Un simple circuit 12 à 220 Haute tension et plus. Connecter un ordinateur portable à une voiture

Au fil des années qui ont suivi l'avènement de l'électricité, nous nous sommes finalement habitués au réseau 220, grâce auquel n'importe quel appareil peut fonctionner à partir de celui-ci. Nous souhaitons emporter divers appareils électroménagers avec nous en voyage ou en vacances, mais dans une voiture il n'y en a que 12 ou 24. Pour résoudre ce problème, il est préférable d'utiliser un convertisseur de tension de 12 à 220 volts. Grâce à la base d'éléments moderne et aux contrôleurs PWM, une telle unité est devenue miniature et légère.

Le deuxième nom commun est « r ». En conséquence, il peut être appelé différemment dans une boutique en ligne et il n'est pas toujours facile à trouver.

Comme toujours, les Chinois nous attirent avec des prix bas et une puissance élevée de 12 à 220 onduleurs. Je vais vous en parler séparément ; il est peu probable que vous soyez intéressé par les watts chinois, qui ont parfois un zéro supplémentaire.

1. Demande
2. Spécifications
3. Puissance
4. Refroidissement
5. Exemples de caractéristiques
6. Consommation électrique typique
7. Protection supplémentaire
8. Connexion dans la voiture
9. Comment le faire vous-même
10. Connecter un ordinateur portable à une voiture
11. Prix des convertisseurs

Application

Les onduleurs de tension DC-AC sont largement utilisés dans les zones non électrifiées. À partir d’une batterie standard de 12 V, vous pouvez obtenir du 220 V domestique. La forme du courant électrique à la sortie limite légèrement l'application ; tous les appareils électriques ne peuvent pas tolérer une onde sinusoïdale presque rectangulaire.

Par le nombre de watts en sortie il y a principalement :

automobile 100 W, 300 W, 500 watts ;
stationnaire puissant 2000W, 3000W, 5000W, 10000W.

De par leur conception, ils sont divisés en :

pour automobiles;
Stationnaire;
compact.

J'envisagerai un convertisseur de 12 à 220 dans une voiture pour utiliser l'énergie pour l'éclairage LED, puisque tout le site y est dédié. Mais tout cela s'applique à tout appareil électroménager alimenté par un réseau 220V.

Lorsque vous partez en pique-nique ou dans une datcha isolée, il peut être nécessaire d'éclairer la pièce ou le lieu où vous passerez la nuit. Le moyen le plus simple est de se connecter Lampe à LED ou une lampe pour la maison dans un onduleur de voiture 12 220v. Ceci, bien sûr, n'est pas très optimal du point de vue de la consommation d'énergie économique d'une batterie de voiture, l'efficacité diminue avec l'augmentation de la charge ; L'ampoule contient également un pilote PWM pour alimenter les LED.

Un onduleur stationnaire 12 V 220 à onde sinusoïdale pure est indispensable pour utiliser l'énergie de panneaux solaires ou d'éoliennes. Initialement, ces générateurs produisent du 12V, 24V, 36V, qui peuvent être directement accumulés.

Les modèles compacts peuvent être alimentés de 12 V à 50 V et sont sans prétention dans le choix d'une source d'alimentation. Dans la version voiture, ils ressemblent à un gros chargeur avec une prise.

Caractéristiques

Tous les convertisseurs de courant DC - AC de 12 à 220 sorties ont des paramètres standard, fréquence 50 Hertz et 220 V. Ils correspondent aux paramètres de notre réseau domestique et sont compatibles avec presque tous les appareils domestiques.

Paramètres principaux :

puissance nominale ;
coefficient action utile;
refroidissement actif ou passif ;
consommation d'énergie par Au ralenti;
consommation de courant maximale à l'entrée ;
tension d'alimentation ;
protection contre les courts-circuits et la surchauffe ;
type de sinusoïde en sortie.

Tous les convertisseurs modernes sont structurellement implémentés sur des contrôleurs d'impulsions, qui offrent un rendement élevé. Cette valeur peut atteindre 95 % ; les 5 % d'énergie restants seront dissipés par l'appareil lui-même, ce qui entraînera son échauffement.

Les modèles les plus abordables ont une sortie sinusoïdale modifiée, de forme rectangulaire. Les plus chers ont une « onde sinusoïdale pure », aussi douce qu’une prise domestique ordinaire.

Certains appareils électriques consomment deux fois plus d’énergie lorsqu’ils sont allumés. Par exemple, une perceuse domestique de 750 W ne pourra pas démarrer à partir d'un onduleur de 1 000 W. La puissance maximale à court terme peut ne pas être suffisante pour démarrer le moteur. La solution à ce problème consiste à utiliser des appareils électriques à démarrage progressif.

Pouvoir

La puissance réelle des convertisseurs DC-AC bon marché de 12 à 220 peut être 2 à 3 fois inférieure. Les magasins en ligne et les fabricants utilisent le marketing chinois pour augmenter leurs ventes. Indique en grande partie la puissance de crête à court terme à laquelle l'appareil peut fonctionner pendant 5 minutes jusqu'à ce qu'il s'éteigne en raison d'une surchauffe et d'une surcharge.

Pour votre maison, vous pouvez en acheter en toute sécurité des fixes de 2000 W, 3000 W, 5000 W, il y aura toujours de quoi le charger. Les modèles industriels sont déjà évalués à 10 000 W, 15 000 W et plus, conçus pour l'alimentation électrique des outils électriques. Pour voitures particulières 100W, 300W, 500 Watt, 2000W suffisent. Si plus, une préparation sérieuse du transport est nécessaire.

Lors du choix, vérifiez comment la puissance est indiquée, nominale à long terme ou à court terme. Lors du calcul de la charge attendue, prévoyez une marge de 20 % pour ne pas faire fonctionner le convertisseur au-delà de ses limites, cela prolongera considérablement sa durée de vie. Les plus chers ont une réserve, les moins chers, au contraire, sont légèrement en deçà de la norme.

Il est préférable que la connexion soit effectuée par des spécialistes ; le courant de la batterie d'un onduleur de voiture de 500 W sera d'environ 50 A. Si vous êtes négligent, vous pouvez brûler des fils et bien plus encore. Il est préférable de jouer la sécurité et d'installer un fusible ou un système de protection supplémentaire. Les Jeepers installent un bouton d'arrêt de masse séparé. Je suis partisan d'une sécurité maximale ; j'ai personnellement vécu toutes sortes d'expositions à l'électricité, même lorsqu'un tournevis fond dans mes mains.

Refroidissement

Passif avec ailettes en aluminium

Le chauffage dépend de pleine puissance onduleur et charge connectée. Le corps en aluminium de l'appareil sert de système de refroidissement. Lorsque la puissance est élevée, un ventilateur est installé, grâce auquel l'air circule à l'intérieur. Le refroidissement actif ne fonctionne pas en permanence, uniquement lorsque la température du boîtier dépasse la température réglée et que le capteur de température allume le ventilateur.

Transports automobiles et tout autre est exposé à une forte poussière. Par conséquent, sous une charge importante, le ventilateur peut tout simplement ne pas s'allumer car il est obstrué par de la poussière.

Refroidissement actif avec ventilateur

Exemples de caractéristiques

À titre d'exemple illustratif, regardons les paramètres typiques d'un booster conventionnel.

1. La puissance de fonctionnement nominale est de 1 000 W, elle peut être utilisée pendant n'importe quelle durée.

2. Maximum 2000 W, seulement pour une courte période de 5 à 10 minutes, certains appareils consomment 2 fois plus au démarrage.

3. Courant à vide 1A, consommation électrique du convertisseur de tension lui-même à partir de la batterie sans charge. À 12 V, cela équivaudrait à 12 watts par heure.

4. Forme du signal, oscillations de courant sinusoïdales-rectangulaires modifiées, tous les boosters bon marché ne donnent que cette forme.

5. La tension d'entrée est de 11-15V, si ces valeurs sont dépassées, la protection fonctionnera et tout s'éteindra.

6. Tension de sortie 220 V ± 10 %. L'indicateur dépend de la charge sur l'onduleur et de sa qualité. En règle générale, les composants électroniques sont alimentés pour résister aux changements de puissance dans ces limites.

7. Fréquence actuelle 50 Hz, fréquence d'oscillation par seconde.

8. Efficacité 94%, efficacité moyenne. Les 6 % restants sont consommés par l'appareil lui-même, ce qui le fait chauffer. Un bon rendement est considéré comme étant de 90 %.

Consommation électrique typique

Le tableau montre la consommation d'énergie minimale pour les appareils électroménagers populaires. Pour connaître le nombre de watts d'un appareil particulier, regardez le nombre de watts sur son alimentation ou regardez sur le boîtier. Si vous ne connaissez que les marquages et le nom du modèle, vous pouvez toujours rechercher les caractéristiques sur Google. Il serait plus précis de le mesurer avec un wattmètre à la maison pour connaître les indicateurs réels exacts, qui dépendent fortement du mode de fonctionnement.

Protection supplémentaire

Bon modèle avec indicateurs

Un bon convertisseur de tension 12 à 220 doit être protégé contre les courts-circuits, les surcharges et la surchauffe. Il doit y avoir un fusible dans l'appareil lui-même. La puissance des appareils connectés peut varier et les enfants peuvent accidentellement connecter le fer. Pour éviter que l'onduleur ne grille, la protection contre les surcharges doit l'éteindre en temps opportun. Un court-circuit provoque grande force courant, qui chauffe instantanément les fils et ils s'enflamment. L'unité de protection doit éteindre la sortie de l'onduleur et ne pas l'allumer en cas de court-circuit.

Dans les modèles de haute qualité, l'appareil est protégé contre mauvaise polarité, tension d'entrée trop faible et trop élevée. Des indicateurs supplémentaires et des voltmètres intégrés indiqueront l'état actuel et aideront à identifier à l'avance un dysfonctionnement.

Remplissage et conception

La présence d'une protection thermique peut être déterminée par la présence d'un capteur de température sur le radiateur pour refroidir les transistors de puissance. Ce capteur allume le ventilateur lorsque la température du système de refroidissement dépasse la température admissible.

Connexion en voiture

Le plus souvent, ils sont connectés dans les voitures ; par négligence, beaucoup ont grillé plus d’un fusible dans l’unité de protection électrique de la voiture. L'allume-cigare a une limitation sur la puissance de la charge connectée ; vous pouvez charger votre smartphone et votre tablette sans problème. Dans toutes les voitures, l'allume cigare est protégé par un fusible d'environ 15 Ampères contre les courts-circuits. C'est environ 180W. Dans le mode d'emploi, le fabricant écrit qu'il n'est pas nécessaire de connecter une charge supérieure à 130-150W, soit un maximum de 12 ampères, à l'allume-cigare. En cas de surcharge, le fusible sautera et tout s'arrêtera. Si cela se produit, vous pouvez temporairement retirer un fusible d'un système électrique secondaire, tel que les vitres électriques arrière ou feux de brouillard.

Seulement des fils épais ou de bons crocodiles

Une puissante charge de 12 V ne peut être connectée que directement à la batterie ou un câblage épais séparé peut être réalisé dans l'intérieur de la voiture. Les fils ne doivent pas toucher les pièces mobiles Unité de puissance et d'autres mécanismes sous le capot. Doit avoir une protection contre l’abrasion et les courts-circuits à la terre. J'ai moi-même rencontré ce problème lorsque, sur l'autoroute, tous les instruments de la voiture se sont soudainement éteints.

