Трансформатор 220 на 12 вольт: назначение, принцип действия, рекомендации по изготовлению

Схема на транзисторах

Для большинства конструкций применяют генератор, вырабатывающий частоту 50-56 Гц. Эту величину не рекомендуется превышать.

Она зависит от характеристик применяемых деталей:

  • транзисторов;
  • RC- или LC-фильтра;
  • согласующего трансформатора, если он предусмотрен;
  • микросхемы.

Генератор вырабатывает переменное напряжение и управляет силовыми ключами (переключает их) из пар полевых транзисторов. Они подключены к специальному повышающему трансформатору. При подаче на устройство 12 В, начнут раскачиваться транзисторы. На выходах появится переменная составляющая, которая будет увеличена трансформатором до 220-260 В.

Мощность устройства зависит от количества транзисторов. Не рекомендуется добиваться получить на выходе 300 ватт, имея только одну пару. Для нормальной работы понадобятся радиаторы и охлаждение. Лучше применить минимум 4 транзистора.

Трансформатор берут готовый. Например, из старого UPS (бесперебойного блока питания) компьютера. Если такого нет в наличии – покупают или достают из старой аппаратуры трансформатор подходящей мощности и мотают сами. В интернете есть онлайн-калькуляторы для расчета.

Подобный инвертор не требует наладки и сразу же начинает работать. Без нагрузки ток холостого хода не превышает 300 мА. Транзисторы рекомендуется установить через слюдяные (или другие) прокладки на радиаторы. Если устройство выполняют на печатной плате, то дорожки необходимо сделать толстыми.

Обзор хорошего инвертора с 12 вольт на 220 вольт мощностью 2000 ватт. Если вы давно выбираете инвертор, то рекомендуем присмотреться вот к этой модели POWER INVERTER 2000w.

Фильтрующий конденсатор

Без этого фильтра устройство, которое будет питаться от этого блока питания может работать нестабильно, или вообще не работать. Фильтром служат электролитические конденсаторы. У конденсаторов два вывода, плюсовой вывод длиннее минусового. Также возле минусового вывода на корпусе наносится знак «-«BP07.jpg

Ниже на рисунке показана схема, и уровень пульсаций в каждой точкеBP08.jpg

В устройствах, где требуется ещё и стабильное напряжение без скачков, например в электронике с применением микроконтроллеров, добавляют в схему еще и стабилизатор напряжения.

Технические требования к конденсатору

Для бестрансформаторного БП подойдет конденсатор, рассчитанный на амплитудное (или большее) значение переменного напряжения. Если действующее значение напряжения равно 220 В, то амплитудное рассчитывается по формуле 220 * = 311 В (номинальное 400 В). Конденсаторы лучше выбрать плёночные, оптимально подходят емкостные элементы серии К73-17.

Читайте также:  Что такое удельное сопротивление и электропроводность, формула

kondensator4.jpg

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее часто стоит задача получить 12 вольт из бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

  1. Понизить напряжение без трансформатора.
  2. Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
  3. Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

  1. Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
  2. Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
  3. Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению этой схемы предварительно стоит сказать об условиях, которые вы должны соблюдать:

  • Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
  • Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

kak-poluchit-12-volt.jpg

R1 – нужен для разрядки гасящего конденсатора, C1 – основной элемент, гасящий конденсатор, R2 – ограничивает токи при включении схемы, VD1 – диодный мост, VD2 – стабилитрон на нужное напряжение, для 12 вольт подойдут: Д814Д, КС207В, 1N4742A. Можно использовать и линейный преобразователь.

kak-poluchit-12-volt-1.jpg

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

Или:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Но можно и воспользоваться калькуляторами, они есть в онлайн или в виде программы для ПК, например как вариант от Гончарука Вадима, можете поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Или такие:

Остальные перечисленные способы рассматривать не имеет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 Вольт с помощью резистора не эффективно ввиду большого тепловыделения (размеры и мощность резистора будут соответствующие), а мотать дроссель с отводом от определенного витка чтобы получить 12 вольт нецелесообразно ввиду трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходит для питания усилителей звука, например колонок и магнитол. При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит требуемый уровень пульсаций.

В дополнение можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или L7812 или любой другой для нужного напряжения. Без него выходное напряжение будет изменяться соответственно скачкам напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше, чем выходное напряжение БП – 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, и КПД зависит от разницы напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен выдавать 12-15В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раз больше входного. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Также хочется добавить схему регулируемого БП на LM317. С его помощью вы можете получить любое напряжение от 1,1 В до величины выпрямленного напряжения с трансформатора.

Основные характеристики преобразователей

Система, состоящая из инвертора и аккумуляторных батарей, является бесперебойной. При отключении электричества приборы будут получать энергию через преобразователь.

Все устройства подобного типа имеют следующие характеристики:

  1. Номинальную мощность (ватт).
  2. Выходная форма сигнала.
  3. Рабочий КПД (%).
  4. Вид охлаждения – активный (воздушное или водяное), пассивный (радиатор).
  5. Потребление тока (ампер).
  6. Тип защиты от КЗ (механический, электронный).
  7. Минимальный и номинальный допустимые уровни переменного напряжения на выходе преобразователя и постоянного на его входе.

При покупке стоит обратить внимание лишь на две основные величины:

  • мощность инвертора;
  • форму выходного сигнала.

Выбор преобразующего устройства должен выполняться с учетом подключаемой нагрузки. Ряд приборов в момент запуска потребляют мощность, многократно превышающую номинальную величину. К ним относятся некоторые модели насосов, кондиционеры, холодильники. Эта особенность должна учитываться при приобретении устройства.

Для определения этого параметра надо сложить мощности всех электроприборов, которые будут задействованы. Затем купить ПН на 20% мощнее полученной суммы.

Лучше выбирать дорогие аппараты. В них все параметры строго выдержаны. У бюджетных моделей форма сигнала далека от синусоиды, а численное значение мощности, указанной на корпусе или в паспорте, может оказаться завышенным.

i0d8d86c76(1).jpg
При покупке необходимо обратить внимание на мощность.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий