Convertitore di tensione fai-da-te da 12 a 220 e da 220 a 12 volt

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Un inverter di tensione per auto a volte è incredibilmente utile, ma la maggior parte dei prodotti nei negozi è sinonimo di qualità o non si adatta in termini di potenza e non è economica allo stesso tempo. Ma dopotutto, il circuito dell’inverter è costituito dalle parti più semplici, quindi offriamo istruzioni per assemblare un convertitore di tensione con le nostre mani.

Convertitore di tensione fai-da-te da 12 a 220 e da 220 a 12 volt

Custodia dell’inverter

La prima cosa da considerare è la perdita di conversione dell’elettricità, rilasciata sotto forma di calore sui tasti del circuito. In media, questo valore è compreso tra il 2 e il 5% della potenza nominale del dispositivo, ma questo indicatore tende a crescere a causa di una selezione errata o dell’invecchiamento dei componenti.

La rimozione del calore dagli elementi a semiconduttore è di fondamentale importanza: i transistor sono molto sensibili al surriscaldamento e questo si esprime nel rapido degrado di questi ultimi e, probabilmente, nel loro completo fallimento. Per questo motivo, la base del case dovrebbe essere un dissipatore di calore – un radiatore in alluminio.

Radiatore per transistor

Dei profili del radiatore, è adatta una comune “spazzola per capelli” con una larghezza di 80–120 mm e una lunghezza di circa 300–400 mm. gli schermi dei transistor ad effetto di campo sono fissati alla parte piatta del profilo con viti – punti metallici sulla loro superficie posteriore. Ma anche con questo, non tutto è semplice: non dovrebbe esserci alcun contatto elettrico tra gli schermi di tutti i transistor del circuito, quindi il radiatore e gli elementi di fissaggio sono isolati con film di mica e rondelle di cartone, mentre un’interfaccia termica viene applicata su entrambi i lati della guarnizione dielettrica con una pasta contenente metallo .

Montaggio del transistor sul radiatore

Determinazione del carico e acquisto dei componenti

È estremamente importante capire perché un inverter non è solo un trasformatore di tensione e anche perché esiste un elenco così diversificato di tali dispositivi. Prima di tutto, ricorda che collegando il trasformatore a una sorgente di corrente continua, non otterrai nulla in uscita: la corrente nella batteria non cambia polarità, rispettivamente, il fenomeno dell’induzione elettromagnetica nel trasformatore è assente come tale.

La prima parte del circuito dell’inverter è un multivibratore di input che simula le oscillazioni della rete per effettuare una trasformazione. Di solito è assemblato su due transistor bipolari che possono far oscillare gli interruttori di potenza (ad esempio, IRFZ44, IRF1010NPBF o più potente – IRF1404ZPBF), per i quali il parametro più importante è la corrente massima consentita. Può raggiungere diverse centinaia di ampere, ma in generale, è sufficiente moltiplicare il valore corrente per la tensione della batteria per ottenere un numero approssimativo di watt di potenza di uscita senza tener conto delle perdite..

Convertitore di tensione basato su multivibratore e interruttori di campo di potenza IRFZ44Semplice convertitore basato su multivibratore e interruttori di campo di potenza IRFZ44

La frequenza di funzionamento del multivibratore non è costante, è una perdita di tempo per calcolarlo e stabilizzarlo. Invece, la corrente all’uscita del trasformatore viene riconvertita in corrente costante utilizzando il ponte a diodi. Un tale inverter può essere adatto per alimentare carichi puramente attivi: lampade a incandescenza o riscaldatori elettrici, stufe.

Sulla base della base risultante, è possibile raccogliere altri circuiti che differiscono per la frequenza e la purezza del segnale di uscita. La selezione dei componenti per la parte ad alta tensione del circuito è più semplice: le correnti qui non sono così elevate, in alcuni casi l’assemblaggio del multivibratore e del filtro di uscita può essere sostituito con una coppia di microcircuiti con la relativa reggetta. I condensatori per la rete di carico devono essere elettrolitici e per circuiti con un livello di segnale basso – mica.

Convertitore di tensione sul microcircuito K561TM2Una versione del convertitore con un generatore di frequenza su microcircuiti K561TM2 nel circuito primario

Va anche notato che per aumentare la potenza finale, non è affatto necessario acquistare componenti più potenti e resistenti al calore del multivibratore primario. Il problema può essere risolto aumentando il numero di circuiti del convertitore collegati in parallelo, ma ciascuno di essi richiederà il proprio trasformatore.

Schema di collegamento parallelo dei circuiti del convertitoreOpzione con collegamento in parallelo dei circuiti

Lotta per una sinusoide – analisi dei circuiti tipici

Gli inverter di tensione sono utilizzati oggi ovunque, sia dagli automobilisti che vogliono utilizzare gli elettrodomestici fuori casa, sia dai residenti di case autonome alimentate da energia solare. E in generale, possiamo dire che la larghezza dello spettro dei collettori di corrente che possono essere collegati ad esso dipende direttamente dalla complessità del dispositivo di conversione.

Sfortunatamente, un “seno” puro è presente solo nella rete elettrica principale, è molto, molto difficile ottenere la conversione della corrente continua in essa. Ma nella maggior parte dei casi questo non è richiesto. Per collegare motori elettrici (da un trapano a un macinacaffè), una corrente pulsante con una frequenza da 50 a 100 hertz è sufficiente senza livellamento.