N'utilisez pas d'adaptateurs allume-cigare vers crocodile. Ils sont assemblés uniquement par sertissage, sans soudure. Évitez tout mauvais contact sur les lignes électriques, cela provoquerait un échauffement de ces zones.

Comment le faire soi-même

Beaucoup seront intéressés à assembler de leurs propres mains un convertisseur de tension de 12 à 220. Pour gagner du temps, je préfère utiliser des blocs tout faits ou des dispositifs improvisés. Il existe de bons circuits sur Internet pour 2000, 2500 et 3000 W ; ils diffèrent principalement par le nombre de transistors de puissance en sortie.

Environ 10 variétés de modules haute tension prêts à l'emploi sont vendus sur Ebay et Aliexpress. Du plus simple au plus qualitatif avec un refroidisseur sur le radiateur. Il ne reste plus qu'à ajouter des fils et des bornes, installer une prise et une protection supplémentaire.

Ancien UPS

Mais le plus la meilleure option Fabriquer un onduleur 12V 220 de vos propres mains implique d'utiliser une alimentation sans interruption UPS. Il s'agit d'un appareil entièrement fini ; les modèles avancés sont équipés d'écrans et d'indicateurs. Il ne reste plus qu'à sortir le câble 12 volts. L'onduleur dispose de types de protection de base ; il y a de 1 à 6 prises sur le boîtier.

Un vieil UPS coûte 100 à 300 roubles, parfois ils sont offerts gratuitement, j'en avais 3 qui traînaient. C'est plus simple et plus rapide de les trouver sur Avito, ils sont très courants bons modèlesà des prix fabuleux.

Connecter un ordinateur portable à une voiture

Nous envisagerons séparément la connexion à l'allume-cigare d'un ordinateur portable avec une alimentation 19V. Il n'est pas rationnel d'utiliser un onduleur de voiture 220V ; il faudra faire du 220V à partir de 12V puis du 19V. Trop d’énergie sera dépensée en transformation. La meilleure option est d'utiliser un convertisseur boost de 12 à 19V.

J'ai acheté un bloc universel pour 250 roubles avec livraison sur Aliexpress. Dans les magasins russes, ils en demandent trop, mais vous pouvez effectuer une recherche sur Avito à l'adresse prix abordable. Je l'ai testé avec mon ordinateur portable, il tient le courant jusqu'à 4A, le nombre de volts ne baisse pas sous charge, le chauffage est normal.

XL4016

Les blocs chinois bon marché, bien sûr, ont des paramètres réels inférieurs à ceux indiqués, mais vous pouvez toujours affiner la conception et élément de base.

Prix des convertisseurs

Les Russes adorent s'approvisionner en petits appareils électroniques au bazar chinois Aliexpress. En raison de la nature de mon travail, je surveille constamment les prix sur Aliexpress et les compare avec ceux russes. Depuis octobre 2016, acheter sur Aliexpress n'est pas rentable en raison du taux de change du dollar. Vous pouvez l'acheter moins cher et mieux en Russie, et vous recevrez également une garantie et la possibilité d'échange dans un délai de 2 semaines.

Les Chinois adorent surfacturer Caractéristiques, car 99% d'entre vous ne vérifieront pas le respect des paramètres promis. Et les 1% restants nécessiteront une petite compensation pour tromperie de la part du vendeur. D'après l'expérience de collègues, les 3 000 W promis par les Chinois peuvent être divisés par 3 en toute sécurité, et vous obtiendrez une véritable puissance à long terme.

Si vous lisez une critique sur un convertisseur chinois de 12 à 220, où ils en sont satisfaits et écrivez qu'il fonctionne bien, ne vous précipitez pas pour aller acheter sur le lien. Ils sont produits par différentes usines, le remplissage peut être différent même au sein d'un même lot. Leur contrôle qualité est faible et le taux de défauts est relativement élevé. Les avis sont rédigés principalement par des personnes qui l'ont acheté récemment et qui l'utilisent pour la première fois. C'est-à-dire que l'objectivité de l'opinion est très faible, il suffit de se fier aux résultats des mesures et des tests.

Ce convertisseur est conçu pour recevoir une tension rectangulaire de 220 V/50 Hz provenant d'une batterie de 12 V. Puissance de 150 à 300W, selon les composants utilisés.

Le circuit est un convertisseur push-pull push-pull. La puce CD4047 contient un générateur d'impulsions maître qui contrôle les transistors à effet de champ. Ils fonctionnent en mode clé en alternance, c'est-à-dire qu'un seul d'entre eux est ouvert à la fois. Si, pour une raison quelconque, les deux clés s'ouvrent, alors court-circuit(court-circuit) et les deux transistors grilleront. Cela peut arriver si la gestion est incorrecte.

Le transformateur provient d'une alimentation sans coupure, il fait 250-300W. L'enroulement primaire a un point médian auquel nous connectons le «+» de la source d'alimentation. À l'aide d'un multimètre, nous mesurons la résistance des enroulements secondaires et trouvons les 2 prises entre lesquelles il y a la résistance la plus élevée. Dans mon cas c'est 17 ohms. Il s'agit de l'enroulement de sortie 220 V. Le reste des conclusions peut être grignoté.

J'ai dessiné un circuit imprimé. Je recommande de vérifier toutes les pièces avant l'assemblage. Il est conseillé de sélectionner des transistors avec des paramètres similaires. Le condensateur de réglage de fréquence doit avoir une faible fuite et une faible tolérance. Tout cela peut être fait avec un testeur de transistor.

