Un convertor de tensiune de la 12 la 220 V este utilizat acolo unde este nevoie de a conecta dispozitive electrice care consumă curent de rețea standard la o sursă de tensiune alternativă. În multe cazuri, această rețea nu este disponibilă. Utilizarea unui generator autonom de benzină necesită respectarea regulilor de întreținere a acestuia: monitorizarea constantă a nivelului de combustibil de lucru, ventilație. Utilizarea convertoarelor complete cu baterii auto vă permite să rezolvați problema în cel mai bun mod.
Conţinut
Scopul și principiul de funcționare
Ce este un convertor de tensiune. Acesta este numele unui dispozitiv electronic care modifică mărimea semnalului de intrare. Poate fi folosit ca dispozitiv de trecere sau descendente. Tensiunea de intrare după conversie își poate modifica atât magnitudinea, cât și frecvența.Astfel de dispozitive care schimbă tensiunea DC (o convertesc) într-un semnal de ieșire AC se numesc invertoare.
Convertizoarele de tensiune sunt utilizate atât ca dispozitiv de sine stătător care alimentează consumatorii cu energie AC, putând face parte din alte produse: sisteme și surse de alimentare neîntreruptibilă, dispozitive pentru creșterea tensiunii continue la valoarea necesară.
Invertoarele sunt generatoare de tensiune de oscilații armonice. O sursă de curent continuu care utilizează un circuit de control special creează un mod de comutare periodică a polarității. Ca rezultat, un semnal de tensiune AC este generat la contactele de ieșire ale dispozitivului la care este conectată sarcina. Valoarea (amplitudinea) și frecvența acestuia sunt determinate de elementele circuitului convertor.
Dispozitivul de control (controler) setează frecvența de comutare a sursei și forma semnalului de ieșire, iar amplitudinea acestuia este determinată de elementele etapei de ieșire a circuitului. Acestea sunt evaluate pentru puterea maximă pe care sarcina o va absorbi pe circuitul de curent alternativ.
Controlerul este, de asemenea, utilizat pentru a controla mărimea semnalului de ieșire, care se realizează prin controlul duratei impulsurilor (creșterea sau micșorarea lățimii acestora). Informațiile despre modificările valorii semnalului de ieșire la sarcină intră în controler prin circuitul de feedback, pe baza căruia este generat un semnal de control pentru a salva parametrii necesari. Această tehnică se numește semnale PWM (modularea lățimii pulsului).
În circuitele tastelor de ieșire de putere ale unui convertor de tensiune de 12 V, pot fi utilizate tranzistoare bipolare compozite puternice, tiristoare semiconductoare și tranzistoare cu efect de câmp. Circuitele controlerului sunt implementate pe microcircuite, care sunt dispozitive gata de utilizare cu funcțiile necesare (microcontrolere), special concepute pentru astfel de convertoare.
Circuitul de control asigură secvența de funcționare a tastelor pentru a furniza la ieșirea invertorului semnalul necesar pentru funcționarea normală a dispozitivelor de consum. În plus, circuitul de comandă trebuie să asigure simetria semi-undelor tensiunii de ieșire. Acest lucru este deosebit de important pentru circuitele care utilizează transformatoare de impulsuri intensificatoare la ieșire. Pentru ei, apariția unei componente de tensiune constantă, care poate apărea atunci când simetria este întreruptă, este inacceptabilă.
Există multe opțiuni pentru construirea circuitelor cu invertor de tensiune (VIN), dar dintre acestea se disting 3 principale:
- Pod fără transformator IN;
- transformator IN cu fir neutru;
- circuit de punte cu un transformator.
Fiecare dintre ele își găsește aplicație în domeniul său, în funcție de sursa de energie utilizată în el și de puterea de ieșire necesară consumatorilor de energie. Fiecare dintre ele trebuie sa fie prevazut cu elemente de protectie si semnalizare.
Protecția la subtensiune și supratensiune a sursei de curent continuu determină domeniul de funcționare al invertoarelor „la intrare”. Protecția împotriva tensiunii AC de ieșire înaltă și scăzută este necesară pentru funcționarea normală a echipamentelor de consum. Domeniul de funcționare este stabilit în funcție de cerințele sarcinii utilizate.Aceste tipuri de protecție sunt reversibile, adică atunci când parametrii echipamentului sunt restabiliți la normal, lucrul poate fi restabilit.
Dacă protecția se declanșează din cauza unui scurtcircuit în sarcină sau a unei creșteri excesive a curentului de ieșire, este necesară o analiză amănunțită a cauzelor acestui eveniment înainte de a continua exploatarea echipamentului.
Convertorul de 12 V este cel mai potrivit pentru crearea unei rețele electrice locale. Prezența unui număr mare de mașini și a bateriilor de 12V DC permite utilizarea acestora pentru a satisface nevoile utilizatorilor. Astfel de rețele pot fi create într-o varietate de locuri, pornind de la propria mașină. Sunt mobile și nu depind de parcare.
Varietăți de convertoare de la 12 la 220 volți
Convertoarele simple de la 12 la 220 sunt proiectate pentru consumatorii de putere redusă. Cerințele pentru calitatea tensiunii de alimentare de ieșire și forma semnalului sunt scăzute. Circuitele lor clasice nu folosesc microcontrolere PWM. Multivibratorul, asamblat pe elementele logice ȘI-NU, generează impulsuri electrice cu o rată de repetiție de 100 Hz. Un D-flip-flop este folosit pentru a crea un semnal anti-fază. Împarte frecvența oscilatorului principal cu 2. Un semnal antifază sub formă de impulsuri dreptunghiulare este generat la ieșirile de declanșare directă și inversă.
Acest semnal, prin elementele tampon de pe elementele logice, NU controlează circuitul de ieșire al convertorului, construit pe tranzistoare cheie. Puterea lor determină puterea de ieșire a invertoarelor.
Tranzistoarele pot fi bipolare compozite și de câmp. Circuitele de chiuvetă sau colectoare includ jumătate din înfășurarea primară a transformatorului. Înfășurarea sa secundară este proiectată pentru o tensiune de ieșire de 220 V.Deoarece flip-flop a împărțit frecvența multivibratorului de 100 Hz la 2, frecvența de ieșire va fi de 50 Hz. O astfel de valoare este necesară pentru a alimenta marea majoritate a echipamentelor electrice și radio de uz casnic.
Toate elementele circuitului sunt alimentate de bateria vehiculului, folosind elemente suplimentare pentru stabilizare și protecție împotriva interferențelor de înaltă frecvență. Bateria în sine este, de asemenea, protejată de ele.
În circuitele convertoarelor simple nu sunt prevăzute elemente de protecție și control automat. Frecvența semnalului de ieșire este determinată de alegerea capacității condensatorului și a rezistenței rezistenței incluse în circuitul oscilator principal. Ca cea mai simplă protecție împotriva unui scurtcircuit în sarcină, o siguranță este utilizată în circuitul bateriei auto care alimentează circuitul. Prin urmare, este întotdeauna necesar să aveți un set de rezervă de siguranțe.
Convertoarele DC-AC moderne mai puternice sunt realizate conform altor scheme. Controlerul PWM setează modul de funcționare. De asemenea, determină amplitudinea și frecvența semnalului de ieșire.
Circuitul convertor de 2000 W (12 V+220 V+2000 W) utilizează conectarea în paralel a elementelor active de putere în treptele sale de ieșire pentru a obține puterea de ieșire necesară. Cu acest circuit, curenții tranzistorilor sunt însumați.
Dar o modalitate mai fiabilă de a crește parametrul de putere este combinarea mai multor convertoare DC / DC ca semnal de intrare al unui invertor DC / AC (curent continuu / curent alternativ), a cărui ieșire este utilizată pentru a conecta o sarcină puternică.Fiecare dintre convertoarele DC/DC constă dintr-un invertor cu o ieșire de transformator și un redresor pentru această tensiune. La bornele de ieșire există o tensiune constantă de aproximativ 300 V. Toate sunt conectate în paralel la ieșire.
Este dificil să obții mai mult de 600 W de putere de la un singur invertor. Întregul circuit al dispozitivului este alimentat de tensiunea bateriei.
Astfel de circuite sunt prevăzute cu toate tipurile de protecție, inclusiv cu protecție termică. Senzorii de temperatură sunt montați pe suprafața radiatoarelor tranzistoarelor de ieșire. Acestea generează tensiune în funcție de gradul de încălzire. Dispozitivul de prag îl compară cu cel setat în faza de proiectare și emite un semnal de oprire a dispozitivului cu alarma corespunzătoare. Fiecare tip de protecție este echipat cu propriul dispozitiv de semnalizare, adesea sonor.
Răcirea forțată suplimentară se folosește și cu ajutorul unui răcitor de aer instalat în carcasă, care intră automat în funcțiune la comanda senzorului termic corespunzător. În plus, carcasa în sine este un radiator de încredere, deoarece este realizată din metal ondulat.
În funcție de forma de undă a tensiunii de ieșire
Convertizoarele de tensiune monofazate pot fi împărțite în două grupuri:
- cu o undă sinusoidală pură la ieșire;
- cu o undă sinusoidală modificată.
În invertoarele din primul grup, convertorul de înaltă frecvență creează o tensiune constantă. Valoarea sa este apropiată de amplitudinea semnalului sinusoidal, care trebuie să fie obținut la ieșirea dispozitivului.Într-un circuit în punte, o componentă care este foarte apropiată de o formă sinusoidală este separată de această tensiune de curent continuu prin modularea lățimii impulsului a controlerului și un filtru trece-jos. Tranzistoarele de ieșire se deschid de mai multe ori în fiecare semiciclu pentru un timp care variază în funcție de legea armonică.
O undă sinusoidală pură este necesară pentru dispozitivele care au un transformator sau un motor la intrare. Partea principală a dispozitivelor moderne permite alimentarea cu tensiune, a cărei formă seamănă aproximativ cu o sinusoidă. Cerințele deosebit de scăzute sunt impuse de produsele cu surse de alimentare comutatoare.
Dispozitive transformatoare
Convertizoarele de tensiune pot conține transformatoare. În circuitele cu invertor, ei participă la funcționarea oscilatoarelor de blocare master care generează impulsuri care sunt aproape de formă dreptunghiulară. Ca parte a unui astfel de generator, se folosește un transformator de impulsuri. Înfășurările sale sunt conectate în așa fel încât să creeze un feedback pozitiv, ducând la crearea de oscilații neamortizate.
Circuitul magnetic (miezul) este realizat dintr-un aliaj cu o capacitate mare de câmp magnetic. Din acest motiv, transformatorul funcționează într-un mod nesaturat. Diferite tipuri de ferite, permalloy au aceste proprietăți.
Multivibratoarele au înlocuit generatoarele de blocare a transformatoarelor. Folosesc o bază de elemente modernă și au o stabilitate de frecvență mai mare în comparație cu predecesorii lor. În plus, în circuitele multivibratoare, modificarea frecvenței de funcționare a generatorului se realizează într-un mod simplu.
În modelele moderne de invertoare, transformatoarele funcționează în etapele de ieșire.Prin ieșirea din punctul mijlociu al înfășurării primare către colectoarele sau scurgerile tranzistoarelor utilizate în acestea, este furnizată tensiunea de alimentare de la baterie. Înfășurările secundare sunt calculate folosind raportul de transformare pentru o tensiune alternativă de 220 V. Această valoare este folosită pentru a alimenta majoritatea consumatorilor casnici.
Articole similare:
