Как построить дешевый инвертор от 12 до 220 В

 

Как построить дешевый инвертор от 12 до 220 В

Силовая электротехника



       

   Несмотря на то, что современные электроприборы все чаще используются в автономном режиме, особенно переносные, которые вы носите с собой во время кемпинга или отдыха в летнее время, вам по-прежнему нужен источник 230 В переменного тока, и, хотя мы об этом, почему бы и нет частота близка к частоте сети?        Пока мощность, требуемая от такого источника, остается относительно низкой - здесь мы выбрали 30 ВА - очень просто построить инвертор с простыми и дешевыми компонентами, которые могут быть уже у многих любителей электроники. Хотя возможно построить более мощную схему, сложность, вызванная очень сильными токами, которые будут обрабатываться на стороне низкого напряжения, приводит к схемам, которые были бы неуместны в этой летней проблеме. Давайте не будем забывать, например, что для того, чтобы получить слабый 1 ампер при 230 В переменного тока, основной стороне батареи придется обрабатывать более 20 АЦП !.       

  Принципиальную схему нашего проекта легко выполнить. Классическая микросхема таймера 555, идентифицированная как IC1, конфигурируется как нестабильный мультивибратор на частоте, близкой к 100 Гц, которая может быть точно отрегулирована с помощью потенциометра P1.

     Поскольку отношение метки / пространства (коэффициент заполнения) выхода 555 далеко от 1: 1 (50%), оно используется для управления триггером D-типа, созданным с использованием CMOS типа 4013 IC. Это обеспечивает идеальные комплементарные прямоугольные сигналы (т. Е. В противофазе) на его выходах Q и Q, подходящих для управления выходными силовыми транзисторами. Поскольку выходной ток, доступный с CMOS 4013, очень мал, силовые транзисторы Дарлингтона используются для достижения необходимого выходного тока. Мы выбрали MJ3001 от ныне несуществующей Motorola (только как производитель полупроводников, конечно!), Которые дешевы и легко доступны, но можно использовать любую эквивалентную мощность Darlington. Они приводят преобразователь с центральным ответвлением 230 В в 2 × 9 В, который используется «назад» для получения выходного напряжения 230 В. Наличие напряжения 230 В переменного тока обозначается неоновым светом, в то время как резистор VDR (резистор с напряжением) типа S10K250 или S07K250 снимает спайки и скачки, которые могут появляться в точках переключения транзистора. Выходной сигнал этой схемы составляет примерно квадратную волну; только приблизительно, поскольку он несколько искажен путем прохождения через трансформатор. К счастью, он подходит для большинства электрических устройств, которые он может поставлять, будь то лампочки, малые двигатели или источники питания для электронных устройств.

 

СПИСОК КОМПОНЕНТОВ

R1 = 18k

R2 = 3k3

R3 = 1k

R4, R5 = 1k≤5

R6 = VDR S10K250 (или S07K250)

P1 = потенциометр 100 k

C1 = 330 нФ

C2 = 1000 мкФ 25 ВT1,

T2 = MJ3001I

C1 = 555I

C2 = 4013

LA1 = неоновый свет 230

ВF1 = предохранитель,

5ATR1 = сетевой трансформатор, 2x9V 40VA

(см. Текст) 4 паяных штифта

 

    Обратите внимание, что, несмотря на то, что схема предназначена и предназначена для питания автомобильным аккумулятором, то есть от 12 В, трансформатор задается с первичной первичной нагрузкой 9 В. Но при полной мощности вам необходимо уменьшить падение напряжения около 3 В между коллектором и эмиттером силовых транзисторов. Это относительно высокое напряжение насыщения на самом деле является «недостатком», общим для всех устройств в конфигурации Дарлингтона, который фактически состоит из двух транзисторов в одном случае.