Onda sinusoidale su un oscilloscopio

ECL, lampade a LED e tutti i tipi di generatori di corrente (alimentatori, caricabatterie) sono più critici per la scelta della frequenza, poiché è a 50 Hz che si basa il loro schema operativo. In tali casi, i microcircuiti, chiamati generatori di impulsi, dovrebbero essere inclusi nel vibratore secondario. Possono commutare direttamente un piccolo carico o fungere da “conduttore” per una serie di interruttori di potenza del circuito di uscita dell’inverter.

Ma anche un piano così astuto non funzionerà se si prevede di utilizzare l’inverter per fornire un’alimentazione stabile alle reti con una massa di consumatori diversi, comprese le macchine elettriche asincrone. Qui il “seno” puro è molto importante e solo i convertitori di frequenza controllati digitalmente possono farlo..

Transformer: pick up o te stesso

Per l’assemblaggio dell’inverter è necessario un solo elemento circuitale che esegua la trasformazione da bassa tensione ad alta tensione. È possibile utilizzare trasformatori da alimentatori di personal computer e vecchi UPS, i loro avvolgimenti sono progettati per la trasformazione di 12 / 24-250 V e viceversa, resta solo da determinare correttamente le conclusioni.

Trasformatore da un alimentatore per computer

Eppure è meglio avvolgere il trasformatore con le proprie mani, poiché gli anelli di ferrite consentono di farlo da soli e con qualsiasi parametro. La ferrite ha un’eccellente conduttività elettromagnetica, il che significa che le perdite di trasformazione saranno minime anche se il filo è avvolto a mano e non stretto. Inoltre, è possibile calcolare facilmente il numero richiesto di spire e lo spessore del filo utilizzando i calcolatori disponibili sulla rete..

Anello in ferrite per trasformatore

Prima di avvolgere l’anello centrale, è necessario preparare – rimuovere i bordi affilati con una lima e avvolgerli saldamente con un isolante – fibra di vetro impregnata di colla epossidica. Questo è seguito dall’avvolgimento dell’avvolgimento primario da un filo di rame spesso della sezione calcolata. Dopo aver composto il numero richiesto di giri, devono essere distribuiti uniformemente sulla superficie dell’anello a intervalli uguali. I terminali degli avvolgimenti sono collegati secondo lo schema e isolati con termoretrazione.

Avvolgimento dell'avvolgimento primario attorno all'anello

L’avvolgimento primario è coperto con due strati di nastro in poliestere, quindi l’avvolgimento secondario ad alta tensione e un altro strato di isolamento sono avvolti. Un punto importante: è necessario avvolgere il “secondario” nella direzione opposta, altrimenti il ​​trasformatore non funzionerà. Infine, un fusibile termico a semiconduttore deve essere saldato a uno dei rubinetti, la cui corrente e temperatura operativa sono determinate dai parametri del filo di avvolgimento secondario (la custodia del fusibile deve essere strettamente legata al trasformatore). Dall’alto, il trasformatore è avvolto con due strati di isolamento in vinile senza un supporto adesivo, l’estremità è fissata con una cravatta o una colla cianoacrilata.

Trasformatore fatto in casa pronto per il convertitore

Installazione di radioelementi

Resta da assemblare il dispositivo. Dal momento che non ci sono così tanti componenti nel circuito, possono essere posizionati non sul circuito stampato, ma mediante montaggio superficiale con attacco al radiatore, cioè al corpo del dispositivo. Saldiamo alle gambe dei piedini con un filo di rame mono-core di una sezione sufficientemente grande, quindi la giunzione viene rinforzata con 5-7 giri di filo sottile del trasformatore e una piccola quantità di saldatura POS-61. Dopo che la connessione si è raffreddata, viene isolata con un sottile tubo termorestringente..

Saldatore e saldatore POS-61

I circuiti ad alta potenza con circuiti secondari complessi possono richiedere un circuito stampato con transistor in fila sul bordo per il collegamento libero al dissipatore di calore. Il laminato in fibra di vetro con uno spessore di almeno 50 micron è adatto per realizzare una tenuta, ma se il rivestimento è più sottile, rinforzare i circuiti a bassa tensione con ponticelli in filo di rame.

Tavola da incisione

Realizzare un circuito stampato a casa è facile oggi: Sprint-Layout ti consente di disegnare stencil per circuiti di qualsiasi complessità, incluso per i pannelli a doppia faccia. L’immagine risultante viene stampata da una stampante laser su carta fotografica di alta qualità. Quindi lo stencil viene applicato sul rame pulito e sgrassato, stirato con un ferro da stiro, la carta viene lavata con acqua. La tecnologia è stata chiamata “stiratura laser” (LUT) ed è descritta nella rete in modo sufficientemente dettagliato.

Tavola stagnata

Puoi incidere i resti di rame con cloruro ferrico, elettrolita o persino sale da tavola, ci sono molti modi. Dopo l’attacco, il toner bloccato deve essere lavato via, praticare i fori di montaggio con un trapano da 1 mm e camminare lungo tutti i binari con un saldatore (arco sommerso) per stagnare il rame dei cuscinetti di contatto e migliorare la conduttività dei canali.

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