvarač se također može napajati iz izvora istosmjerne struje napona od 120 6. U ovom slučaju, otpornike R1 i R2 (kao i diodu VD1) treba isključiti iz kola.
Niskostrujni pretvarač napona 440V
Niskostrujni naponski pretvarač za napajanje Gajger-Mulerovog brojača sa gasnim pražnjenjem može se sastaviti prema krugu na Sl. 12. Pretvarač je generator za blokiranje tranzistora sa dodatnim pojačanim namotajem. Impulsi iz ovog namota pune kondenzator SZ preko ispravljačkih dioda VD2, VD3 do napona od 440 V.
SZ kondenzator mora biti od liskuna ili keramike, sa radnim naponom od najmanje 500 V. Trajanje impulsa blokirajućeg generatora je približno 10 μs. Brzina ponavljanja impulsa (desetine Hz) ovisi o vremenskoj konstanti kola R1, C2.
Rice. 12. Kolo niskostrujnog naponskog pretvarača za napajanje Gajger-Mulerovog brojača sa gasnim pražnjenjem.
Magnetsko jezgro T1 transformatora je napravljeno od dva feritna prstena K16x10x4.5 3000NM međusobno zalijepljena i izolovana je slojem lakirane tkanine, teflona ili fluoroplastike.
Prvo, namotaj III je namotan na veliko - 420 zavoja žice PEV-2 0,07, ravnomjerno ispunjavajući magnetni krug. Povrh namotaja III postavlja se sloj izolacije. Namotaji I (8 zavoja) i II (3 zavoja) namotani su bilo kojom žicom preko ovog sloja; također ih treba što ravnomjernije rasporediti oko prstena.
Treba obratiti pažnju na ispravno faziranje namotaja, to se mora učiniti prije prvog uključivanja. Uz otpor opterećenja reda veličine nekoliko MOhma, pretvarač troši struju od 0,4...1,0 mA.
Konvertor napona za napajanje blica
Konvertor napona (slika 13) je dizajniran da napaja blic. Transformator T1 je napravljen na magnetnom jezgru od dva permalloy prstena K40x28x6 presavijena zajedno. Namotaj kolektorskog kola tranzistora VT1 ima 16 zavoja PEV-2 0,6 mm; njegov osnovni krug je 12 zavoja iste žice. Pojačani namotaj sadrži 400 zavoja PEV-2 0,2.
Rice. 13. Krug pretvarača napona za foto blic.
HL1 neonska lampa se koristi od pokretača fluorescentne lampe. Izlazni napon pretvarača se glatko povećava preko flash kondenzatora do 200 V za 50 sekundi. Uređaj troši struju do 0,6 A.
Pretvarač napona PN-70
Pretvarač napona PN-70, koji je osnova dole opisanog uređaja, dizajniran je za napajanje bljeskalica (slika 14). Obično se energija inverterske baterije koristi sa minimalnom efikasnošću.
Bez obzira na učestalost bljeskova, generator radi neprekidno, trošeći veliku količinu energije i prazni baterije.
Rice. 14. Šema modificiranog pretvarača napona PN-70.
O. Panchik je uspio prebaciti pretvarač u stanje mirovanja uključivanjem otpornog djelitelja R5, R6 na izlazu pretvarača i slanjem signala iz njega preko zener diode VD1 do elektronskog prekidača napravljenog na tranzistorima VT1 - VTZ prema Darlingtonovom kolu. .
Čim napon na flash kondenzatoru (nije prikazan na dijagramu) dostigne nominalnu vrijednost određenu vrijednošću otpornika R6, zener dioda VD1 će se probiti, a tranzistorski prekidač će isključiti bateriju za napajanje (9 V) iz konverter.
Kada se napon na izlazu pretvarača smanji kao rezultat samopražnjenja ili pražnjenja kondenzatora na bljeskalicu, zener dioda VD1 će prestati provoditi struju, prekidač i, prema tome, pretvarač će se uključiti. Tranzistor VT1 mora se ugraditi na bakarni radijator dimenzija 50x22x0,5 mm.