       Мы предлагаем дизайн печатной платы, чтобы упростить создание этого проекта; как показывает наложение компонентов, на печатной плате используются только низкомощные низковольтные компоненты. Транзисторы Дарлингтона должны быть установлены на оребренном анодированном алюминиевом радиаторе с использованием стандартных изоляционных принадлежностей слюдяных шайб и плечевых шайб, поскольку их коллекторы соединены с металлическими банками и в противном случае были бы закорочены. Выходная мощность 30 ВА подразумевает потребление тока порядка 3 А от батареи 12 В на «первичной стороне». Таким образом, провода, соединяющие коллекторы MJ3001s [1] T1 и T2 с первичной трансформаторной установкой, излучатели T1 и T2 на отрицательную клемму аккумулятора и положительный вывод аккумулятора на первичный трансформатор должны иметь минимальное поперечное сечение площадь 2 мм2, чтобы минимизировать падение напряжения. Трансформатор может быть любого типа от 230 В до 2 × 9 В, с железным сердечником E / I или тороидальным, рассчитанным на около 40 ВА.

     Правильно построенный на приведенной здесь плате, схема должна работать сразу, единственной настройкой является установка выхода на частоту 50 Гц с P1. Вы должны помнить, что стабильность частоты 555 по сегодняшним меркам довольно низка, поэтому вы не должны полагаться на нее, чтобы правильно управлять радиосигналом - но такое устройство очень полезно или действительно желательно иметь в отпуске в любом случае ? Следите также за тем, что выходное напряжение этого инвертора так же опасно, как и сеть от ваших внутренних разъемов питания. Поэтому вам нужно применять одни и те же правила безопасности! Кроме того, проект должен быть заключен в прочный ABS или литой, поэтому во время работы никакие детали не могут быть затронуты. Контур не должен быть слишком сложным для адаптации к другим сетевым напряжениям или частотам, например, 110 В, 115 В или 127 В, 60 Гц.     Напряжение переменного тока требует трансформатора с другим первичным напряжением (которое здесь становится вторичным), а частота, некоторая регулировка P1 и, возможно, незначительные изменения значений компонентов синхронизации R1 и C1 на 555.

 

 

Источник: http://www.circuit-finder.com/categories/power-supply/dc-to-ac-inverter/798/cheap-12v-to-220v-inverter

 

 

Корпус: DIP-14 (HCF4013BE)
 
Корпус: SO-14 (HCF4013BM)

Микросхемы HCF4013BE и HCF4013BM1 производства ST-microelectronic представляют собой два двухтактных D-триггера.

 Основные характеристики м/с HCF4013:
Напряжение питания (Vdd) +3..+20V*
Рабочий диапазон температур -55oC..+125oC
Корпус HCF4013BE DIP-14
Корпус HCF4013BM SO-14
Отечественный аналог К561ТМ2/КР1561ТМ2
 * Диапазон питания может отличаться у микросхем других производителей.
 
 
 
Назначение выводов м/с 4013:

Микросхема по входным и выходным уровням сигналов совместима с другими  ИС стандартной КМОП логики серии 40xx/К561. Более подробную информацию логическими таблицами и временными параметрами микросхемы 4013 Вы можете узнать, скачав документацию ниже (на английском языке). 

Внимание! Вместо микросхемы HCF4013 могут поставляться аналоги других зарубежных производителей (CD4013 и т.п).

 
Условное обозначение триггеров м/с 4013:
 
 

Двухтактный D-триггер микросхемы К561ТМ2 работает следующим образом: По фронту первого импульса синхронизации на входе C логический уровень со входа D записывается в первый однотактный D-триггер. По фронту второго синхроимпульса на входе C информация записывается во вторую ступень триггера и на выходе Q устанавливается уровень, присутствовавший на входе D перед первым синхроимпульсом. Таким образом, на выходе двухтактного D-триггера сигнал задерживается на один такт (период следования синхроимпульсов).

Входы установки (S) и сброса (R) не зависят от импульсов синхронизации т.е. являются асинхронными. Они имеют активный высокий уровень (лог."1"). Поступление высокого уровня на один из входов R или S устанавливает обе ступени D-триггера соответственно в "0" или "1" независимо от состояния входов C и D.

Длительность импульса синхронизации на входе C должна быть не менее 100нс с крутизной фронта не менее 5мкс.

 
Таблица логических состояний м/с 4013:
 
Clock
 
D
 
Reset
 
Set
 
Q
_
Q
0 0 0 0 1
1 0 0 1 0
 
X
 
0
 
0
 
Q
_
Q
X X 1 0 0 1
X X 0 1 1 0
X X 1 1 1 1
0 - низкий уровень, 1 - высокий уровень, Х - произвольное состояние.
 
Функциональная схема микросхемы HCF4013:

 

 

 

***

 

Преобразователь напряжения 12 -220 В на микросхеме CD4047

 

Один из самых простых преобразователей напряжения выполнен на достаточно распространенной и дешевой микросхеме типа CD4047. Данная микросхема представляет собой экономичный мультивибратор-генератор с широкими возможностями логического управления. Именно микросхема CD4047 позволяет задать частоту генерации близкую к 50 Гц, что делает выходное напряжение преобразователя пригодным для питания бытовых приборов. За частоту генерации отвечает RC цепочка, построенная на конденсаторе С1 и подстроечном резисторе R5. Изменением сопротивления резистора R5 добиваются частоты генерации в 50 Гц. С выводов 10, 11 микросхемы снимается сигнал генератора и подается через ограничительные резисторы на затворы силовых полевых транзисторов VT1, VT2, которые представлены транзисторами типа IRFZ44.  Выходная мощность данного преобразователя задается использование выходных транзисторов VT1, VT2 и составляет 150 Вт. В качестве выходного трансформатора можно использовать любой готовый трансформатор, с первичной обмоткой расчитаной на 220 В и вторичной на 12 В (ток вторичной обмотки 6-8 А). Включать данный трансформатор необходимо, естественно 12 В обмоткой к стокам транзисторов VT1, VT2. В случае отсутствия готового трансформатора – его можно изготовить на ферритовом кольце аналогично трансформатору Tr с преобразователя напряжение на TL494 (смотреть здесь).

 

Преобразователь напряжения 12 -220 В на микросхеме CD4047

Схема электрическая принципиальная преобразователя напряжения 12 -220 В на микросхеме CD4047


Источник

 

Микросхема CD4047

 

4047 - цоколёвкаМикросхема CD4047 представляет собой экономичный мультивибратор-автогенератор, управляемый логическими цепями. 
Мультивибратор микросхемы CD4047 на выводах 8 и 6 имеет входы запуска +TRG и —TRG, на выводах 4, 5 входы включения автогенерации АГ и АГ, а также на ножке 12 вход перезапуска RT (retriggering). Выход генератора (вывод 13) имеет буферный усилитель. Микросхема оснащена внутренним делителем частоты на 2. От этого делителя есть выходы Q и Q. Внешний сброс подается на вывод 9 (вход R). Для данного мультивибратора требуется два времязадающих элемента С? и R? (выводы 3, 1 и 2).
Автогенерация мультивибратору 4047 разрешается, если на вход автогенерации (АГ) подано напряжение высокого уровня. Если на вход АГ подавать последовательность прямоугольных импульсов (или на вход АГ — инверсную последовательность), получим прерывистую автогенерацию. Генерируемая последовательность, наблюдаемая на выводе 13, может не иметь скважность 1/2. Точный меандр получается на выходах после делителя Q и Q (частота снижена в 2 раза).
Рассмотрим эпюры сигналов мультивибратора 4047 на выводах 13 (U13) и 10 (U10). Здесь tа =4,4 R? C? (максимальное значение для ряда экземпляров микросхем может быть tAmax=4,62R?T?, что определяется разбросом пороговых напряжений транзисторов КМОП). Если время t = 10 мс зафиксировано при напряжении питания Uи.п = IO В, то при крайних напряжениях питания 3 В и 15 В оно может уменьшиться примерно на 2%. На высоких частотах автогеперацин (более О,5 МГц) частота может измениться иа 8% и более. На высоких частотах при минимальной температуре —55оС период tА уменьшается на 11%, при крайней положительной 125оС — увеличивается на 12%. На частоте 2 кГц изменения периода tА не выходят за пределы+2%.
В ждущем режиме мультивибратор 4047 при запуске положительным перепадом подаем запускающий импульс на вход +TRG. На вход —TRG подается напряжение низкого уровня. Для запуска отрицательным перепадом импульсы подаем па вход —TRG, а на вход +ТRC подключаем напряжение высокого уровня.
Входные импульсы могут быть любой длительности (относительно выходного). Мультивибратор можно перезапустить только активным перепадом, если полный импульс подать на входы +TRG и RT. При перезапуске выходной уровень останется высоким в том случае, когда период входного импульса короче, чем период, определяемый элементами R? и С?
Импульс мультивибратора 4047 можно удлинить по времени в n раз, если подать сигнал Q на внешний счётчик-делитель (:n), который будет сбрасываться импульсом TRG. Выходной импульс счетчика подается на вход АГ. Длительность этого импульса увеличивается в n раз. Выходной импульс Q мультивибратора можно «укоротить», подав высокий уровень на вывод 9 внешнего сброса. Эпюры напряжений для ждущего режима показаны на рисунке. Здесь U8 — импульс запуска на входе +TRG (вывод 8). Длительность импульса tж на выходе 10 tж=2,48 R? С?, причем для некоторых микросхем может наблюдаться максимальное отклонение tжmax = 2,71R?С?, определяющееся разбросом пороговых напряжений В режиме автогеперации первый импульс — положительный полупериод — имеет длительность tж, (а не tА/2).
Перезапуск используется для затягивания выходного импульса. Рассмотрим обычный запуск в ждущем режиме. Если дается два входных импульса (выводы 8 и 12 соединяют), время импульса U с перезапуском:

 

tRT = 2 (t1 + t2)

 

Если выпускающие импульсы U8,12 образуют последовательность, время tRT будет равно продолжительности этой последовательности плюс время задержки за последним импульсом. На рисунке показана схема затягивания выходного импульса с помощью внешнего счетчика. Длительность импульса может управляться двоичным кодом, если счетчик имеет переменный коэффициент деления. Другое преимущество схемы в том, что можно применить высокостабильный конденсатор С? малой ёмкости. Время выходного импульса

 

tвых = (n - 1)tA + tж + tA/2


где и — коэффициент деления счетчика.
Для всех схем включения мультивибратора 4047 следует применять неполярные конденсаторы с малыми токами утечки. Для автогенераторов выбирается С? > 100 пФ, для ждущих генераторов — С? > 1000пФ. Сопротивления резисторов выбираются в пределах 10 кОм < R? < 1 МОм. Длительность импульса запуска для любого входа не должна быть меньше 600 нс (Uи.п = 1O В). Для Uи.п = 5 В — эту длительность следует увеличить до 1300 нс. Длительность фронтов этих импульсов должна быть менее 5 мкс (10 мкс для Uи.п = 5 В). Время tзд.р от входов +TRG до выходов Q и Q — 800 нс (1600 нс при Uи.п = 5 В). Фронты импульсов иа выходах Q и Q не хуже 100 нс (150 нс при Uи.п = 5 В).

 

4047 - структурная схема4047 - принципиальная схема

Электрические параметры микросхемы 4047


Параметр
+25°С
Выходное напряжение "0", В Uп=+5В 0,05
Uп=+10В 0,05
Uп=+15В 0,05
Выходное напряжение "1", В Uп=+5В 4,95
Uп=+10В 9,95
Uп=+15В 14,95
Входной ток, мкА Uп=+15В +0,1
Выходной ток, мА Uп=+5В 0,53
Uп=+10В 1,4
Uп=+15В 3,5

 

Мультивибратор — микросхема 4047


ФункцияСоединение выводовВыход от контактовПериод или длительность
к+Илк-ИлВход
Автоколебательный мультивибратор
Свободные колебания 4, 5, 6, 14 7, 8, 9, 12 10, 11, 13 Ta(10, 11) = 4,4 RC
Стробирование прямое 4, 6, 14 7, 8, 9, 12 5 10, 11, 13 Ta(13) = 2,2 RC
Стробирование инверсное 6, 14 5, 7, 8, 9, 12 4 10, 11, 13 То же
Ждущий мультивибратор
Запуск 4, 14 5, 6, 7, 9, 12 8 10, 11 tm(10, 11) = 2,48 RC
Запуск 4, 8, 14 5, 7, 9, 12 6 10, 11 То же
Перезапуск 4, 14 5, 6, 7, 9, 8, 12 10, 11 То же


Обновлен 14 янв 2018. Создан 21 окт 2017