Преобразувател на напрежение от 12 до 220 V се използва, когато има нужда от свързване на електрически устройства, които консумират стандартен мрежов ток, към източник на променливо напрежение. В много случаи тази мрежа е недостъпна. Използването на автономен бензинов генератор изисква спазване на правилата за неговата поддръжка: постоянно наблюдение на нивото на работното гориво, вентилация. Използването на преобразуватели в комплект с автомобилни акумулатори ви позволява да решите проблема по най-добрия начин.
Съдържание
Предназначение и принцип на действие
Какво е преобразувател на напрежение. Това е името на електронно устройство, което променя големината на входния сигнал. Може да се използва като устройство за стъпка нагоре или надолу. Входното напрежение след преобразуване може да промени както своята величина, така и честота.Такива устройства, които променят постояннотоковото напрежение (преобразуват го) в AC изходен сигнал, се наричат инвертори.
Преобразувателите на напрежение се използват както като самостоятелно устройство, което захранва потребителите с променлив ток, така и могат да бъдат част от други продукти: системи и непрекъсваеми захранвания, устройства за повишаване на прякото напрежение до необходимата стойност.
Инверторите са генератори на напрежение на хармонични трептения. Източник на постоянен ток, използващ специална управляваща верига, създава режим на периодично превключване на полярността. В резултат на това на изходните контакти на устройството, към което е свързан товарът, се генерира сигнал за променливо напрежение. Неговата стойност (амплитуда) и честота се определят от елементите на веригата на преобразувателя.
Устройството за управление (контролер) задава честотата на превключване на източника и формата на изходния сигнал, а неговата амплитуда се определя от елементите на изходния етап на веригата. Те са оценени за максималната мощност, която товарът ще извлече от веригата за променлив ток.
Контролерът се използва и за управление на големината на изходния сигнал, което се постига чрез контролиране на продължителността на импулсите (увеличаване или намаляване на тяхната ширина). Информацията за промените в стойността на изходния сигнал при натоварване постъпва в контролера през веригата за обратна връзка, въз основа на която в него се генерира управляващ сигнал за запазване на необходимите параметри. Тази техника се нарича PWM (широчинна импулсна модулация) сигнали.
Във веригите на изходните ключове на 12V преобразувател на напрежение могат да се използват мощни композитни биполярни транзистори, полупроводникови тиристори и полеви транзистори. Контролерните схеми са реализирани на микросхеми, които са готови за употреба устройства с необходимите функции (микроконтролери), специално проектирани за такива преобразуватели.
Управляващата верига осигурява последователността на работа на клавишите, за да осигури на изхода на инвертора сигнала, необходим за нормалната работа на потребителските устройства. Освен това управляващата верига трябва да осигури симетрията на полувълните на изходното напрежение. Това е особено важно за вериги, които използват покачващи импулсни трансформатори на изхода. За тях появата на компонент с постоянно напрежение, който може да се появи при нарушаване на симетрията, е неприемлив.
Има много опции за изграждане на вериги на инвертор на напрежение (VIN), но от тях се разграничават 3 основни:
- IN безтрансформаторен мост;
- трансформатор IN с неутрален проводник;
- мостова верига с трансформатор.
Всеки от тях намира приложение в своята област, в зависимост от използвания в него източник на енергия и необходимата изходна мощност за захранване на консуматорите. Всеки от тях трябва да бъде снабден с елементи за защита и сигнализация.
Защитата от понижено и пренапрежение на източника на DC определя работния обхват на инверторите "на входа". Защитата срещу високо и ниско изходно променливо напрежение е необходима за нормалната работа на потребителското оборудване. Работният диапазон се задава според изискванията на използваното натоварване.Тези видове защита са обратими, тоест, когато параметрите на оборудването се възстановят до нормалното, работата може да бъде възстановена.
Ако защитата се задейства поради късо съединение в товара или прекомерно увеличаване на изходния ток, е необходим задълбочен анализ на причините за това събитие, преди да продължите да работите с оборудването.
12V преобразувателят е най-подходящ за създаване на локална електрическа мрежа. Наличието на голям брой автомобили и 12V DC батерии позволява използването им за задоволяване нуждите на потребителите. Такива мрежи могат да бъдат създадени на различни места, като се започне от вашия собствен автомобил. Те са мобилни и не зависят от паркинга.
Разновидности на преобразуватели от 12 до 220 волта
Простите преобразуватели от 12 до 220 са предназначени за консуматори с ниска мощност. Изискванията за качеството на изходното захранващо напрежение и формата на сигнала са ниски. Техните класически схеми не използват PWM микроконтролери. Мултивибраторът, сглобен върху логическите елементи И-НЕ, генерира електрически импулси с честота на повторение 100 Hz. За създаване на антифазен сигнал се използва D-тригер. Той разделя честотата на главния осцилатор на 2. На изходите на директния и инверсния тригер се генерира противофазен сигнал под формата на правоъгълни импулси.
Този сигнал чрез буферните елементи на логическите елементи НЕ управлява изходната верига на преобразувателя, изграден върху ключови транзистори. Тяхната мощност определя изходната мощност на инверторите.
Транзисторите могат да бъдат композитни биполярни и полеви. Мивката или колекторните вериги включват половината от първичната намотка на трансформатора. Вторичната му намотка е проектирана за изходно напрежение 220 V.Тъй като тригерът разделя честотата на мултивибратора 100 Hz на 2, изходната честота ще бъде 50 Hz. Такава стойност е необходима за захранване на по-голямата част от домакинското електрическо и радио оборудване.
Всички елементи на веригата се захранват от акумулатора на автомобила, като се използват допълнителни елементи за стабилизиране и защита срещу високочестотни смущения. Самата батерия също е защитена от тях.
Във веригите на прости преобразуватели не са предвидени елементи за защита и автоматично управление. Честотата на изходния сигнал се определя от избора на капацитета на кондензатора и съпротивлението на резистора, включен в веригата на главния осцилатор. Като най-проста защита срещу късо съединение в товара се използва предпазител във веригата на акумулатора на автомобила, захранващ веригата. Следователно винаги е необходимо да имате резервен комплект предпазители.
По-мощните съвременни преобразуватели DC/AC са направени по други схеми. ШИМ контролерът задава режима на работа. Той също така определя амплитудата и честотата на изходния сигнал.
2000 W преобразувателна верига (12 V+220 V+2000 W) използва паралелно свързване на активни елементи в изходните си стъпала, за да получи необходимата изходна мощност. С тази схема токовете на транзисторите се сумират.
Но по-надежден начин за увеличаване на параметъра на мощността е комбинирането на няколко DC / DC преобразуватели като входен сигнал на общ DC / AC (постоянен / променлив ток) инвертор, чийто изход се използва за свързване на мощен товар.Всеки от DC/DC преобразувателите се състои от инвертор с трансформаторен изход и изправител за това напрежение. На изходните клеми има постоянно напрежение около 300 V. Всички те са свързани паралелно на изхода.
Трудно е да получите повече от 600 W мощност от един инвертор. Цялата верига на устройството се захранва от напрежението на батерията.
Такива вериги са снабдени с всички видове защита, включително термична защита. Температурните сензори са монтирани на повърхността на радиаторите на изходните транзистори. Те генерират напрежение в зависимост от степента на нагряване. Праговото устройство го сравнява с зададеното на етапа на проектиране и подава сигнал за спиране на устройството със съответната аларма. Всеки тип защита е оборудван със собствено сигнално устройство, често звуково.
Допълнително принудително охлаждане се използва и с помощта на монтиран в корпуса въздушен охладител, който автоматично влиза в действие по команда на съответния термодатчик. Освен това самият корпус е надежден радиатор, тъй като е изработен от гофриран метал.
Според формата на вълната на изходното напрежение
Еднофазните преобразуватели на напрежение могат да бъдат разделени на две групи:
- с чиста синусоида на изхода;
- с модифицирана синусоида.
В инверторите от първата група високочестотният преобразувател създава постоянно напрежение. Стойността му е близка до амплитудата на синусоидалния сигнал, който се изисква да се получи на изхода на устройството.В мостовата верига компонент, който е много близък до синусоида по форма, се отделя от това постоянно напрежение чрез широчинно-импулсна модулация на контролера и нискочестотен филтър. Изходните транзистори се отварят няколко пъти във всеки полупериод за време, което варира според хармоничния закон.
Чиста синусоида е необходима за устройства, които имат трансформатор или двигател на входа. Основната част от съвременните устройства позволява подаване на напрежение, чиято форма приблизително наподобява синусоида. Особено ниски изисквания налагат продуктите с импулсни захранвания.
Трансформаторни устройства
Преобразувателите на напрежение могат да съдържат трансформатори. В инверторните схеми те участват в работата на главните блокиращи осцилатори, които генерират импулси, които са близки до правоъгълни по форма. Като част от такъв генератор се използва импулсен трансформатор. Намотките му са свързани по такъв начин, че да създават положителна обратна връзка, което води до създаване на незатихващи трептения.
Магнитната верига (ядрото) е изработена от сплав с висок капацитет на магнитно поле. Поради това трансформаторът работи в ненаситен режим. Различни видове ферити, пермалой имат тези свойства.
Мултивибраторите замениха генераторите за блокиране на трансформаторите. Те използват модерна елементна база и имат по-висока честотна стабилност в сравнение с техните предшественици. Освен това в мултивибраторните вериги промяната на работната честота на генератора се постига по прост начин.
В съвременните модели инвертори трансформаторите работят в изходните стъпала.Чрез изхода от средната точка на първичната намотка към колекторите или дренажите на транзисторите, използвани в тях, се подава захранващо напрежение от батерията. Вторичните намотки се изчисляват с помощта на коефициента на трансформация за променливо напрежение от 220 V. Тази стойност се използва за захранване на повечето битови потребители.
Подобни статии:
