Инвертор автомобильный или DC-AC конвертор

Снимок52

Несмотря на великое множество всевозможных устройств и приборов, предназначенных для работы от электросети автомобиля (далее по тексту БАС – бортовая автомобильная сеть 12 – 30 V), большим спросом пользуются конвертеры, обеспечивающие питание таких устройств, как ноутбук, переносной телевизор, стереосистема, зарядное устр-во для мобильного телефона, электроинструменты.

Инвертор автомобильный схема

В первую очередь такие преобразователи нужны тем, кто по долгу службы проводит в дороге большую часть жизни, или тем, кто даже в недолгие часы нахождения вне дома не хочет отказываться от использования привычных домашних электроприборов.

Инвертор автомобильный или DC-AC конвертор

Существуют как промышленные образцы таких конвертеров, так и радиолюбительские, кустарные. И те, и другие преобразуют напряжение БАС в формат ЭСОП (электрическая сеть общего пользования). По обыкновению, схемотехническое решение таких преобразователей напряжения (ПН) выглядит следующим образом: двухтактный задающий генератор формирует последовательность импульсов с частотой 100 Гц, управляя при этом мощными транзисторными ключами в пушпульной схеме (двухтактном усилительном каскаде). Ключи, в свою очередь, нагружены на симметричные первичные полуобмотки силового повышающего трансформатора, со вторичной обмотки которого снимается требуемое напряжение 220V/50Hz.

Типичная сложность, с которой сталкиваются при этом радиолюбители-электронщики – необходимость изготовления выходного трансформатора, или приобретение оного с нужными параметрами. Однако, всех этих трудностей можно избежать, если выход такого ПН сделать бестрансформаторным. Правда, полученный ПН в этом случае будет уже с двойным преобразованием частоты, и в техническом плане будет более сложным.

Но у каждого есть право выбора между муторностью и монотонностью накручивания обмотки трансформатора с изготовлением несколько более сложной печатной платы и неизбежно громоздкой традиционной трансформаторной конструкцией ПН, и малым объемом и весом бестрансформаторного устройства.



Инвертор автомобильный или DC-AC конвертор  схема фото

На рисунке выше представлена принципиальная схема DC-AC конвертера. Это основная часть ПН, предназначенного для преобразования постоянного напряжения +220В, получаемого от любого высокочастотного преобразователя, в переменное ~220V/50Hz. В осциллограмме Uвых такого конвертера, так же, как и на выходе простейшего трансформаторного ПН, нет синусоиды.

Имеются лишь прямоугольные импульсы с затянутым фронтом и спадом, округленные простыми фильтрами, имеющимися на выходе конвертера. Для электроприборов, которые планируется эксплуатировать в дороге, такая форма напряжения вполне приемлема.

Центральная микросхема TL494CN (см.рисунок) формирует последовательность прямоугольных импульсов частотой 100Hz, которые через выводы 8 и 11 и резисторы R17 и R19 подаются на затворы транзисторов T4 и Т6. Эти транзисторы образуют т.н. нижние плечи мостового коммутатора. Учитывая, что частота переключения относительно невысока, а емкости затворов транзисторных ключей не очень сильно влияют на время отзыва напряжения на затворах, сопротивление затворных резисторов выбрано больши?м.

Шунтированы эти резисторы переходами диодов VD3 и VD4 (см. рисунок), которые активируются при спаде управляющего напряжения, тем самым нейтрализуя действие затворной емкости при ее разряде.

Верхние плечи коммутирующего моста управляются перезарядом емкостей С7 и С8 при переключении транзисторов T1 и Т2 из одного состояния в другое. На практике получается, что положительный заряд, накопленный конденсаторами через диоды VD1 и VD2 при запертых транзисторах Т1 и Т2, мгновенно передается затворной емкости при открывании Т1/Т2, эффективно запирая верхние ключи коммутирующего моста.

По факту, ключами на транзисторах управляют конденсаторы C7 и C8, а транзисторы Т1/Т2 всего лишь коммутируют обкладки конденсаторов и инверсируют управляющий импульс. Более подробно действие бустрепных каскадов описано в книге Семенова Б.Ю. «Силовая электроника: от простого к сложному», (изд. Солон-пресс, 2005г, стр.332).

В данном случае налицо сочетание приемлемости и необходимости, потому как для получения управляющих импульсов достаточно большой длительности понадобился бы широкополосный переходной трансформатор, который обеспечивал бы их прохождение.

Это значит, что конвертер в конечном виде имел бы бо?льшую индуктивность, и следовательно, бо?льшие габариты, что не всегда желательно. В нашем случае низкая частота коммутации позволила исключить специализированные и довольно дорогие интегральные драйверы.

