Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжения: Выбор инвертора (преобразователя напряжения) | Другие автотовары | Блог

Разное

Содержание

Преобразователи постоянного напряжения в переменное

Отключение электроэнергии в наших домах, увы, становится традицией. Неужели ребенку придется делать уроки при свече? Или как раз интересный фильм по телевизору, вот бы досмотреть. Все это поправимо, если у вас есть автомобильный аккумулятор. К нему можно собрать устройство, называемое преобразователем постоянного напряжения в переменное (ипи по западной терминологии DC-AC преобразователь).

На рис.1 и 2 показаны две основные схемы таких преобразователей. В схеме на рис.1 используются четыре мощных транзистора VT1…VT4, работающих в ключевом режиме. В одном полупериоде напряжения 50 Гц открыты транзисторы VT1 и VT4. Ток от аккумулятора GB1 протекает через транзистор VT1, первичную обмотку трансформатора T1 (слева направо по схеме) и транзистор VT4. Во втором полупериоде открыты транзисторы VT2 и VT3, ток от аккумулятора GB1 идет через транзистор VT3, первичную обмотку трансформатора TV1 (справа налево по схеме) и транзистор VT2. В результате ток в обмотке трансформатора TV1 получается переменным, и во вторичной обмотке напряжение повышается до 220 6. При использовании 12-вопьтового аккумулятора коэффициент К= 220/12=18,3.

Генератор импульсов с частотой 50 Гц можно построить на транзисторах, логических микросхемах и любой другой элементной базе На рис.1 показан генератор импульсов на интегральном таймере КР1006ВИ1 (микросхема DA1). С выхода DA1 импульсы частотой 50 Гц проходят через два инвертора на транзисторах VT7, VT8. От первого из них импульсы поступают через усилитель тока VT5 на пару VT2, VT3, со второго — через усилитель тока VT6 на пару VT1, VT4. Если в качестве VT1…VT4 использовать транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока («супербета»), например, типа КТ827Б или мощные полевые транзисторы, например, КП912А, то усилители тока VT5, VT6 можно не ставить.

В схеме на рис.2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но зато первичная обмотка трансформатора имеет вдвое больше витков и среднюю точку. Генератор импульсов в этой схеме тот же самый, базы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к точкам А и Б схемы генератора импульсов на рис.1.

Время работы преобразователя определяется емкостью аккумулятора и мощностью нагрузки. Если допустить разряд аккумулятора на 80 % (такой разряд допускают свинцовые аккумуляторы), то выражение для времени работы преобразователя имеет вид:

Т(ч) = (0,7WU)/P, где W — емкость аккумулятора, Ач; U — номинальное напряжение аккумулятора, В; Р — мощность нагрузки, Вт. В этом выражении учтен также КПД преобразователя, составляющий 0,85…0,9.

 

 

Тогда, например, при использовании автомобильного аккумулятора емкостью 55 Ач с номинальным напряжением 12 В при нагрузке на лампочку накаливания мощностью 40 Вт время работы составит 10…12 ч, а при нагрузке на телевизионный приемник мощностью 150 Вт 2,5—3ч.

Приведем данные трансформатора Т1 для двух случаев: для максимальной нагрузки 40 Вт и для максимальной нагрузки 150 Вт.

В таблице: S — площадь сечения магнитопровода; W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток; D1, D2 — диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

Можно использовать готовый силовой трансформатор, сетевую обмотку его не трогать, а домотать первичную обмотку. В этом случае после намотки нужно включить в сеть сетевую обмотку и убедиться, что напряжение на первичной обмотке равно 12 В.

Если использовать в качестве мощных транзисторов VT1…VT4 в схеме на рис.1 или VT1, VT2 в схеме на рис.2 КТ819А, то следует помнить следующее. Максимальный рабочий ток этих транзисторов 15 А, поэтому если рассчитывать на мощность преобразователя свыше 150 Вт, то необходимо ставить либо транзисторы с максимальным током свыше 15 А (например, КТ879А), либо включать параллельно по два транзистора. При максимальном рабочем токе 15 А мощность рассеяния на каждом транзисторе составит примерно 5 Вт, тогда как без радиатора максимальная рассеиваемая мощность — 3 Вт. Поэтому на этих транзисторах необходимо ставить небольшие радиаторы в виде металлической пластины площадью 15-20 см.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разнополярных импульсов амплитудой 220 В. Такое напряжение вполне подходит для питания различной радиоаппаратуры, не говоря уже об электрических лампочках. Однако однофазные электромоторы с напряжением такой формы работают плохо. Поэтому включать в такой преобразователь пылесос или магнитофон не стоит. Выход из положения можно найти, намотав на трансформаторе Т1 дополнительную обмотку и нагрузив ее на конденсатор Ср (на рис.2 показан пунктиром). Этот конденсатор выбран такой величины, чтобы образовался контур, настроенный на частоту 50 Гц. При мощности преобразователя 150 Вт емкость такого конденсатора можно вычислить по формуле С = 0,25 / U2, где U -напряжение, образующееся на дополнительной обмотке, например, при U = 100 В, С = 25 мкФ. При этом конденсатор должен работать на переменном напряжении (можно использовать металлобумажные конденсаторы К42У или подобные) и иметь рабочее напряжение не меньше 2U. Такой контур забирает на себя часть мощности преобразователя. Эта часть мощности зависит от добротности конденсатора. Так, для металлобумажных конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь составляет 0,02…0,05, поэтому КПД преобразователя снижается примерно на 2…5%.

Во избежание выхода из строя аккумуляторной батареи преобразователь не мешает оборудовать сигнализатором разряда. Простая схема такого сигнализатора показана на рис.3. Транзистор VT1 является пороговым элементом. Пока напряжение аккумуляторной батареи в норме транзистор VT1 открыт и напряжение на его коллекторе ниже порогового напряжения микросхемы DD1.1, поэтому генератор сигнала звуковой частоты на этой микросхеме не работает. Когда напряжение батареи опускается до критического значения, транзистор VT1 запирается (точка запирания устанавливается переменным резистором R2), начинает работать генератор на микросхеме DD1 и акустический элемент НА1 начинает «пищать». Вместо пьезоэлемента можно применить динамический громкоговоритель малой мощности.

После использования преобразователя аккумулятор необходимо зарядить. Для зарядного устройства можно использовать тот же трансформатор Т1, но количества витков в первичной обмотке недостаточно, так как она рассчитана на 12 В, а нужно, по крайней мере, 17 В. Поэтому при изготовлении трансформатора следует предусмотреть дополнительную обмотку для зарядного устройства. Естественно, при зарядке аккумулятора схему преобразователя необходимо отключить.

В. Д. Панченко, г.Киев

Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

Отключение электроэнергии в наших домах, увы, становится традицией. Неужели ребенку придется делать уроки при свече? Или как раз интересный фильм по телевизору, вот бы досмотреть.

Все это поправимо, если у вас есть автомобильный аккумулятор. К нему можно собрать устройство, называемое преобразователем постоянного напряжения в переменное (или по западной терминологии DC-AC преобразователь). На рис.1 и 2 показаны две основные схемы таких преобразователей.

Принципиальная схема

В схеме на рис.1 используются четыре мощных транзистора VT1…VT4, работающих в ключевом режиме. В одном полупериоде напряжения 50 Гц открыты транзисторы VT1 и VT4.

Ток от аккумулятора GB1 протекает через транзистор VT1, первичную обмотку трансформатора T1 (слева направо по схеме) и транзистор VT4.

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения 12В в переменное 220В.

Во втором полупериоде открыты транзисторы VT2 и VT3, ток от аккумулятора GB1 идет через транзистор VT3, первичную обмотку трансформатора TV1 (справа налево по схеме) и транзистор VT2.

В результате ток в обмотке трансформатора TV1 получается переменным, и во вторичной обмотке напряжение повышается до 220 6. При использовании 12-вопьтового аккумулятора коэффициент К= 220/12=18,3.

Генератор импульсов с частотой 50 Гц можно построить на транзисторах, логических микросхемах и любой другой элементной базе.

На рис.1 показан генератор импульсов на интегральном таймере КР1006ВИ1 (микросхема DA1). С выхода DA1 импульсы частотой 50 Гц проходят через два инвертора на транзисторах VT7, VT8.

От первого из них импульсы поступают через усилитель тока VT5 на пару VT2, VT3, со второго — через усилитель тока VT6 на пару VT1, VT4. Если в качестве VT1…VT4 использовать транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока («супербета»), например, типа КТ827Б или мощные полевые транзисторы, например, КП912А, то усилители тока VT5, VT6 можно не ставить.

В схеме на рис.2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но зато первичная обмотка трансформатора имеет вдвое больше витков и среднюю точку.

Рис. 2. Схема выходной части импульсного преобразователя напряжения на двух мощных транзисторах.

Генератор импульсов в этой схеме тот же самый, базы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к точкам А и Б схемы генератора импульсов на рис.1.

Рис. 3. Схема сигнализатора разряда аккумуляторной батареи.

Детали и налаживание

Время работы преобразователя определяется емкостью аккумулятора и мощностью нагрузки. Если допустить разряд аккумулятора на 80 % (такой разряд допускают свинцовые аккумуляторы), то выражение для времени работы преобразователя имеет вид:

Т(ч) = (0,7WU)/P

где W — емкость аккумулятора, Ач; U — номинальное напряжение аккумулятора, В; Р — мощность нагрузки, Вт. В этом выражении учтен также КПД преобразователя, составляющий 0,85…0,9.

Тогда, например, при использовании автомобильного аккумулятора емкостью 55 Ач с номинальным напряжением 12 В при нагрузке на лампочку накаливания мощностью 40 Вт время работы составит 10…12 ч, а при нагрузке на телевизионный приемник мощностью 150 Вт 2,5—3ч.

Приведем данные трансформатора Т1 для двух случаев: для максимальной нагрузки 40 Вт и для максимальной нагрузки 150 Вт.

В таблице: S — площадь сечения магнитопровода; W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток; D1, D2 — диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

Можно использовать готовый силовой трансформатор, сетевую обмотку его не трогать, а домотать первичную обмотку. В этом случае после намотки нужно включить в сеть сетевую обмотку и убедиться, что напряжение на первичной обмотке равно 12 В.

Если использовать в качестве мощных транзисторов VT1…VT4 в схеме на рис.1 или VT1, VT2 в схеме на рис.2 КТ819А, то следует помнить следующее.

Максимальный рабочий ток этих транзисторов 15 А, поэтому если рассчитывать на мощность преобразователя свыше 150 Вт, то необходимо ставить либо транзисторы с максимальным током свыше 15 А (например, КТ879А), либо включать параллельно по два транзистора.

При максимальном рабочем токе 15 А мощность рассеяния на каждом транзисторе составит примерно 5 Вт, тогда как без радиатора максимальная рассеиваемая мощность — 3 Вт. Поэтому на этих транзисторах необходимо ставить небольшие радиаторы в виде металлической пластины площадью 15-20 см.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разнополярных импульсов амплитудой 220 В. Такое напряжение вполне подходит для питания различной радиоаппаратуры, не говоря уже об электрических лампочках.

Однако однофазные электромоторы с напряжением такой формы работают плохо. Поэтому включать в такой преобразователь пылесос или магнитофон не стоит.

Выход из положения можно найти, намотав на трансформаторе Т1 дополнительную обмотку и нагрузив ее на конденсатор Ср (на рис.2 показан пунктиром).

Этот конденсатор выбран такой величины, чтобы образовался контур, настроенный на частоту 50 Гц. При мощности преобразователя 150 Вт емкость такого конденсатора можно вычислить по формуле С = 0,25 / U2, где U -напряжение, образующееся на дополнительной обмотке, например, при U = 100 В, С = 25 мкФ.

При этом конденсатор должен работать на переменном напряжении (можно использовать металлобумажные конденсаторы К42У или подобные) и иметь рабочее напряжение не меньше 2U.

Такой контур забирает на себя часть мощности преобразователя. Эта часть мощности зависит от добротности конденса

Преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

Попробую с вами поделиться очередной поделкой. Оригинальностью она как то не блещет, но тем не менее кто то сделает для себя определенные выводы, а кто то укажет мне на мои ошибки.

Тема такая, простейший преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В, должен зажечь хотя бы светодиодную лампу. В интернете великое множество преобразователей, на любой вкус. Есть и на реле, без транзисторов.

И на транзисторах с трансформатором и дросселем из компьютерного блока питания

И на микросхеме

и. т. д., перечислять думаю не стоит, я пошел своим путем, но по проторенной тропинке. За основу взял симметричный мультивибратор. Мультивибратор является, чуть ли не самым популярным устройством у радиолюбителей, очень простая и полезная штука, которая не требует отладки.

Немного поколдовав с монтажной панелькой я решил раскачивать одно плечо высокой частотой, заменив некоторые детали.

Монтаж делал навесным, деталей мало, тратить время на изготовление платы не стал, (пушистость) монтажа придавил скобами закрепив на панели.

Мосфет прикрутил на толстую металлическую пластину — радиатор.

Импровизированный монтаж решил собрать на скрутки, мало ли что сгорит, легче менять

В итоге получилось то, что вы видите, зачем воткнул вольтметр-амперметр? Наверное был лишний. Достаточно было одного раза посмотреть , сколько он берет ампер. Теперь из песни слов не выкинешь, будет декором-)

Попробовав высокочастотный трансформатор, он меня не впечатлил, заменил его не железный, на вид мощный. Пока нет нагрузки он сильно свистит. Но трудится исправно. Хотел замерить выходное напряжение и был наказан. Высокая частота убила тестер, а при неловком движении возле выхода трансформатора получил не забываемое впечатление высокого напряжения. Нужно всегда быть осторожным.

Задача выполнена, лампа горит как от сети 220В

На этом можно было бы и закончить, но тут вспомнил о критиках.Могут написать: да это только ленивый не делал, да кому это надо, да мощи этого преобразователя хватит осветить только палатку да уличный туалет. Зачем возился и тратил свое, а теперь и наше время.
Полностью с вами согласен. Упрощаю ранее поставленную задачу.

У каждого когда нибудь но сгорала светодиодная лампа и практически всегда ее выбрасывали. А ведь можно ей дать второй шанс послужить верой и правдой. Обычно в лампах выгорает электроника, а светодиоды остаются целыми, (конечно и они могут подвести, но и них тоже можно перепаять).

Для этого много не надо:
Молоток – это если стеклянная колба не снимается, или предательски треснула.
Аккумулятор 12В с ограничительным резистором (желательное напряжение 10 вольт в моем случае), или литий ионный аккумулятор 4.2 вольта с китайским повышающим модулем.

Накинул провода на аккумулятор 12В с ограничительным резистором

И стало светло. Этот вариант подойдет для освещения той самой палатки, о которой писалось выше, сарайчика ну мало ли где не нужна мобильность.

Или облегченный вариант, как бы фонарик с которым свободно можно перемещаться ночью. В лампе находятся очень яркие светодиоды. Опять-таки, емкость ограничивает время.

Преобразователи постоянного напряжения в переменное

 

В. Д. Панченко, г.Киев

   Отключение электроэнергии в наших домах, увы, становится традицией. Неужели ребенку придется делать уроки при свече? Или как раз интересный фильм по телевизору, вот бы досмотреть. Все это поправимо, если у вас есть автомобильный аккумулятор. К нему можно собрать устройство, называемое преобразователем постоянного напряжения в переменное (ипи по западной терминологии DC-AC преобразователь).

 

 

   На рис.1 и 2 показаны две основные схемы таких преобразователей. В схеме на рис.1 используются четыре мощных транзистора VT1…VT4, работающих в ключевом режиме. В одном полупериоде напряжения 50 Гц открыты транзисторы VT1 и VT4. Ток от аккумулятора GB1 протекает через транзистор VT1, первичную обмотку трансформатора T1 (слева направо по схеме) и транзистор VT4. Во втором полупериоде открыты транзисторы VT2 и VT3, ток от аккумулятора GB1 идет через транзистор VT3, первичную обмотку трансформатора TV1 (справа налево по схеме) и транзистор VT2. В результате ток в обмотке трансформатора TV1 получается переменным, и во вторичной обмотке напряжение повышается до 220 6. При использовании 12-вопьтового аккумулятора коэффициент К= 220/12=18,3.

   Генератор импульсов с частотой 50 Гц можно построить на транзисторах, логических микросхемах и любой другой элементной базе На рис.1 показан генератор импульсов на интегральном таймере КР1006ВИ1 (микросхема DA1). С выхода DA1 импульсы частотой 50 Гц проходят через два инвертора на транзисторах VT7, VT8. От первого из них импульсы поступают через усилитель тока VT5 на пару VT2, VT3, со второго – через усилитель тока VT6 на пару VT1, VT4. Если в качестве VT1…VT4 использовать транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока (“супербета”), например, типа КТ827Б или мощные полевые транзисторы, например, КП912А, то усилители тока VT5, VT6 можно не ставить.

   В схеме на рис.2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но зато первичная обмотка трансформатора имеет вдвое больше витков и среднюю точку. Генератор импульсов в этой схеме тот же самый, базы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к точкам А и Б схемы генератора импульсов на рис.1.

   Время работы преобразователя определяется емкостью аккумулятора и мощностью нагрузки. Если допустить разряд аккумулятора на 80 % (такой разряд допускают свинцовые аккумуляторы), то выражение для времени работы преобразователя имеет вид:

   Т(ч) = (0,7WU)/P, где W – емкость аккумулятора, Ач; U – номинальное напряжение аккумулятора, В; Р – мощность нагрузки, Вт. В этом выражении учтен также КПД преобразователя, составляющий 0,85…0,9. Тогда, например, при использовании автомобильного аккумулятора емкостью 55 Ач с номинальным напряжением 12 В при нагрузке на лампочку накаливания мощностью 40 Вт время работы

 

 

 

 

 

 

   составит 10…12 ч, а при нагрузке на телевизионный приемник мощностью 150 Вт 2,5—3ч.

   Приведем данные трансформатора Т1 для двух случаев: для максимальной нагрузки 40 Вт и для максимальной нагрузки 150 Вт.

   В таблице: S – площадь сечения магнитопровода; W1, W2 – количество витков первичной и вторичной обмоток; D1, D2 – диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

   Можно использовать готовый силовой трансформатор, сетевую обмотку его не трогать, а домотать первичную обмотку. В этом случае после намотки нужно включить в сеть сетевую обмотку и убедиться, что напряжение на первичной обмотке равно 12 В.

   Если использовать в качестве мощных транзисторов VT1…VT4 в схеме на рис.1 или VT1, VT2 в схеме на рис.2 КТ819А, то следует помнить следующее. Максимальный рабочий ток этих транзисторов 15 А, поэтому если рассчитывать на мощность преобразователя свыше 150 Вт, то необходимо ставить либо транзисторы с максимальным током свыше 15 А (например, КТ879А), либо включать параллельно по два транзистора. При максимальном рабочем токе 15 А мощность рассеяния на каждом транзисторе составит примерно 5 Вт, тогда как без радиатора максимальная рассеиваемая мощность – 3 Вт. Поэтому на этих транзисторах необходимо ставить небольшие радиаторы в виде металлической пластины площадью 15-20 см.

   Выходное напряжение преобразователя имеет форму разнополярных импульсов амплитудой 220 В. Такое напряжение вполне подходит для питания различной радиоаппаратуры, не говоря уже об электрических лампочках. Однако однофазные электромоторы с напряжением такой формы работают плохо. Поэтому включать в такой преобразователь пылесос или магнитофон не стоит. Выход из положения можно найти, намотав на трансформаторе Т1 дополнительную обмотку и нагрузив ее на конденсатор Ср (на рис.2 показан пунктиром). Этот

   конденсатор выбран такой величины, чтобы образовался контур, настроенный на частоту 50 Гц. При мощности преобразователя 150 Вт емкость такого конденсатора можно вычислить по формуле С = 0,25 / U2, где U -напряжение, образующееся на дополнительной обмотке, например, при U = 100 В, С = 25 мкФ. При этом конденсатор должен работать на переменном напряжении (можно использовать металлобумажные конденсаторы К42У или подобные) и иметь рабочее напряжение не меньше 2U. Такой контур забирает на себя часть мощности преобразователя. Эта часть мощности зависит от добротности конденсатора. Так, для металлобумажных конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь составляет 0,02…0,05, поэтому КПД преобразователя снижается примерно на 2…5%.

   Во избежание выхода из строя аккумуляторной батареи преобразователь не мешает оборудовать сигнализатором разряда. Простая схема такого сигнализатора показана на рис.3. Транзистор VT1 является пороговым элементом. Пока напряжение аккумуляторной батареи в норме транзистор VT1 открыт и напряжение на его коллекторе ниже порогового напряжения микросхемы DD1.1, поэтому генератор сигнала звуковой частоты на этой микросхеме не работает. Когда напряжение батареи опускается до критического значения, транзистор VT1 запирается (точка запирания устанавливается переменным резистором R2), начинает работать генератор на микросхеме DD1 и акустический элемент НА1 начинает “пищать”. Вместо пьезоэлемента можно применить динамический громкоговоритель малой мощности.

   После использования преобразователя аккумулятор необходимо зарядить. Для зарядного устройства можно использовать тот же трансформатор Т1, но количества витков в первичной обмотке недостаточно, так как она рассчитана на 12 В, а нужно, по крайней мере, 17 В. Поэтому при изготовлении трансформатора следует предусмотреть дополнительную обмотку для зарядного устройства. Естественно, при зарядке аккумулятора схему преобразователя необходимо отключить.

 

Как получить постоянное напряжение из переменного

Осциллограмма постоянного напряжения

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под “постоянным напряжением”. Как гласит нам Википедия, постоянное напряжение (он же и постоянный ток)  –  это такой ток, параметры,свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю.

Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации:

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в  однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный  трансформатор. А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с вами после трансформатора подключали Диодный мост. На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

Но как же   нам из пульсирующего постоянного напряжения

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор.  А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллограмме, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Зависимость пульсаций напряжения от емкости конденсатора

Давайте же рассмотрим на практике, зачем нам надо ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора различной емкости:

Рассмотрим первый. Замеряем его номинал с помощью нашего LC – метр. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

И цепляемся осциллографом:

Смотрим осциллограмму:

Как вы видите, пульсации все равно остались.

Ну что же, возьмем конденсатор емкостью побольше.

Получаем 0,226 микрофарад.

Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор снимаем показания с него.

А вот собственно и осциллограмма

 

Не… почти, но все равно не то. Пульсации все равно видны.

Берем наш третий конденсатор. Его емкость 330 микрофарад.  У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

А вот собственно и она

Ну вот. Совсем ведь другое дело!

Итак, сделаем небольшие выводы:

 – чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие. Да и начальный ток заряда будет огромным, что может привести к перегрузке питающей цепи.

 – чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. С этим борются с помощью пассивных фильтров, а также используют интегральные стабилизаторы напряжения, которые выдают чистейшее постоянное напряжение.

Как подобрать радиоэлементы для выпрямителя

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все-таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт для своих нужд?  Сначала нужно подобрать трансформатор, чтобы на выходе он выдавал … 12 Вольт?  А вот и не угадали!  Со вторичной обмотки трансформатора мы будем получать действующее напряжение.

Как получить постоянное напряжение из переменного

где

UД – действующее напряжение, В

Umax – максимальное напряжение, В

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе трансформатора должно быть 12/1,41=8,5 Вольт переменного напряжения. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансформаторе, мы должны убавлять или добавлять обмотки трансформатора. Формула здесь. Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из максимальной силы тока в цепи. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем конденсатор с приличной емкостью. Его подбираем исходя из того, чтобы постоянное напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати,  у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у  трансформатора на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Ну и напоследок, чтобы лучше запомнилось:

 

Способы преобразования постоянного напряжения в переменное

Эйси в диси и диси в эйси) — преобразования постоянного тока в переменный и наоборот.

Источники тока и напряжения — это розетки или батарейки на бытовом уровне. На более продвинутым уровне познания электричества для получения тока и напряжения применяются другие варианты.

И для определенных целей может пригодится как ток постоянной величины, так и ток переменной величины. Поэтому важно уметь преобразовывать один во второй без существенных потерь.

Для преобразования постоянного тока в переменный используется инвертор — устройство, предназначенное для получения из постоянного тока одной величины переменный ток другой величины.

Для преобразования переменного тока в постоянный используется выпрямление формы синусоиды до пульсирующего значения, или до формы прямой. Для этих целей служат — выпрямительные диоды, выпрямители, схемы выпрямления, диодные мосты — как бы это всё об одном и том же, но есть нюансы.

Выпрямительный диод — полупроводник, принцип которого на википедии сравнивают с действием обратного клапана (обратный клапан кстати встречается в аквариумистике в схеме компрессора), «амперка» же сравнивает данный радиокомпонент с ниппелем (как у камеры авто или велосипеда). Так вышеприведенные системы пропускают в одном направлении воду или воздух, выпрямительные же диоды работают с потоком электронов.

Назначение выпрямительного диода в преобразовании переменного тока в постоянный (выпрямлении).

Выпрямитель — устройство, преобразующее переменный ток в постоянный пульсирующий. Может быть однополупериодный, двухполупериодный; однофазный, трехфазный, многофазный; диодный (мостовой), тиристорный (используется для изменения величины мощности выпрямленного сигнала).

Схемы выпрямления — различные схемы, на входе у которых переменный ток, а на выходе различный выпрямленный. Самыми популярными являются: схема Ларионова, схема Греца, схема Миткевича. И опять же 1-,2-х полупериодные; 1-, 3-х фазные и их сочетания.

Диодный мост — специальное устройство, состоящее из диодов, которые собраны в определенной последовательности. Можно сделать своими руками, предварительно рассчитав, или же купить готовый по требуемым параметрам.

Также особо важную роль в выпрямлении берут на себя сглаживающие фильтры — различные индуктивные и емкостные фильтры, используемые в схемах выпрямления для получения из тока пульсирующего ток постоянный.

Вот такие основные способы преобразования постоянки в переменку и наоборот. Далее у меня в планах более подробно описать изложенное в этом материале, но в других статьях.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное


как выбрать трансформатор тока

Преобразователь постоянного напряжения в переменное — Источники питания (прочие полезные конструкции) — Источники питания

                                      Преобразователь
постоянного напряжения в переменное

Очень часто
возникает необхо­димость автономного питания по­требителей. Иногда такая необхо­димость
появляется, если потреби­тель требует питания с частотой от­личной, чем частота
сети (как ниже, так выше частоты сети). На­пример, необходимо уменьшить частоту
вращения однофазного двигателя или увеличить, для это­го нужно изменять
выходную час­тоту преобразователя. Причем на­пряжение питания потребителя может
быть различным. 36 В, 42 В, 127 В, 220 В Питание самого пре­образователя может
быть также различным. Это аккумуляторы 12 В, 24 В, сеть с частотой 50 Гц.

Для питания таких
потребите­лей и был разработан преобразо­ватель. Схема преобразователя показана
на рис. 1. 

Задающий ге­нератор выполнен на микросхеме DA1. Частота его колебаний регу­лируется переменным резистором R2. Включение диода VD1 позво­лило в широких пределах изменять скважность (отношение периода колебаний к длительности импуль­са), причем
длительность импуль­са остается постоянной и равной 750 мксек. Это необходимо
для того, чтобы силовые ключи не ока­зались открытыми одновременно. Увеличивая R1, это время можно пропорционально увеличивать. На
микросхеме DD1.1 выполнен дели­тель
частоты на 2. С помощью D- триггера DD1.2 получаем двухфаз­ную импульсную последователь­ность,
задержанную относительно исходной, так как тактовый вход DD1.2 питается через инвертор DD2.1.
Таким образом, состояние триггера DD1.2 изменяется по спа­ду тактовых импульсов а не фрон­тов, чем и
достигается задержка, равная длительности тактового им­пульса. Из прямых и
инверсных вы­ходных сигналов триггеров DD1.1
и DD1.2 логические элементы DD2.2, DD2.3 формируют импульсы управ­ления
силовыми ключами преобра­зователя. Узлы силовых ключей выполнены по одинаковой
схеме. Для раскачки выходных полевых транзисторов использованы тайме­ры DA2, DA3, работающие в режи­ме
инвертирующих триггеров Шмитта. Они позволяют получить импульсы тока затвора
транзисто­ров с амплитудой до 200 мА, что гарантирует быстрое переключе­ние
транзисторов.

