Перетворювач напруги 12-220 своїми руками: проста схема

Виготовити своїми руками перетворювач напруги 12/220 вольт можна буквально з підручних матеріалів. За основу можна взяти навіть блоки від простого джерела безперебійного живлення – він, по суті, є подвійним перетворювачем – спочатку відбувається зниження напруги до 12 В, щоб забезпечити зарядку акумулятора. А після виробляється підвищення напруги до 220 В, перетворення струму з постійного на змінний. Використовуватися подібні пристрої можуть для живлення побутової апаратури поза домом – дрилі, болгарки, телевізори і т. д. Виготовити самостійно такий пристрій нескладно, та й вийде собівартість його менше, ніж у аналогічних приладів, які продаються у магазинах.

Принцип роботи інвертора

Друга назва перетворювача – інвертор. По суті, це генератор сигналу з модуляцією широтно-імпульсного типу. Живлення здійснюється від джерела постійної напруги 12 вольт (в даному випадку – від акумулятора). На виході пристрою з'являються імпульси, у яких змінюється шпаруватість. Залежить від співвідношення часу, протягом якого є або відсутня напруга. При шпаруватості, рівній одиниці, на виході максимальне значення струму. При зменшенні шпаруватості струм знижується. Напруга в будь-який момент часу на виході складає 220 В. Навіть самий простий перетворювач 12В на 220В може працювати в широкому діапазоні частот – 50 кГц5 МГц. Все залежить від конкретної схеми і застосовуваних у ній елементів. Частота напруги висока, для живлення побутової апаратури вона виявиться згубною. Щоб знизити її до стандартних 50 Гц, необхідно використовувати спеціальної конструкції трансформатори. ШІМ-модулятор дозволяє створити з постійного напруги змінну з необхідною частотою.

Система зворотного зв'язку

При відсутності навантаження у ШІМ-модулятора шпаруватість імпульсів на мінімальному рівні, значення напруги 220 В. Як тільки до пристрою буде підключена навантаження, то різко збільшиться струм і напруга впаде, воно виявиться менше 220 В. Якщо ви вирішили зробити перетворювач напруги з 12 в на 220 вольт своїми руками, то обов'язково враховуйте наявність зворотного зв'язку. Вона дозволяє порівнювати напругу на виході з еталонним значенням. Якщо є різниця в напругах, то на генератор подається сигнал, який дозволяє збільшити шпаруватість імпульсів. За допомогою цієї системи виходить домогтися максимальної потужності на виході і більш стабільної напруги. Як тільки навантаження буде відключена напруга знову підстрибує вище 220 В – система зворотного зв'язку це фіксує і зменшує значення шпаруватості імпульсів. І так до того моменту, поки не вирівняється напруга.

Робота з розрядженим АКБ

При зміні шпаруватості і значення вихідного струму відбувається збільшення навантаження на джерело живлення. Це призводить до його розряду і зниження напруги. І якщо застосовується система зворотного зв'язку, вона як можна сильніше збільшує шпаруватість сигналів, часом до максимуму – одиниці. Виготовлені своїми руками перетворювачі напруги 12/220 вольт без зворотного зв'язку дуже сильно реагують на які сіли акумулятори. При роботі обов'язково знижується значення вихідної напруги.
Якщо планується підключати таку техніку, як болгарки, електролампи, кип'ятильники або чайники, то на їх роботу зниження напруги не вплине. Але в тому випадку, якщо перетворювач потрібен для підключення телевізійної техніки, ноутбуків, комп'ютерів, серверів, підсилювачів, зворотній зв'язок просто необхідна. Вона дозволяє компенсувати всі стрибки напруги, що забезпечить стабільну роботу пристроїв.

Вибір схеми

Щоб виготовити своїми руками перетворювач напруги 12/220 В, потрібно вибрати конкретну схему. Причому обов'язково враховуйте потужність приладів, які плануєте підключати до нього. Прикиньте хоча б приблизно, яке навантаження буде живитися від інвертора. Обов'язково додайте до отриманої потужності ще 25% про запас, зайвою не буде. Виходячи з отриманих даних, можна вибирати конкретну схему. І, звичайно, один з важливих моментів – це елементна база. Оцініть свої фінансові можливості, якщо плануєте купувати всі компоненти. А вам знадобиться чимало дорогих елементів. На щастя, вони майже всі зустрічаються в сучасній техніці – в джерелах безперебійного живлення, БЖ комп'ютерів і ноутбуків. До речі, стандартний ДБЖ цілком можна використовувати в якості перетворювача напруги, навіть переробок не потрібно. Підключаєте більш потужний акумулятор до нього і все. Але доведеться заряджати АКБ від додаткового джерела живлення – стандартний не зможе виробити потрібне значення струму.

Елементи схеми перетворювача

Стандартна конструкція інвертора для перетворення постійного струму напругою 12 В у змінний 220 складається з таких елементів, які можна знайти в будь-якій сучасній техніці:

ШІМ-модулятор – спеціальної конструкції мікроконтролер.

Феритові кільця для виготовлення ВЧ-транформаторов.

Силові польові транзистори IGBT.

Електролітичні конденсатори.

Постійні опору різної потужності.

Дроселі для фільтрації струму.

У тому випадку, якщо ви не впевнені у власних силах, можна самостійно зібрати перетворювач за схемою мультивібратора. Трансформатор для такого пристрою підійде від ДБЖ або блоку живлення транзисторних телевізорів. У такого пристрою один недолік – значні габарити. Але налаштувати його виявляється набагато простіше, ніж складні конструкції, що працюють з високочастотним струмом.

Експлуатація інверторів

Якщо ви вирішили виготовити своїми руками перетворювач напруги 12/220 за простою схемою, то потужність у нього може бути невисокою. Але її цілком вистачить для живлення побутової апаратури. Але якщо потужність вище 120 Вт, струм споживання зростає до 10 ампер як мінімум. Отже, при використанні в автомобілі включати його в гніздо прикурювача не можна – всі дроти розплавляться і вийдуть з ладу запобіжники. Тому автомобільні інвертори, потужність яких понад 120 Вт, обов'язково потрібно підключати до акумуляторної батареї за допомогою додаткового запобіжника і реле. Обов'язково прокладете провід від АКБ до місця установки автомобільного інвертора. Для включення перетворювача можна використовувати клавішний вимикач або кнопку в парі з електромагнітним реле – воно дозволяє прибрати високий струм від органів управління.

Гармоніки паразитного типу

При виготовленні своїми руками перетворювачів напруги 12/220 В головне – максимально придушити всі паразитні гармоніки. У будь-якої конструкції, навіть самою дорогою, виробляється не тільки напругу з частотою 50 Гц, але і гармоніки. Вони з'являються при роботі ШІМ-модулятора, частоти у них кратні. Щоб трохи знизити дія паразитних гармонік, корпус закривається екраном з жерсті і він підключається до мінусової клеми. Можна ще досягти зменшення рівня гармонік за допомогою збільшення частоти безпосередньо ШІМ-модулятора і установкою фільтруючих дроселів на виході.