Автоматическое поддержание симметрии импульсов выполнено на резисторах R21/R24, конденсаторах С3/C12 и диоде VD7, а сигнал рассогласования подается на вывод 4 DA1. Резисторы R2/R3 обеспечивают симметрию выходных импульсов на начальном этапе. Усилитель ошибки в DA1 задействован лишь один (выводы 15 и 16 DA1), он отслеживает перенапряжение на входе питания, а также запирает выходные ключи при возникновении аварийной ситуации.

Кроме того, девиация постоянного напряжения, возникающая в случае пробоя или обрыва одного из 4-х ключей коммутатора, вполне может привести к появлению высокого уровня напряженности на выводе 15 DA1 (см. рисунок), провоцируя появление сигнала ошибки на выводе 3 DA1, что также приведет к запиранию силовых ключей коммутатора.

Светодиод HL1, индицирующий предаварийную нестабильность конвертера, будет работать только при наличии переменного U на выходе конвертера.

Нелишним будет отметить, что TL494CN довольно чувствительна к качеству разводки печатной платы.

Инвертор автомобильный или DC-AC конвертор  плата фото
Опытный образец конвертера запитывался напряжением +220V, выпрямленным диодным мостом ШИ-стабилизированного DC/AC инвертора c широтно-импульсной модуляцией на микросхеме TL494 с рабочей частотой 72кHz, драйверами на эмиттерных повторителях, управляющими ключами на полевых транзисторах, которые, в свою очередь, нагружены на трансформатор, очень схожий с трансформатором системного БП персонального компьютера.

То есть, расчет трансформатора уже практически произведен (сталкивающимся с такими расчетами радиолюбителям это скажет о многом). Микросхема DA1 запитана от отдельной обмотки этого трансформатора через однополупериодный выпрямитель с выходным напряжением 15В.

При построении конвертера ( при его моделировании, разводке платы и непосредственно при пайке) для расчета Rt и Ct (компоненты, задающие время тактового генератора TL494, которыми являются соответственно резистор R7 и конденсатор С2), для расчета частоты генератора при его двухтактном включении рекомендуется воспользоваться следующей формулой: F=1/(2Rt*Ct) (вывод 13 соединен с опорным напряжением на выводе 14). При подборе конденсаторов С4, С5 и С11 важно реализовать симметричное затягивание фронта/спада импульсов осциллографом.

Собранный таким образом ПН сможет легко зажечь лампу накаливания мощностью 150W. В качестве превентивной меры рекомендуется установить радиатор охлаждения, хотя бы с небольшой охлаждающей площадью.

Описанный выше конвертер, конечно же, сможет работать и при бо?льшей нагрузке (теоретически параметры силовых ключей позволяют это, но нужна экспериментальная проверка). Скорее всего, возникнет необходимость увеличения площади охлаждения радиатора. Также, в этом случае, придется изменить номиналы резисторов в схеме драйверов.

.

 

Рассказать друзьям:




Комментариев: 10 “Инвертор автомобильный или DC-AC конвертор”

  1. Игорь:

    Здравствуйте! А можно печатную плату такого инвертора с номиналами деталей и разводкой в SLay Out.

  2. Игорь:

    А есть печатная платка dc-ac преобразователя т.е. второй части инвертора? очень нужно.

  3. Игорь:

    если есть вот моя почта igorekauto@mail.ru

  4. Дима:

    Спасибо, схема оригинальна. Проблема лишь в том, что абсолютное большинство экземпляров TL494 нормально не работает с частотой 50 Гц, проверено многожды. Дело в том, что внутренний триггер-делитель ИМС перестаёт считать, и даёт подчас по 2-5 импульсов подряд на один и тот же выход. И это несмотря на официальную поддержку подавления удвоенного импульса! Пока я это не понял, сжёг много силовых транзисторов! Похоже, что в свои инверторы китайцы ставят какие то особенные TL494.

  5. Дамир:

    есть кт живой а что нужно менять в схеме я хочу 2-3 киловата……. и какие конденсаторы брать напряжением оно не указано и диоды неуказаныыы

  6. луляй:

    Сегодня разобрал такой инвертор. Вместо TL494 стоят 7500. Это аналоги. Были выбиты пара 740. Сам инвертор работает, без 740-х, но импульсов со второй 7500 пока не наблюдаю. Буду дальше разбираться. Инвертор сдвоенный на IRF3205. Два выходных каскада и два транса. Спасибо за схемы.

  7. Серж:

    Как работает стабилизация выходного напряжения? У меня на инверторе при подключении нагрузки напряжение повышается до 250, на холостом ходу 230 В.

  8. zora22:

    Здравствуйте.Скажите пожалуйста куда на этой схеме подключить -220вольт и -15воль?

  9. zora22:

    Здравствуйте скажите пожалуйста стабилитроны VD5 и VD6 какими номиналами ставить.Заранее спасибо.

Написать комментарий