Tous les appareils de terrain à canal N avec une tension supérieure à 60 V et un courant de 35 A (par exemple, IRFZ40, 44, 48, IRF3205). Le circuit peut également fonctionner avec des transistors bipolaires, mais la puissance sera bien moindre. Résistances dans le circuit de grille de 10 à 100 Ohms (de préférence 22 à 47 Ohms) 0,25 W. Les valeurs nominales du circuit de réglage de fréquence sont conçues pour 50 Hz.

Un onduleur correctement assemblé fonctionnera immédiatement, mais la première fois que vous l’allumerez, vous devriez être du bon côté. Au lieu d'un fusible, nous installons une puissante résistance de 5 à 10 Ohms, ou une ampoule de 12 V/5 W, afin qu'en cas de problème nous ne brûlions pas les transistors. Pendant le fonctionnement normal de l'onduleur au ralenti (inactif), le transformateur émet un son particulier et les travailleurs sur le terrain ne chauffent pas du tout. Si tout est ainsi, retirez la résistance et alimentez via le fusible.

La consommation à XX est de 150 à 300 mA selon votre source d'alimentation et votre transformateur. Ensuite, nous mesurons la tension de sortie avec un multimètre (dans la plage de 750 V Tension alternative). Dans mon cas c'est de 210 à 260V, car... la sortie n'est pas stabilisée. Nous connectons la charge, par exemple une ampoule de 60 W, pendant 10 secondes maximum, car les ouvriers de terrain ne sont pas encore sur les radiateurs. Ils devraient se réchauffer un peu, mais à peu près pareil. Si le chauffage n’est pas le même, alors il faut en chercher la raison.

Bien que l'alimentation « + » soit connectée au point médian du transformateur, pour allumer l'onduleur, un « + » à faible courant doit être appliqué à la carte pour démarrer le générateur. Un bouton basse consommation convient pour cela.

L'onduleur est assemblé dans un boîtier à partir d'une alimentation informatique. J'ai des transistors installés sur des radiateurs séparés. Lors de l'installation sur un dissipateur thermique commun, n'oubliez pas d'isoler les boîtiers des transistors. Les bus de puissance du transformateur vont directement aux radiateurs, ils doivent donc être isolés du boîtier général.

Le refroidisseur est connecté directement au 12V.

En connectant un compteur d'énergie à la sortie, vous pouvez vérifier les données de sortie. Si la fréquence est différente de 50 Hz, elle peut être ajustée avec la résistance multitours R4.

Le principal inconvénient de ce circuit est qu'il n'y a pas de protection contre les courts-circuits, j'ai donc ajouté un fusible de 1A en sortie.

La plupart des appareils électroménagers modernes fonctionnent dans la plage de tension de 90 à 280 V. Mon onduleur a une plage de 210 à 260V. Si vous obtenez une sortie supérieure à 300 V, en plus de la charge, vous devez également connecter une ampoule de 25 W, ce qui réduira la tension de sortie. Appareils avec moteurs à collecteur et avec des transformateurs en fer, ils peuvent également fonctionner à partir d'un onduleur avec des impulsions rectangulaires en sortie, mais ils chaufferont 2 fois plus. Mais il n'est pas recommandé d'alimenter des moteurs asynchrones.

L'achat d'un appareil prêt à l'emploi ne sera pas un problème– dans les magasins automobiles, vous pouvez trouver (convertisseurs de tension impulsionnelle) de différentes puissances et prix.

Cependant, le prix d'un tel appareil de moyenne puissance (300-500 W) est de plusieurs milliers de roubles et la fiabilité de nombreux onduleurs chinois est assez controversée. Fabriquer un simple convertisseur de vos propres mains n'est pas seulement un moyen d'économiser considérablement de l'argent, mais aussi une opportunité d'améliorer vos connaissances en électronique. En cas de panne, réparer un circuit fait maison sera beaucoup plus simple.

Convertisseur d'impulsions simple

Le circuit de cet appareil est très simple, et la plupart des pièces peuvent être retirées d'une alimentation informatique inutile. Bien sûr, il présente également un inconvénient notable : la tension de 220 volts obtenue à la sortie du transformateur est loin d'être de forme sinusoïdale et a une fréquence nettement supérieure aux 50 Hz acceptés. Les moteurs électriques ou les appareils électroniques sensibles ne doivent pas y être connectés directement.

Afin de pouvoir se connecter à cet onduleur contenant blocs d'impulsion alimentation électrique d'un équipement (par exemple, une alimentation pour ordinateur portable), une solution intéressante a été utilisée - Un redresseur avec condensateurs de lissage est installé à la sortie du transformateur. Certes, l'adaptateur connecté ne peut fonctionner que dans une seule position de la prise, lorsque la polarité de la tension de sortie coïncide avec la direction du redresseur intégré à l'adaptateur. Des consommateurs simples comme des lampes à incandescence ou un fer à souder peuvent être connectés directement à la sortie du transformateur TR1.

La base du circuit ci-dessus est le contrôleur PWM TL494, le plus courant dans de tels appareils. La fréquence de fonctionnement du convertisseur est fixée par la résistance R1 et le condensateur C2 ; leurs valeurs peuvent être prises légèrement différentes de celles indiquées sans changements notables dans le fonctionnement du circuit.

Pour une plus grande efficacité, le circuit convertisseur comprend deux bras sur les transistors à effet de champ de puissance Q1 et Q2. Ces transistors doivent être placés sur des radiateurs en aluminium ; si vous comptez utiliser un radiateur commun, installez les transistors à travers des entretoises isolantes. Au lieu de l'IRFZ44 indiqué dans le schéma, vous pouvez utiliser l'IRFZ46 ou l'IRFZ48 dont les paramètres sont similaires.

La self de sortie est enroulée sur un anneau de ferrite provenant de la self, également retirée de l'alimentation de l'ordinateur. L'enroulement primaire est enroulé avec un fil d'un diamètre de 0,6 mm et comporte 10 tours avec une prise à partir du milieu. Un enroulement secondaire contenant 80 tours est enroulé dessus. Vous pouvez également prendre un transformateur de sortie sur une alimentation sans coupure en panne.

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Au lieu des diodes haute fréquence D1 et D2, vous pouvez prendre des diodes des types FR107, FR207.

Le circuit étant très simple, une fois allumé et installé correctement, il commencera à fonctionner immédiatement et ne nécessitera aucune configuration. Il pourra fournir un courant allant jusqu'à 2,5 A à la charge, mais le mode de fonctionnement optimal sera un courant ne dépassant pas 1,5 A - et cela représente plus de 300 W de puissance.

Onduleur prêt à l'emploi d'une telle puissance coûterait environ trois à quatre mille roubles.

Ce système est réalisé avec des composants nationaux et est assez ancien, mais cela ne le rend pas moins efficace. Son principal avantage est qu'il produit un courant alternatif avec une tension de 220 volts et une fréquence de 50 Hz.

Ici, le générateur d'oscillations est réalisé sur le microcircuit K561TM2, qui est un double déclencheur D. Il s'agit d'un analogue complet du microcircuit étranger CD4013 et peut être remplacé par celui-ci sans modification du circuit.

Le convertisseur dispose également de deux bras de puissance transistors bipolaires KT827A. Leur principal inconvénient par rapport aux modèles de terrain modernes est leur résistance plus élevée à l'état ouvert, c'est pourquoi ils chauffent davantage pour la même puissance commutée.

Puisque l'onduleur fonctionne à basse fréquence, le transformateur doit avoir un noyau en acier puissant. L'auteur du schéma suggère d'utiliser le transformateur de réseau soviétique commun TS-180.

Comme d'autres onduleurs basés sur de simples circuits PWM, ce convertisseur a une forme d'onde de tension de sortie assez différente de celle sinusoïdale, mais celle-ci est quelque peu atténuée par la grande inductance des enroulements du transformateur et du condensateur de sortie C7. De plus, à cause de cela, le transformateur peut émettre un bourdonnement notable pendant le fonctionnement - ce n'est pas le signe d'un dysfonctionnement du circuit.

Onduleur à transistors simples

Ce convertisseur fonctionne sur le même principe que les circuits listés ci-dessus, mais le générateur impulsions rectangulaires(multivibrateur) il est construit sur des transistors bipolaires.

La particularité de ce circuit est qu'il reste opérationnel même sur une batterie fortement déchargée : la plage de tension d'entrée est de 3,5...18 volts. Mais comme il n’y a aucune stabilisation de la tension de sortie, lorsque la batterie est déchargée, la tension de charge chutera simultanément proportionnellement.

Étant donné que ce circuit est également basse fréquence, un transformateur similaire à celui utilisé dans l'onduleur basé sur K561TM2 sera nécessaire.

Améliorations des circuits onduleurs

Les appareils présentés dans l'article sont extrêmement simples et disposent de nombreuses fonctions. ne peut pas comparer avec les analogues d'usine. Pour améliorer leurs caractéristiques, vous pouvez recourir à des modifications simples, qui vous permettront également de mieux comprendre les principes de fonctionnement des convertisseurs d'impulsions.

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Augmentation de la puissance de sortie

Tous les appareils décrits fonctionnent sur le même principe : via un élément clé (transistor de sortie bras), l'enroulement primaire du transformateur est connecté à l'entrée de puissance pendant une durée spécifiée par la fréquence et le rapport cyclique de l'oscillateur maître. Dans ce cas, des impulsions de champ magnétique sont générées, excitant des impulsions de mode commun dans l'enroulement secondaire du transformateur avec une tension égale à la tension dans l'enroulement primaire multipliée par le rapport du nombre de tours dans les enroulements.

Par conséquent, le courant circulant dans le transistor de sortie est égal au courant de charge multiplié par le rapport de transformation inverse (rapport de transformation). C'est le courant maximum que le transistor peut traverser lui-même qui détermine la puissance maximale du convertisseur.

Il existe deux manières d'augmenter la puissance de l'onduleur : soit utiliser un transistor plus puissant, soit utiliser la connexion en parallèle de plusieurs transistors moins puissants. transistors puissants dans une épaule. Pour un convertisseur fait maison, la deuxième méthode est préférable, car elle permet non seulement d'utiliser des pièces moins chères, mais préserve également la fonctionnalité du convertisseur en cas de panne de l'un des transistors. En l'absence de protection intégrée contre les surcharges, une telle solution augmentera considérablement la fiabilité d'un appareil fait maison. L'échauffement des transistors diminuera également lorsqu'ils fonctionneront à la même charge.

En prenant le dernier diagramme comme exemple, cela ressemblera à ceci :

Arrêt automatique lorsque la batterie est faible

L'absence d'un dispositif dans le circuit convertisseur qui l'éteint automatiquement lorsque la tension d'alimentation chute de manière critique, peut sérieusement te décevoir, si vous laissez un tel onduleur connecté à la batterie de la voiture. Compléter un onduleur fait maison avec un contrôle automatique sera extrêmement utile.

L'interrupteur de charge automatique le plus simple peut être réalisé à partir d'un relais de voiture :

Comme vous le savez, chaque relais a une certaine tension à laquelle ses contacts se ferment. En sélectionnant la résistance de la résistance R1 (ce sera environ 10% de la résistance de l'enroulement du relais), vous réglez le moment où le relais ouvre ses contacts et cesse de fournir du courant à l'onduleur.

EXEMPLE: Prenons un relais avec une tension de fonctionnement (U p) 9 volts et résistance d'enroulement (R o) 330 ohms. Pour qu'il fonctionne à une tension supérieure à 11 volts (U min), une résistance avec résistance doit être connectée en série avec l'enroulementR n, calculé à partir de la condition d'égalitéU r /R o =(Euh min —En haut)/Rn. Dans notre cas, nous aurons besoin d'une résistance de 73 ohms, la valeur standard la plus proche est de 68 ohms.

Bien sûr, cet appareil est extrêmement primitif et constitue davantage un entraînement pour l’esprit. Pour un fonctionnement plus stable, il doit être complété par un circuit de contrôle simple qui maintient le seuil d'arrêt avec beaucoup plus de précision :

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Le seuil de réponse est ajusté en sélectionnant la résistance R3.

Nous vous invitons à regarder une vidéo sur le sujet

Détection des défauts de l'onduleur

Inscrit circuits simples présentent les deux défauts les plus courants : soit il n'y a pas de tension à la sortie du transformateur, soit elle est trop faible.

Un onduleur de voiture peut parfois être incroyablement utile, mais la plupart des produits en magasin souffrent de mauvaise qualité ou ne sont pas satisfaisants en termes de puissance et ne sont pas bon marché. Mais le circuit onduleur est constitué des pièces les plus simples, nous proposons donc des instructions pour assembler un convertisseur de tension de vos propres mains.

Boîtier de l'onduleur

La première chose à considérer est les pertes de conversion électrique dégagées sous forme de chaleur sur les interrupteurs des circuits. En moyenne, cette valeur représente 2 à 5 % de la puissance nominale de l'appareil, mais ce chiffre a tendance à augmenter en raison d'une mauvaise sélection ou du vieillissement des composants.

L'évacuation de la chaleur des éléments semi-conducteurs est d'une importance capitale : les transistors sont très sensibles à la surchauffe et cela se traduit par la dégradation rapide de ces derniers et, probablement, par leur défaillance complète. Pour cette raison, la base du boîtier doit être un dissipateur thermique - un radiateur en aluminium.

Pour les profilés de radiateurs, un « peigne » régulier d'une largeur de 80 à 120 mm et d'une longueur d'environ 300 à 400 mm convient. les écrans sont fixés à la partie plate du profilé avec des vis transistors à effet de champ- des taches métalliques sur leur face arrière. Mais tout n'est pas simple : il ne doit y avoir aucun contact électrique entre les écrans de tous les transistors du circuit, c'est pourquoi le radiateur et les fixations sont isolés avec des films de mica et des rondelles en carton, tandis qu'une interface thermique est appliquée des deux côtés de l'entretoise diélectrique. avec une pâte contenant du métal.

Nous déterminons la charge et achetons les composants

Il est extrêmement important de comprendre pourquoi un onduleur n'est pas seulement un transformateur de tension, et aussi pourquoi il existe une gamme si diversifiée de tels appareils. Tout d'abord, rappelez-vous qu'en connectant un transformateur à une source DC, vous n'obtiendrez rien en sortie : le courant dans la batterie ne change pas de polarité, en conséquence, le phénomène d'induction électromagnétique dans le transformateur est absent en tant que tel.

La première partie du circuit inverseur est un multivibrateur d'entrée qui simule les oscillations du réseau pour effectuer la transformation. Il est généralement assemblé sur deux transistors bipolaires capables de piloter des interrupteurs de puissance (par exemple, IRFZ44, IRF1010NPBF ou plus puissant - IRF1404ZPBF), pour lesquels le paramètre le plus important est le courant maximum admissible. Il peut atteindre plusieurs centaines d'ampères, mais en général il suffit de multiplier le courant par la tension de la batterie pour obtenir un nombre approximatif de watts de puissance délivrée sans tenir compte des pertes.

Un convertisseur simple basé sur un multivibrateur et des commutateurs de champ de puissance IRFZ44

La fréquence de fonctionnement du multivibrateur n'est pas constante ; la calculer et la stabiliser est une perte de temps. Au lieu de cela, le courant à la sortie du transformateur est reconverti en courant continu à l'aide d'un pont de diodes. Un tel onduleur peut convenir à l'alimentation de charges purement actives - lampes à incandescence ou radiateurs électriques, poêles.

Sur la base de la base obtenue, vous pouvez assembler d'autres circuits qui diffèrent par la fréquence et la pureté du signal de sortie. Il est plus facile de sélectionner des composants pour la partie haute tension du circuit : les courants ici ne sont pas si élevés, dans certains cas, l'ensemble multivibrateur de sortie et filtre peut être remplacé par une paire de microcircuits avec un câblage approprié. Des condensateurs électrolytiques doivent être utilisés pour le réseau de charge et pour les circuits avec niveau faible signal - mica.

Option d'un convertisseur avec un générateur de fréquence à base de microcircuits K561TM2 dans le circuit primaire

Il convient également de noter que pour augmenter la puissance finale, il n'est pas du tout nécessaire d'acheter des composants plus puissants et plus résistants à la chaleur du multivibrateur primaire. Le problème peut être résolu en augmentant le nombre de circuits convertisseurs connectés en parallèle, mais chacun d'eux nécessitera son propre transformateur.

Option avec connexion parallèle des circuits

La lutte pour une onde sinusoïdale - nous analysons les circuits typiques

Les onduleurs de tension sont aujourd'hui utilisés partout, aussi bien par les automobilistes qui souhaitent utiliser des appareils électroménagers hors de chez eux que par les résidents de maisons autonomes alimentées par l'énergie solaire. Et de manière générale, on peut dire que la complexité du dispositif convertisseur détermine directement la largeur de la gamme de collecteurs de courant qui peuvent y être connectés.

Malheureusement, le « sinus » pur n'est présent que dans le réseau d'alimentation principal ; il est très, très difficile d'y convertir le courant continu. Mais dans la plupart des cas, cela n’est pas obligatoire. Se connecter moteurs électriques(d'une perceuse à un moulin à café), un courant pulsé d'une fréquence de 50 à 100 hertz sans lissage suffit.

ESL, Ampoule LED et toutes sortes de générateurs de courant (alimentations, chargeurs) sont plus critiques dans le choix de la fréquence, puisque leur circuit de fonctionnement est basé sur 50 Hz. Dans de tels cas, des microcircuits appelés générateurs d'impulsions doivent être inclus dans le vibrateur secondaire. Ils peuvent commuter directement une petite charge ou agir comme un « conducteur » pour une série d'interrupteurs de puissance dans le circuit de sortie de l'onduleur.

Mais même un plan aussi astucieux ne fonctionnera pas si vous envisagez d'utiliser un onduleur pour fournir une alimentation stable aux réseaux comportant une masse de consommateurs hétérogènes, y compris des machines électriques asynchrones. Ici, le « sinus » pur est très important et seuls les convertisseurs de fréquence avec contrôle du signal numérique peuvent le mettre en œuvre.

Transformateur : nous le sélectionnerons ou le ferons nous-mêmes

Pour assembler l'onduleur, nous n'avons besoin que d'un seul élément de circuit qui effectue la transformation basse tension trop haut. Vous pouvez utiliser des transformateurs d'alimentation d'ordinateurs personnels et d'anciens UPS ; leurs enroulements sont conçus pour transformer 12/24-250 V et inversement, il ne reste plus qu'à déterminer correctement les conclusions.

Néanmoins, il est préférable d'enrouler le transformateur de vos propres mains, car les anneaux de ferrite permettent de le faire vous-même et avec n'importe quel paramètre. La ferrite a une excellente conductivité électromagnétique, ce qui signifie que les pertes de transformation seront minimes même si le fil est enroulé manuellement et de manière peu serrée. De plus, vous pouvez facilement calculer le nombre de tours requis et l'épaisseur du fil à l'aide des calculateurs disponibles sur Internet.

Avant l'enroulement, l'anneau central doit être préparé - retirez les arêtes vives avec une lime et enveloppez-le étroitement avec un isolant - de la fibre de verre imprégnée de colle époxy. Vient ensuite l'enroulement de l'enroulement primaire à partir d'un fil de cuivre épais de la section calculée. Après avoir composé le nombre de tours requis, ils doivent être répartis uniformément sur la surface de l'anneau à intervalles égaux. Les bornes du bobinage sont connectées selon le schéma et isolées par thermorétraction.

L'enroulement primaire est recouvert de deux couches de ruban isolant Mylar, puis un enroulement secondaire haute tension et une autre couche d'isolant sont enroulés. Point important- il faut enrouler le secondaire dans le sens opposé, sinon le transformateur ne fonctionnera pas. Enfin, un fusible thermique semi-conducteur doit être soudé dans l'espace de l'une des prises, dont le courant et la température de réponse sont déterminés par les paramètres du fil de l'enroulement secondaire (le corps du fusible doit être étroitement enroulé sur le transformateur). Le transformateur est enveloppé sur le dessus de deux couches d'isolant en vinyle sans base adhésive, l'extrémité est fixée avec une attache ou de la colle cyanoacrylate.

Installation d'éléments radio

Il ne reste plus qu'à assembler l'appareil. Comme il n'y a pas beaucoup de composants dans le circuit, ils peuvent être placés non pas sur une carte de circuit imprimé, mais montés sur un radiateur, c'est-à-dire sur le corps de l'appareil. Nous soudons les pattes des broches avec un fil de cuivre monoconducteur d'une section suffisamment grande, puis le point de connexion est renforcé avec 5 à 7 tours de fil de transformateur fin et une petite quantité de soudure POS-61. Une fois la connexion refroidie, elle est isolée avec une fine gaine thermorétractable.

Les circuits haute puissance dotés de circuits secondaires complexes peuvent nécessiter une carte de circuit imprimé avec des transistors alignés sur le bord pour une fixation lâche au dissipateur thermique. La fibre de verre avec une épaisseur de feuille d'au moins 50 microns convient pour réaliser une chevalière ; si le revêtement est plus fin, renforcez les circuits basse tension avec des cavaliers en fil de cuivre.

Aujourd'hui, il est facile de créer un circuit imprimé à la maison - le programme Sprint-Layout vous permet de dessiner des pochoirs de détourage pour des circuits de toute complexité, y compris des cartes double face. L'image résultante est imprimée par une imprimante laser sur du papier photo de haute qualité. Ensuite, le pochoir est appliqué sur du cuivre nettoyé et dégraissé, repassé et le papier est lavé à l'eau. La technologie s'appelle « repassage au laser » (LIT) et est décrite de manière suffisamment détaillée sur Internet.

Il existe de nombreuses façons d'éliminer les résidus de cuivre avec du chlorure ferrique, de l'électrolyte ou même du sel de table. Après gravure, il faut laver le toner cuit, percer des trous de montage avec une perceuse de 1 mm et repasser toutes les pistes avec un fer à souder (arc submergé) pour étamer le cuivre des plages de contact et améliorer la conductivité du chaînes.

Tout le monde est habitué aux appareils électriques fonctionnant en 220V. Mais que se passe-t-il si vous partez en randonnée ou lors d'un long voyage et que vous souhaitez emporter avec vous des appareils électroménagers pratiques ? Ils ne pourront pas fonctionner directement à partir de la batterie de la voiture ; ils n’ont tout simplement pas assez de puissance. C'est ici que les convertisseurs de tension de 12 à 220 V peuvent venir à la rescousse.

Qu'est-ce qu'un convertisseur et son essence

Grâce à Le progrès technique, ces appareils sont devenus un ordre de grandeur plus petits et plus pratiques. Ils sont faciles à transporter et ne prennent pas beaucoup de place. Les convertisseurs sont capables d'augmenter Voltage de batterie jusqu'à 220V. Ils fonctionnent même avec l'allume-cigare. Avec l'aide de tels onduleurs, vous pouvez facilement installer de l'éclairage dans une tente, ainsi qu'alimenter votre tablette, votre ordinateur portable et votre téléphone.

Les contrôleurs PWM ont rendu ces appareils plus avancés. L'efficacité a sensiblement augmenté et la forme du courant est devenue similaire à une onde sinusoïdale pure. Mais ce n'est que dans appareils coûteux. Il est devenu possible d'augmenter la puissance jusqu'à plusieurs kW.

La durée de fonctionnement dépend de la puissance et de la capacité batteries. Ainsi, lorsqu'on part en voyage, mieux vaut se limiter aux appareils électriques à faible consommation d'énergie.

Aujourd'hui, il est possible d'acheter différentes sortes des convertisseurs de courant pouvant produire une puissance de plusieurs centaines de watts à plusieurs kW. Mais pour les voyages touristiques, il vaut la peine d'acheter un onduleur de faible puissance.

Le seul obstacle à leur pleine application est la forme modifiée du courant. D'une sinusoïde ordinaire, elle se transforme en une forme presque rectangulaire. Tous les appareils électroménagers ne sont pas capables de fonctionner dessus.

Il existe 3 types de conceptions de convertisseurs :

Automobile;
Compact;
Stationnaire.

Il convient de noter qu'en augmentant la charge, l'efficacité du convertisseur diminue. Les onduleurs stationnaires peuvent produire une onde sinusoïdale. Ils sont pratiques à utiliser pour augmenter la tension des éoliennes et des panneaux solaires.

Caractéristiques du convertisseur

Avant d'acheter, vous devez savoir comment choisir un convertisseur de tension. La première chose à laquelle vous devez faire attention, ce sont ses caractéristiques. Les vendeurs donnent souvent des performances incorrectes de l'onduleur. Indiquez sa puissance maximale, à laquelle l'appareil peut fonctionner pendant plusieurs minutes, après quoi il s'éteint en raison d'une surchauffe. C'est ainsi que sont annoncés les convertisseurs les plus abordables.

De puissants convertisseurs DC-AC augmentent la tension de 12V à 220V, la forme du courant et la fréquence sont égales aux indicateurs habituels d'un réseau domestique. Par conséquent, tous les appareils et outils sont capables de fonctionner à partir de celui-ci.

Tous les convertisseurs de courant ont les paramètres suivants :

Puissance de fonctionnement ;
Type de refroidissement ;
Consommation d'énergie en fonctionnement inactif ;
Consommation maximale de courant d'entrée ;
Mécanismes de protection contre les courts-circuits et la surchauffe ;
Forme du courant de sortie ;
Niveau de tension pour l'alimentation.

Le rendement élevé des onduleurs modernes est dû aux contrôleurs d'impulsions utilisés dans la conception. Près de 95 % de l’énergie est destinée à la charge utile. Le reste se dissipe dans l’appareil et le chauffe.

Dans les convertisseurs les plus simples et les plus accessibles, la sinusoïde actuelle change. Il devient rectangulaire et dans les appareils coûteux et puissants, la forme actuelle reste la même sinusoïde lisse que dans une prise standard.

Parfois, la puissance des convertisseurs de tension peut ne pas suffire pour faire fonctionner les outils de construction. Par exemple, si une perceuse consomme 750 W, elle ne fonctionnera pas avec un onduleur de 1 000 W. Pour résoudre ce problème, des démarreurs progressifs sont vendus.

Les convertisseurs de type stationnaire sont utilisés pour le travail à domicile. Ce sont des appareils puissants capables de délivrer plusieurs milliers de watts. Des convertisseurs plus sérieux sont utilisés dans les entreprises ; leur puissance s'élève à des dizaines de milliers de watts.

Pour les voitures, des onduleurs de faible puissance, de plusieurs centaines de watts, sont utilisés. Parce que la batterie n'est pas capable de fonctionner longtemps sous de lourdes charges.

Il n'est pas recommandé d'utiliser le convertisseur sur charges maximales. Sa durée de vie diminuera rapidement. Les appareils coûteux ont une réserve de marche, et dans les plus abordables, ce chiffre est légèrement inférieur à celui indiqué sur le boîtier.

Vous devez acheter un appareil 20 % plus puissant que la consommation prévue. Il faut également s'intéresser au type de puissance indiqué sur le boîtier. Elle peut être :

nominal;
longue durée;
court terme.

Type de refroidissement

L'aluminium est un métal à haute conductivité thermique et les convertisseurs (en particulier les plus puissants) peuvent surchauffer lorsqu'ils fonctionnent sous de lourdes charges. Les boîtiers sont donc fabriqués à partir de ce métal.

Pour système actif Pour le refroidissement, un ventilateur est monté dans le boîtier. Il s'allume lorsque le capteur de température détecte une augmentation de la température. Dans les onduleurs automobiles, les ventilateurs peuvent être obstrués par la poussière, ce qui entraîne une mauvaise ventilation de l'air et une surchauffe.

Le boîtier peut avoir des éléments de refroidissement passifs. Ils ressemblent à des ailettes en aluminium qui aident à dissiper la chaleur.

Convertisseur fait maison

Les radioamateurs ont la possibilité de réaliser un simple onduleur à l'aide du circuit. Le résultat est un appareil compact capable d’alimenter divers gadgets de poche.

Il n'y a que quatre transistors dans le circuit. Toute personne sachant utiliser un fer à souder peut l'assembler. Le dispositif résultant est pratique à utiliser dans une voiture. Il est capable de fournir une prise embarquée 220V à part entière.