Микросхемы DA2, DA4 питают­ся с помощью
«бустрепного» спосо­ба питания. Он позволяет не ис­пользовать
отдельный источник питания для питания микросхем DA2, DA4. Для развязки «верхнего» и
«нижнего» ключей используются оптроны. В качестве силовых клю­чей
использованы транзисторы IGBT. Эти транзисторы имеют ма­лое
падение напряжения в откры­том состоянии, заметно меньшее, чем в силовом
полевом транзисто­ре. Уменьшение этого напряжения приводит к пропорциональному
снижению мощности, рассеиваемой транзистором, и повышению общего КПД
преобразователя.

Рассмотрим работу
силовых це­пей преобразователя. Питается преобразователь от источника по­стоянного тока
Е. В каждом конк­ретном случае это может быть ак­кумулятор 12 В, 24 В, 36 В или
вып­рямитель сетевого напряжения. Силовые транзисторы выдержива­ют напряжение
600 В. В соответ­ствии с питающим напряжением и выбирают трансформатор напря­жения
TV1. Для выходного напря­жения
частотой 200 Гц, 400 Гц вы­бирают трансформаторы, которые могут работать на
этой частоте. Цепи управления питаются от на­пряжения 12 В. Пусть на выходе
логического элемента DD2.2 будет высокий уровень
«1». В этом случае светодиод оптрона U1 не светит, на входе DA2 высокий
уровень, а на выходе низкий уровень «0». Транзи­стор VT1 закрыт. На выходе инвер­тирующего триггера DA5 также низкий уровень. Транзистор VT4 также закрыт. В это же самое вре­мя на выходе
логического элемен­та DD2.3 присутствует низкий уро­вень
«0». Это приводит к свечению светодиода оптрона U2, а также к открытию силовых транзисторов VT2, VT3. Ток от источника питания Е
проходит через транзисторы VT2, VT3 и первичную обмотку транс­форматора напряжения TV1. Через лоловину периода уровни напряже­ний на выходах логических
элемен­тов DD2.2, DD2 3
изменяются на противоположные. Это приводит к закрытию транзисторов VT2, VT3 и открытию VT1, VT4. Ток от источ­ника
напряжения Е проходит через транзисторы VT1, VT4 и обмотку трансформатора TV1. Но ток через обмотку TV1 идет
в противополож­ном направлении На втооичной обмотке трансформатора получа­ется переменное
напряжение тре­буемой частоты. Коэффициент трансформации трансформатора TV1 выбирают в соответствии с пи­тающим напряжением Е и
требуе­мым выходным напряжением.

Диоды VD4 .VD7 устанавлива­ются в том
случае, когда силовые транзисторы VT1…VT4 не имеют внутреннего
диода. Мощность пре­образователя зависит от типа при­мененных силовых
транзисторов. Полевые транзисторы, а также IGBT транзисторы можно ставить параллельно для увеличения
мощ­ности. Например, полевые транзи­сторы IRFPS37N50A позволяют коммутировать ток 37 А и выдер­живают напряжение между исто­ком
и стоком до 1000 В.

Вячеслав Калашник

 Виталий Черников

г. Воронеж

Схема преобразователя постоянного тока

В современную эпоху почти каждая бытовая электроника работает на постоянном токе (DC), но мы получаем переменный ток (AC) от электростанций по линиям передачи, потому что переменный ток может передаваться более эффективно, чем постоянный ток в более низкая стоимость. Таким образом, каждое устройство, которое работает от постоянного тока, имеет схему преобразователя переменного тока в постоянный ток . Ранее мы создали зарядное устройство для сотового телефона на 5 В, в котором также есть схема преобразователя переменного тока в постоянный.

Существует два типа преобразователей, широко используемых для разговора переменного тока в постоянный.

One — это традиционный линейный преобразователь на базе трансформатора , в котором используется простой диодный мост, конденсатор и регулятор напряжения. Простой диодный мост может быть построен либо с одним полупроводниковым устройством, например DB107, либо с 4 независимыми диодами, например 1N4007. Другой тип преобразователя — это SMPS или импульсный источник питания , в котором используется высокочастотный небольшой трансформатор и импульсный стабилизатор для обеспечения выхода постоянного тока.

В этом проекте мы обсудим конструкцию на основе традиционного трансформатора , в которой используются простые диоды и конденсатор для преобразования переменного тока в постоянный ток , а также дополнительный регулятор напряжения для регулирования выходного постоянного напряжения.Проектом будет преобразователь AC-DC с использованием трансформатора с входным напряжением 230 В и выходом 12 В 1A .

Необходимые компоненты

1. Трансформатор с номиналом 1 А 13 В

2,4 шт 1N4007 Диоды

3.A 1000 мкФ Электролитический конденсатор с номиналом 25 В.

4. несколько одножильных проводов

5. макетная

6.LDO или линейный регулятор напряжения в соответствии со спецификацией (здесь используется LM2940).

7.Мультиметр для измерения напряжения.

Принципиальная схема и пояснения

AC to DC Converter Circuit Diagram

Схема преобразователя AC-DC проста. Трансформатор используется для понижения напряжения 230 В переменного тока до 13 В переменного тока.

Четыре выпрямительных диода общего назначения 1N4007 используются здесь для защиты входа переменного тока. 1N4007 имеет пиковое повторяющееся обратное напряжение 1000 В при среднем выпрямленном прямом токе 1 А.Эти четыре диода используются для преобразования выходного напряжения 13 В переменного тока через трансформатор. Диоды используются для изготовления мостового преобразователя, который является важной частью схемы преобразования переменного тока в постоянный. Чтобы узнать больше о схеме мостового выпрямителя, перейдите по ссылке.