Pretvarači napona sa pojačanim transformatorom koji koriste tranzistore se široko koriste u nestacionarnim i terenskim uvjetima za zamjenu mreže od 220 V 50 Hz za napajanje mrežne opreme i uređaja.
Takvi pretvarači moraju osigurati izlaznu snagu od jedinica do stotina vati kada se napajaju baterijama ili DC generatorima napona od 6 do 24 V.
Obično se kao visokonaponski pretvarači napona koriste samogenerirajući pretvarači ili transformatorski pretvarači sa eksternom pobudom.
Primjer push-pull transformatorskog autooscilatora koji pretvara jednosmjerni napon od 12 B u naizmjenični napon od 220 V prikazan je na Sl. 10.1. Pretvarač radi na povećanoj frekvenciji konverzije - 500 Hz (pod opterećenjem) i 700 Hz u praznom hodu. Efikasnost pretvarača je oko 75%. Takav pretvarač se može koristiti uglavnom za napajanje aktivnog opterećenja, na primjer, lemilice ili rasvjetne lampe. Njegova izlazna snaga je do 40 W.
Otpornik R1 je limitator struje baze. Krug R2, C1 stvara impuls struje okidanja u trenutku uključivanja napajanja generatora. Prigušnica L1 DPM-0.4 smanjuje vjerovatnoću samopobude pretvarača na višoj frekvenciji (više od 10 kHz).
Za transformator T1 koristi se magnetno jezgro vertikalnog skenirajućeg transformatora (TVK). Svi njegovi namotaji su premotani. Namotaji I i II sadrže 30 zavoja žice PEV 0,6...0,8. Namotaj III sadrži 20 zavoja žice PEV 0,16...0,2; namotaj IV - 1000 zavoja iste žice. Namotaji I i II su namotani istovremeno u dvije žice zavoj za zavoj. Namotavanje III
Rice. 10.1. Krug pretvarača srednje snage
Rice. 10.2. Krug pretvarača naponskog napona
zavojnica je također namotana u krug. Namotavanje IV - ravnomjerno naslagano preko okvira.
Pretvarač napona baterije transformatora (slika 10.2) omogućava vam da dobijete izlazni napon od 220 V 50 Hz, trošeći struju od 5 A[^ 0,2] pri naponu od 12 V.
Uređaj se zasniva na glavnom generatoru pravokutnih impulsa, napravljenom prema multivibratorskom kolu, čiji je tipičan krug prikazan ranije na Sl. 1.1. Radna frekvencija ovog generatora bi trebala biti 50 Hz. Pošto je izlazna snaga glavnog oscilatora mala, dvostepena pojačala snage su povezana na izlaze multivibratora, omogućavajući povećanje snage do 1000 puta.
Niskofrekventni transformator T1 uključen je na izlazu pojačala. Diode VD1 i VD2 štite izlazne tranzistore pretvarača kada rade na induktivnom opterećenju.
Kao transformator T1, možete koristiti unificirane transformatore kao što su TAN ili G/7/7. Tranzistori VT1 i VT4 mogu se zamijeniti sa KT819GM (sa radijatorima); VT2 i VT3 - KT814, KT816, KT837; diode VD1 i VD2 - D226.
Pretvarač od 12 B DC u 220 V AC (slika 10.3) može obezbijediti izlaznu snagu od 100 Bt. Maksimalna izlazna snaga pretvarača je 100 W, efikasnost je do 50%.
Rice. 10.4. Jednostavan krug pretvarača napona
Glavni oscilator je napravljen prema krugu tradicionalnog simetričnog multivibratora, napravljenog na tranzistorima VT2 i VT3 (KT815). Izlazni stupnjevi pretvarača su sastavljeni pomoću kompozitnih tranzistora VT1 i VT4 (KT825). Ovi tranzistori se ugrađuju bez izolacijskih brtvi na zajednički radijator.
Uređaj troši struju iz baterije do 20 L.
Kao energetski transformator korišten je gotov mrežni transformator od 100 W (presjek središnjeg dijela željeznog jezgra je oko 10 cm^). Mora imati dva sekundarna namotaja, svaki od 8 B/10 L.
Da bi radna frekvencija glavnog oscilatora bila jednaka 50 Hz, odabiru se vrijednosti otpornika R3 i R4.
Pretvarač napona velike snage radi od punjive baterije (slika 10.5) i omogućava vam da dobijete izlazni naizmenični napon od 220 V sa frekvencijom od 50 Hz. Snaga opterećenja može doseći 200 W.
Transformator T1 je namotan na magnetnu jezgru trake ŠL12h20. Primarni namotaj sadrži 500 zavoja PEV-2 0,21, izvučen iz sredine. Kontrolni namotaji imaju 30 zavoja iste žice prečnika 0,4 mm.
Transformator T2 je također na magnetnoj jezgri trake ŠL32h38. Primarni namotaj sadrži 96 zavoja PEV-2 2,5 žice, izvučene od sredine. Sekundarni namotaj ima 920 zavoja PEV-2 žice prečnika 0,56 mm.
Izlazni tranzistori su ugrađeni na radijatore površine 200 cm^. Provodnici velike struje moraju imati poprečni presjek od najmanje 4 mm^.
Rad pretvarača je testiran pomoću baterije 6ST60.
Sljedeći uređaj je dizajniran za napajanje električnog brijača iz mreže u vozilu sa konstantnim naponom od 12 V (slika 10.6). Pod opterećenjem troši struju od oko 2,5 V4.
U pretvaraču, glavni oscilator na okidaču DD1.1 proizvodi frekvenciju od 100 Hz. Zatim ga djelitelj frekvencije na okidaču DDI.2 smanjuje za 2 puta, a pretpojačalo na tranzistorima VT1, VT2 zamahuje pojačalo snage na tranzistorima VT3, VT4, napunjenim na transformatoru T1. Glavni oscilator ima frekvencijsku stabilnost ne lošiju od 5% kada se napon napajanja promijeni od 6 do 15 S. Razdjelnik frekvencije istovremeno igra ulogu baluna, što omogućava poboljšanje oblika izlaznog napona pretvarača. DDI čip K561TM2 (564TM2) i tranzistori predpojačala se napajaju kroz filter R9, SZ i C4. Sekundarni namotaj transformatora T1 sa kondenzatorom C5 i opterećenjem formiraju oscilatorni krug sa rezonantnom frekvencijom od oko 50 Hz.
Rice. 10.5. Krug pretvarača velike snage
Rice. 10.6. Krug pretvarača napona za napajanje električnog brijača
Transformator T1 može se napraviti na bazi bilo kojeg mrežnog transformatora snage 30...50 W. Iz transformatora se uklanjaju svi postojeći sekundarni namotaji (mreža će služiti kao novi sekundarni namotaj), a umjesto njih dva polunamotaja su namotana PEL ili PEV-2 žicom prečnika 1,25 mm, svaki sa broj zavoja koji odgovara omjeru transformacije od oko 20 u odnosu na lijevi namotaj na 220 V. Ako je broj zavoja visokonaponskog namota nepoznat, broj zavoja niskonaponskog namota se eksperimentalno određuje pomoću odabirom broja zavoja dok se na izlazu pretvarača ne dobije napon od 220 V.
Kapacitet kondenzatora C5 se bira iz uslova dobijanja maksimalnog izlaznog napona sa priključenim opterećenjem.
Kolo pretvarača (slika 10.6) je pojednostavio V. Karavkin. Poboljšanja su uticala samo na glavni oscilator, čiji je krug prikazan na Sl. 10.7. Ovaj generator radi na frekvenciji od 50 Hz.
Pretvarač od 12 B DC u 220 V AC (slika 10.8), kada je povezan na akumulator automobila od 44 Ah, može napajati opterećenje od 100 vati tokom 2...3 sata. Glavni oscilator na simetričnom multivibratoru (VT1 i VT2) je napunjen na moćne parafazne sklopke (VT3 - VT8), koji prebacuju struju u primarnom namotu.
Rice. 10.7. Varijanta kola glavnog oscilatora za pretvarač napona
Rice. 10.8. 100 W kolo pretvarača napona
pojačani transformator T1. Snažni tranzistori VT5 i VT8 su zaštićeni od prenapona kada rade bez opterećenja diodama VD3 i VD4.
Transformator je napravljen na magnetnom jezgru ŠZbhZb, niskonaponski namoti G i I" imaju po 28 zavoja PEL žice prečnika 2,1 mm, a pojačani namotaj II ima 600 namotaja PEL prečnika 0,6 mm, i W2 je prvo namotan, a preko njega dupla žica (sa da bi se postigla simetrija polunamotaja) W1. Kada se podešava pomoću otpornika R5, postiže se minimalno izobličenje oblika izlaznog napona.
Kolo pretvarača napona od 300 W prikazano je na Sl. 10.9. Glavni oscilator pretvarača je sastavljen na jednospojni tranzistor VT1, otpornici R1 - R3 i kondenzator C2. Frekvencija generiranih impulsa, jednaka 100 Hz, podijeljena je D-okidačem na DDI K561TM2 čipu sa 2. Istovremeno se na izlazima okidača formiraju parafazni impulsi koji slijede frekvenciju od 50 Hz. Oni, preko bafer elemenata - invertera /SMO/7-čipova K561LN2, upravljaju ključnim tranzistorima (blok 1), spojenim prema push-pull krugu pojačala snage. Opterećenje ove kaskade je transformator T1, koji povećava impulsni napon na 220 V.
Rice. 10.9. 300 W kolo pretvarača napona
Transformator T1 je izrađen na magnetnom jezgru PL25x100x20. Namotaji I i II sadrže po 11 zavoja aluminijske sabirnice poprečnog presjeka 3×2 mm, namotaj III je izrađen od PBD žice prečnika 1,2 mm i ima 704 zavoja.
Prilikom početka postavljanja uređaja, pozitivni provodnik izvora napajanja se odvaja od priključne tačke namotaja I i II transformatora T1 i pomoću osciloskopa provjerava frekvenciju i amplitudu impulsa na bazama tranzistora. . Amplituda impulsa treba da bude oko 2 S, a njihova frekvencija ponavljanja, jednaka 50 Hz, je postavljena otpornikom R1.
Svaki od izlaznih tranzistora je instaliran na hladnjaku površine oko 200 cm^. Otpornici u kolektorskim krugovima tranzistora izrađeni su od nihrom žice prečnika 1,2 mm (10 zavoja na trnu prečnika 4 mm). Ako su uključeni u emiterske krugove tranzistora, tada se tranzistori svake ruke mogu instalirati na zajednički hladnjak.
Opterećenje se može spojiti na pretvarač samo nakon što se struja dovede u kolo.
Svi pojačivači o kojima smo prethodno govorili imali su neregulisani i nestabilizovani izlazni napon.
Na sl. Slika 10.10 prikazuje jednostavan pojačivač, čije prednosti uključuju:
Stabilizirani izlazni napon;
Mogućnost podešavanja izlaznog napona u značajnim granicama;
Primjena široko korištenih elemenata;
Koristeći standardni TN-46-127/220-50 transformator kao T1 bez ikakvih modifikacija.
Rice. 10.10. 9...12.6V/220V, 18W pojačani konvertorski krug sa podesivim stabiliziranim AC izlaznim naponom
Pretvarač je napravljen pomoću tranzistora VT4 i VT5 prema klasičnom Royerovom kolu. Napaja se podesivim stabilizatorom napona pomoću tranzistora VT1 - VT3. Treba imati na umu da se tranzistori VT3 - VT5 moraju ugraditi na ploče hladnjaka. Kompozitna zener dioda VD1 - VD2 (KS147A i KS133A) može se zamijeniti sa KS182. Maksimalna struja opterećenja - do 100 mA.
U ovom članku želim govoriti o namotavanju transformatora za moćni automobilski inverter 12-220.
Ovaj transformator je bio namotan da radi u kombinaciji sa kineskom automobilskom pločom pretvarača napona.
Ovakvi pretvarači su nedavno pronašli veliku popularnost zbog svoje male težine, kompaktne veličine i niske cijene, što je nezamjenjiva stvar ako trebate povezati mrežna opterećenja u automobilu za koje je potreban izvor napajanja od 220 volti, pa čak i naizmjenična struja frekvencije od 50 Hz. , pretvarač u potpunosti može pružiti takve uvjete. Nekoliko riječi o samom pretvaraču; njegov približni dijagram je prikazan ispod.
Dijagram je prikazan samo da pokaže princip rada, ali ova stvar radi na prilično jednostavan način.
Dva generatora, oba TL494, prvi od njih radi na frekvenciji od oko 60 kHz i dizajniran je za pogon energetskih tranzistora primarnog kola, koji zauzvrat pokreću energetski impulsni transformator. Drugi generator je podešen na frekvenciju od oko 100 Hz i upravlja visokonaponskim energetskim tranzistorima.
Ispravljeni napon nakon sekundarnog namota transformatora dovodi se do visokonaponskih polja, koji, kada se aktiviraju na datoj frekvenciji, pretvaraju jednosmjernu struju u naizmjeničnu struju - frekvencijom od 50 Hz. Oblik izlaznog signala je pravokutni ili, tačnije, modificirana sinusoida.
Naš transformator je glavna energetska komponenta invertera i njegov namotaj je najvažniji trenutak.
Primarni namotaj je u obliku sabirnice (nažalost ne mogu navesti tačnu dužinu), širina ove sabirnice je oko 24mm, debljina je 0,5mm.
Radna frekvencija i tip glavnog oscilatora.
Ulazni napon invertera
Ukupne dimenzije i tip (marka) jezgra transformatora
Prvo je namotan primarni namotaj. Dvije ruke su namotane jednom čvrstom trakom, broj okreta je bio 2x2 okreta. Nakon namotavanja prva dva zavoja napravljena je slavina, a zatim su namotana preostala dva zavoja.
Obavezno je staviti izolaciju na primarni namotaj, u mom slučaju običnu električnu traku. Broj izolacionih slojeva – 5.
Sekundarni namot je namotan u istom smjeru kao i primarni, na primjer, u smjeru kazaljke na satu.
Za dobivanje 220 volti izlaznog napona, u mom slučaju, namotaj sadrži 42 zavoja, a namotavanje je urađeno u slojevima - prvi sloj je 14 zavoja, na vrhu su još dva sloja koji sadrže potpuno isti broj zavoja.
Namotaj je namotan sa dva paralelna navoja žice od 0,8 mm, primjer proračuna je prikazan u nastavku.
Nakon svega ovoga sastavljamo transformator - pričvršćujemo polovice jezgre bilo kojom električnom trakom ili ljepljivom trakom, ne preporučujem ljepilo, jer može prodrijeti između polovica ferita i formirati umjetni razmak, što će dovesti do povećanje struje mirovanja kruga i izgaranje ulaznih tranzistora pretvarača, tako da morate obratiti veliku pažnju na ovaj faktor.
U toku rada transformator se ponaša vrlo mirno, strujna potrošnja bez opterećenja je oko 300 mA, ali to uzima u obzir potrošnju visokonaponskog dijela.
Maksimalna ukupna snaga jezgre koju sam koristio je oko 1000 vati, naravno da će podaci namotaja biti različiti u zavisnosti od vrste jezgre koja se koristi. Usput, namotavanje se može obaviti i na jezgri u obliku slova W i na feritnim prstenovima.
Na ovoj osnovi su namotani samo svi transformatori, i industrijski i domaći pretvarači impulsnog napona; inače, dizajne domaćih invertera radio-amateri vrlo često ponavljaju u projektima subwoofer pojačala i ne samo, tako da ja mislim da je članak mnogima bio zanimljiv.