Конденсатор фильтра, C1 добавлен после мостового преобразователя для сглаживания выходного напряжения.

LDO, IC1 также подключается для регулирования выходного напряжения.

Работа цепи преобразователя переменного тока в постоянный

Понижающий трансформатор используется для преобразования переменного тока высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.Трансформатор установлен на печатной плате и представляет собой трансформатор на 1 ампер и 13 вольт. Однако во время нагрузки напряжение трансформатора падает примерно на 12,5-12,7 вольт.

Неотъемлемой частью схемы является диодный мост , состоящий из четырех диодов. Диод — это электронное полупроводниковое устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.

Поток тока внутри диодного моста можно увидеть на изображении ниже.

Здесь два диода D2 и D4 блокируют отрицательный пик переменного тока и заставляют ток течь в одном направлении. Это полный мостовой выпрямитель, который означает, что диодный мост выпрямляет как положительный, так и отрицательный пик сигнала переменного тока.

Большой конденсатор C1 заряжается во время преобразования и сглаживает выходное напряжение. Но в конечном итоге это не регулируемое выходное напряжение. Здесь регулировка напряжения выполняется LDO, LM2940, , который на схеме обозначен IC1.

LDO, LM2940 — это 3-выводное устройство в корпусе TO220. LDO означает низкое падение напряжения. Схема контактов может быть показана на изображении ниже.

Некоторые регуляторы напряжения имеют ограничения на входное напряжение, необходимое для обеспечения гарантированного регулирования напряжения на выходе регулятора. В некоторых линейных регуляторах это означает, что требуется минимум 2 вольта разницы между входным напряжением и выходным напряжением, что означает, что для регулируемого выхода 12 вольт регулятору требуется входное напряжение минимум 14 вольт для гарантированного стабилизированного выходного напряжения 12 вольт.Как правило, регуляторы с малым падением напряжения (LDO) требуют минимальной разницы напряжений между входом и выходом. Для таблицы данных LM2940 требуется минимальная разница в 0,5 вольта между входом и выходом. Мы использовали стабилизатор LDO серии фиксированного напряжения от Texas Instruments. LM2940 с номинальным выходным напряжением 12 В.

Результат хорошо виден на изображении ниже.

Проверьте полную работу на видео , приведенном в конце.

Трансформаторный преобразователь переменного тока в постоянный очень часто используется там, где требуется преобразование переменного тока в постоянное высокое напряжение. Чаще всего используется в усилителях, различных адаптерах питания, паяльных станциях, испытательном оборудовании и т. Д.

Ограничения схемы преобразователя переменного тока в постоянный на основе трансформатора

Трансформаторное преобразование переменного тока в постоянный — это распространенный выбор, когда требуется постоянный ток, но он имеет определенные недостатки.

1.В любых ситуациях, когда входное переменное напряжение может колебаться или если переменное напряжение значительно падает, выходное переменное напряжение на трансформаторе также падает. Таким образом, преобразователь 230 В переменного тока в 12 В постоянного тока не может питаться от сети 110 В. Для решения этой проблемы предусмотрена дополнительная настройка для различных уровней входного напряжения.

2. Несмотря на отсутствие универсального диапазона входного напряжения, это дорогостоящий выбор, поскольку стоимость самого трансформатора превышает 60% от общей стоимости изготовления схемы преобразователя.

3. Еще одним ограничением является низкая эффективность преобразования. Трансформатор нагревается и расходует ненужную энергию.

4. Трансформатор — тяжелый предмет, который излишне увеличивает вес продукта.

5. Из-за трансформатора внутри изделия требуется больше места для размещения схемы преобразователя или, по крайней мере, трансформатора.

Для преодоления этих ограничений предпочтительным выбором является импульсный источник питания или импульсный источник питания.

.

шагов для преобразования переменного тока в постоянный

Power Supply Circuit Power Supply Circuit

Схема источника питания

Электропитание стало основной потребностью в нашей повседневной жизни, и мы предлагаем источник переменного тока 230 В, 50 Гц. Но, используя схемы преобразователя силовой электроники, эту мощность можно преобразовать в требуемую форму и диапазон. Эти преобразователи представляют собой схемы силовой электроники, которые далее классифицируются как понижающие и повышающие преобразователи, схемы стабилизатора напряжения, схемы преобразователей переменного тока в постоянный, постоянный в постоянный, постоянного в переменный и т. Д.Для большинства микроконтроллеров, которые мы часто используем при разработке проектов электроники, требуется источник постоянного тока 5 В, эти 5 В постоянного тока можно получить из доступного источника переменного тока 230 В с помощью преобразователя переменного тока в постоянный в цепи питания.

Схема источника питания

В общем, мы можем наблюдать схему, от которой берется питание от сети, и эта схема используется для управления мощностью, подаваемой на нагрузку. Следовательно, эту схему можно назвать схемой источника питания, и существуют различные типы схем источника питания, такие как импульсный источник питания, регулируемый источник питания, регулируемый источник питания постоянного тока и т. Д., которые классифицируются по разным критериям.

Преобразователь переменного тока в постоянный

Существуют различные типы преобразователей силовой электроники, такие как выпрямитель, инвертор, регулятор напряжения, преобразователь F в V, циклоконвертер и т. Д. Преобразователь силовой электроники, который используется для преобразования переменного тока в постоянный, называется выпрямительной схемой. Максимальное количество электронных схем использует питание постоянного тока для своей работы, и позвольте нам рассмотреть микроконтроллеры (8051 микроконтроллер обычно используются в максимальном количестве проектов или схем на основе микроконтроллеров), которые требуют регулируемого источника питания 5 В постоянного тока.

Существуют различные схемы, которые можно использовать для преобразования имеющейся мощности 230 В переменного тока в мощность 5 В постоянного тока с использованием различных методов. Как правило, понижающие преобразователи могут быть определены как преобразователи с выходным напряжением меньше входного. Давайте обсудим преобразователь переменного тока в постоянный (здесь мы рассматриваем часто используемый преобразователь в цепи питания, преобразователь переменного тока 230 В в 5 В постоянного тока) и его работу подробно.

4 простых шага по преобразованию переменного тока в постоянный

1. Понижение уровней напряжения

Повышающие трансформаторы используются для повышения уровней напряжения, а понижающие трансформаторы используются для понижения уровней напряжения.Таким образом, с помощью понижающего трансформатора доступный источник питания 230 В переменного тока преобразуется в 12 В переменного тока. Выходной сигнал этого понижающего трансформатора представляет собой среднеквадратичное значение, а его пиковое значение может быть получено как произведение квадратного корня из двух и среднеквадратичного значения и приблизительно равно 17 В.

Step-down Transformer Step-down Transformer

Понижающий трансформатор

В понижающих трансформаторах есть две обмотки, первичная и вторичная обмотки, в которых первичная обмотка состоит из большего числа витков по сравнению с вторичной обмоткой (меньшее число витков).Мы знаем, что трансформатор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея.

2. Схема преобразователя мощности переменного тока в постоянный

В первую очередь, мощность 230 В переменного тока понижается до 12 В переменного тока (среднеквадратичное значение 12 В, пиковое значение которого составляет приблизительно 17 В), но 5 В постоянного тока является необходимой мощностью. Таким образом, эта пониженная выходная мощность 17 В переменного тока должна быть преобразована в мощность постоянного тока, а затем она должна быть понижена до 5 В постоянного тока. Преобразователь переменного тока в постоянный, а именно выпрямитель, используется для преобразования 17 В переменного тока в постоянный, и существуют различные типы выпрямителей, такие как полуволновые, двухполупериодные и мостовые выпрямители.Мостовой выпрямитель более предпочтителен по сравнению с полуволновыми, двухполупериодными и мостовыми выпрямителями.

AC to DC Converter Circuit AC to DC Converter Circuit

Схема преобразователя переменного тока в постоянный

Выпрямитель, состоящий из четырех диодов, соединенных в виде моста, называется мостовым выпрямителем. Мы знаем, что диод проводит только в одном направлении (только при прямом смещении), остается в выключенном состоянии в другом направлении (при обратном смещении). Диод обычно неуправляемый, то есть всякий раз, когда напряжение на аноде становится больше, чем на катоде, он начинает проводить, пока напряжение на аноде не становится меньше, чем на катоде.Следовательно, диоды называют неуправляемыми выпрямителями.

В приведенной выше схеме во время положительного полупериода источника питания диоды D2 и D4 проводят, а во время отрицательного полупериода источника питания — диоды D1 и D3. Таким образом, входная мощность переменного тока выпрямляется в выходную мощность постоянного тока; но выходная мощность постоянного тока состоит из импульсов, следовательно, это называется пульсирующим постоянным током, а не чистым постоянным током. Но из-за внутреннего сопротивления диодов происходит падение напряжения (2 * 0,7 В) 1,4 В и, таким образом, пиковое напряжение выпрямительной цепи составляет около 15 В (17-1.4).

3. Получение чистого постоянного тока из пульсирующего постоянного тока

15 В постоянного тока можно преобразовать в 5 В постоянного тока с помощью понижающего преобразователя, но перед этим необходимо получить чистую мощность постоянного тока. Чистая мощность постоянного тока может быть получена из пульсирующего постоянного тока с использованием схемы фильтра (для удаления пульсаций можно использовать L-фильтр, C-фильтр или RC-фильтр). C-фильтр часто используется для сглаживания.

Smoothing Filter to obtain Pure DC Smoothing Filter to obtain Pure DC

Сглаживающий фильтр для получения Pure DC

В схеме конденсатор используется для хранения энергии, пока входное напряжение увеличивается от нуля до пикового значения, а энергия конденсатора может разряжаться, пока входное напряжение уменьшается с его пиковое значение равно нулю.Таким образом, пульсирующий постоянный ток может быть преобразован в чистый постоянный ток с помощью процесса зарядки и разрядки конденсатора.

4. Регулировка постоянного напряжения

Выходное напряжение 15 В постоянного тока можно регулировать с помощью регуляторов постоянного напряжения, таких как IC 78XX, в котором последние две цифры XX представляют значение выходного напряжения. Здесь давайте рассмотрим микросхему IC 7805, которая используется для поддержания постоянного выходного напряжения 5 В постоянного тока, даже если на входе изменяется постоянное напряжение (от 7,2 до 35 В постоянного тока).

IC 78XX DC Voltage Regulator Internal Diagram IC 78XX DC Voltage Regulator Internal Diagram

IC 78XX постоянного напряжения Регулятор внутреннего Диаграмма

Приведенный выше график представляет собой блок-схему регулятора IC7805 напряжения постоянного тока, он состоит из операционного усилителя, который действует как усилитель ошибки, стабилитрон, который используется для обеспечения опорного напряжения, как показано на рисунке на рисунке ниже.

Zener Diode as Voltage Reference Zener Diode as Voltage Reference

стабилитрон в качестве опорного напряжения

серии проход элемент (транзистор) используется для отвода дополнительной энергии в виде тепла и радиатор может быть использован для тепловой защиты.

Вы знаете, как сконструировать преобразователь переменного тока в постоянный без использования трансформатора? Затем опубликуйте свои ответы в разделе комментариев ниже.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *