Самый простой преобразователь 12 220. Высокое напряжение и не только

При использовании маломощных бытовых приборов часто возникает потребность в преобразователе напряжения с 12 на 220 вольт. Это может быть ноутбук, зарядное устройство для мобильного телефона или планшета, и даже телевизор на LED элементах.

В каких случаях необходим преобразователь напряжения

1. Продолжительная авария централизованного энергоснабжения.
2. Аварийное энергоснабжение электроники газового котла.
3. Отсутствие бытовой сети 220 вольт (удаленный садовый участок, гаражный кооператив).
4. Автомобиль.
5. Туристическая стоянка (при наличии возможности взять с собой 12 вольтовой аккумулятор).

Во всех этих случаях, достаточно иметь заряженный аккумулятор, и вы сможете полноценно использовать сетевое электрооборудования.

Обратите внимание

Важно! Потребляемая мощность прибора не должна превышать несколько сотен ватт. Более мощные устройства быстро посадят аккумулятор, используемый в качестве донора.

Справедливости ради отметим, что для использования в автомобиле существуют блоки питания и зарядные устройства, подключаемые у бортовой сети 12 вольт. Выполнены они в виде разъема, соединяемого с розеткой прикуривателя.

Однако, если у вас несколько гаджетов, вам придется разориться на покупку такого же количества зарядок. А имея один преобразователь с 12 на 220 — вы обеспечите полную универсальность подключения.

В продаже имеется большой ассортимент готовых преобразователей. Мощность варьируется от 150 Вт до нескольких киловатт. Разумеется, для каждой мощности потребителя необходимо подбирать соответствующий аккумулятор.

Также необходимо внимательно читать технические характеристики — часто, в рекламных целях, производители указывают на упаковке пиковую мощность, которую преобразователь выдерживает всего несколько секунд. Рабочая мощность, как правило, на 25% — 30% ниже.

Разновидности преобразователей 12 на 220 вольт

Для правильного выбора, ознакомьтесь с основными видами преобразователей напряжения, представленными на рынке электротоваров:

По форме сигнала выходного напряжения

Устройства делятся на чистый синус и модифицированный синус. Разницу в форме сигнала видно на иллюстрации.

Дело в том, что преобразователи работают не так, как генераторы переменного тока. На входе в устройство подается постоянный ток определенной величины.

Сначала он преобразуется в импульсный (для обеспечения работы повышающего трансформатора), затем из полученного пульсирующего тока формируется синусоидальная кривая, привычная для большинства потребителей переменного напряжения 220 вольт.

Преобразователь 12/220 необходим, например, при поездках на дачу. Особенно это актуально для случаев, когда нет электропроводки. Приходится использовать инвертор, который преобразует постоянное напряжение 12 вольт в переменное 220. Конечно, емкости аккумулятора вряд ли хватит надолго. Но если имеется устройство, которое позволяет восполнять заряд аккумулятора, ресурс увеличится в несколько раз. Очень часто инверторы используются с ветрогенераторами, а также в паре с солнечными батареями.

Купить или самому сделать?

Конечно, приобрести готовый инвертор - это не проблема. В любом магазине электротоваров выбор их просто огромен. И они отличаются по мощности, стоимости, вариантам исполнения. Но вот цена инвертора мощностью около 0,5 кВт составит не менее трех тысяч рублей - а это внушительная сумма. Причем подключить к нему много оборудования вряд ли получится.

Поэтому некоторые владельцы автомобилей, у которых появляется свободный аккумулятор, задумываются над тем, как самостоятельно изготовить преобразователь напряжения. В статье будут рассмотрены различные конструкции преобразователей, которые получили широкое распространение у электротехников.

Простейший преобразователь импульсного типа

Вся элементная база берется от старого компьютерного блока питания. Сложностей при повторении конструкции возникнуть не должно. Единственный недостаток этого устройства заключается в том, что с трансформатора снимается переменное напряжение 220 В, но с частотой намного больше, чем в сети переменного тока (50 Гц). Да и форма далеко не синусоидальная, скорее ступенчатая. По этим причинам нельзя к инвертору производить подключение электродвигателей или чувствительной электроники. Но можно сделать несколько усовершенствований, которые позволят производить подключение техники с импульсными блоками питания. Для этого к выходу трансформатора нужно подключить выпрямитель и сглаживающие конденсаторы.

Только в этом случае можно без опаски запитать ноутбук или персональный компьютер, телевизор или иную технику. Но работать блок питания ноутбука, например, будет только в том случае, если выходное напряжение будет совпадать с тем, которое протекает в адаптере. Поэтому нужно сразу наметить положение вилки относительно розетки, в котором сможет работать инвертор.

Описание схемы простейшего импульсного преобразователя

Если вам нужно произвести подключение лампы накаливания, паяльника, то можно делать это непосредственно к вторичной обмотке трансформатора. Схема построена на ШИМ-контроллере типа TL494, он распространен в приборах такого типа. При помощи конденсатора С2 и резистора R1 задается частота, на которой работает преобразователь. Обратите внимание на то, что номиналы могут незначительно отличаться от тех, которые приведены на схеме. Обратите внимание, что инвертор позволяет повысить напряжение с 12 до 220. Преобразователем тока он тоже является - из постоянного делает переменный (почти идеальную синусоиду).

Чтобы повысить эффективность работы конструкции, в схему включены два плеча, собранных на транзисторах полевого типа, они обозначены Q1 и Q2. Они обязательно должны устанавливаться на отдельных радиаторах из алюминия. В том случае, если применяется один общий радиатор, необходимо устанавливать транзисторы с изоляционными прокладками. На схеме указаны транзисторы типа IRFZ44, но их можно заменить на IRFZ46 или даже IRFZ48, так как у них у всех параметры довольно близкие по значению.

Трансформатор и диоды

Трансформатор, установленный на выходе, необходимо наматывать на ферритовом кольце. Это кольцо можно снять все в том же блоке питания от персонального компьютера. Для первичной обмотки применяется провод в лаковой изоляции сечением 0,6 мм. Наматывается 10 витков, и от середины делается отвод. Сверху нужно намотать вторичную обмотку, она должна содержать 80 витков. Вместо него можно использовать готовый трансформатор, который устанавливается в серийных источниках бесперебойного питания.

Высокочастотные диоды, используемые в конструкции, можно заменить аналогичными с маркировкой FR107 или FR207. При правильно проведенном монтаже схема заработает сразу же после включения, никакой настройки не потребуется. Выходной ток может составить не более 2,5 А, но лучше, чтобы конструкция работала при токе не больше 1,5 А (подключение нагрузки мощностью примерно 300 Вт). Можно сказать, что вы собрали из металлолома устройство, китайский аналог которого стоит порядка 3-4 тыс. руб.

Преобразователь с выходом переменного тока

Это один из простых преобразователей 12/220 В, схема которого рекомендуется к повторению начинающим радиолюбителям. Эта конструкция собирается полностью на отечественной элементной базе, которая является относительно устаревшей. Но все равно эффективность у нее достаточно высокая - на выходе получается напряжение с практически идеальным синусом, а частота четко 50 Гц. Поэтому такая схема сгодится для питания любой бытовой аппаратуры, а не только паяльника и ламп.

Генератор собирается на микросхеме марки К561ТМ2 - это D-триггер сдвоенного типа. Существует зарубежный аналог с маркировкой CD4013 - эти микросхемы взаимозаменяемы, и переделка схемы не требуется.

На биполярных транзисторах собраны два плеча. В схеме используются транзисторы КТ827А, которые имеют существенный недостаток в сравнении с более современными полевиками. У них очень высокое сопротивление, когда происходит открытие перехода. Именно поэтому они сильнее нагреваются при работе.

Особенности конструкции и работы преобразователя

Из-за того, что работа преобразователя происходит на низких частотах, у трансформатора должен быть сердечник из стали. Рекомендуется применять силовой трансформатор, который использовался в отечественных цветных телевизорах (на лампах). Это ТС-180 и аналогичные. Как и большинство других инверторов, построенных на простых ШИМ-модуляторах, эта конструкция способна выработать синусоиду, но не очень качественную - на графиках работы можно видеть заметные ступени.

Чтобы сгладить эти пульсации, устанавливается конденсатор, на схеме он обозначен С7. Высокая индуктивность обмоток трансформатора тоже позволяет существенно сгладить пульсации, но неизбежно появится гудение. Стоит отметить, что гул от трансформатора - это норма, а не признак поломки.

Схема простого инвертора на полевых транзисторах

Работает инвертор, построенный по такой схеме, по тем же принципам, что и два предыдущих. Мультивибратор, собранный по классической схеме на полевых транзисторах, обеспечивает высокую эффективность.

Преимущество этой схемы перед остальными заключается в том, что она работоспособна даже при сильном разряде аккумуляторной батареи. Входное напряжение может колебаться в большом диапазоне - от 3,5 до 18 В. Но есть и недостаток - нет стабилизации выходного напряжения. Поэтому при разрядке аккумуляторной батареи на выходе напряжение тоже будет уменьшаться. В конструкции используется трансформатор низкочастотного типа, как и в инверторе на микросхеме К561ТМ2.

Как увеличить мощность устройства

Но иногда мощности не хватает, нужно увеличить ее в два и более раз. Какие изменения при этом нужно внести в схему? Напомним, что все конструкции, рассмотренные в статье, работают по одинаковым принципам: через электронный ключ на транзисторе происходит соединение первичной обмотки трансформатора с входом, на который подается питание. Причем коммутируется эта цепочка на время, которое задается скважностью и частотой генератора (мультивибратора). Изготовить по нижеприведенной схеме можно преобразователь напряжения 12/220 своими руками.

Происходит генерация импульсов магнитного поля. Они во вторичной обмотке возбуждают импульсы синфазного типа. При этом напряжение на выходе равно произведению коэффициента трансформации и напряжению на первичной обмотке.

Отсюда можно сделать вывод, что ток, который протекает через транзистор, установленный на выходе, равен произведению аналогичной характеристики нагрузки и коэффициента трансформации. Мощность преобразователя с 12 на 220 вольт определяет максимальный ток, который может пропустить выходной транзистор. И вот теперь, зная всю теорию, можно приступить к увеличению мощности прибора на практике. Можно применить два способа:

1. Произвести замену на более мощные транзисторы.
2. Включить в одном из плеч параллельно установленным аналогичные транзисторы.

Второй способ на практике реализовать намного проще, так как мощные транзисторы (тем более полевые) стоят очень дорого. И окажется дешевле купить готовый инвертор. Схема преобразователя 12/220 простая, ее можно модернизировать. Кроме того, сразу же появится несколько плюсов. Например, при выходе из строя одного транзистора вся схема останется работоспособной. Надежность конструкции повысится, особенно это актуально для простых самоделок, у которых отсутствует встроенная защита от перегрузки. Также существенно снизится максимальная температура нагрева транзисторов.

Отключение при падении напряжения

Если вы используете в конструкции аккумуляторную батарею, которая параллельно работает в автомобиле, то рекомендуется позаботиться о том, чтобы автоматически отключался при низком заряде преобразователь с 12 на 220. Своими руками собрать простую схему отключения несложно. Если разрядится аккумулятор полностью, то вы не сможете завести двигатель даже с буксира. Поэтому внедрите в схему простой элемент - электромагнитное реле. Такие используются в автомобилях, поэтому найти его не составит труда.

У реле есть нижнее пороговое значение напряжения, при котором происходит замыкание контактов. Чтобы настроить более точно момент, необходимо подбирать сопротивление резистора R1. Оно должно быть равно сопротивлению обмотки реле, помноженному на коэффициент 0,1. Внедрить такую доработку можно без особого труда в преобразователь с 12 на 220. Своими руками подключить реле и резистор сможет даже начинающий электрик.

Но такая схема примитивна, и эффективность у нее крайне низкая, лучше воспользоваться модернизированной, она поддерживает точнее порог отключения батареи от инвертора.

Поиск поломок и их устранение

Самые распространенные поломки - это низкое напряжение на выходе или его отсутствие. Может такая неисправность в преобразователях напряжения 12/220 В возникнуть по следующим причинам:

1. Поломка ШИМ-модулятора или полный отказ обоих плеч инвертора. Вторая поломка встречается крайне редко. Чтобы осуществить проверку, можно воспользоваться простейшим пробником на светодиоде. В том случае, если ШИМ-модулятор исправен, светодиод будет часто вспыхивать. Желательно проверить целостность всех соединений и обмотки трансформатора.
2. Слишком низкое напряжение на выходе - это признак того, что вышло из строя одно плечо. Признак поломки транзистора - это низкая температура радиатора, на котором он установлен.

Все неисправности, которые возникают в схемах, приведенных в статье, устраняются достаточно быстро. И стоимость ремонта таких преобразователей напряжения 12/220 В низкая - все запчасти можно найти буквально на свалке.

Начальная цель для проекта была сделать мощный 12 на 220 преобразователь. Основное достоинство данного устройства, это простота сборки, выполненная по двухтактной схеме. Всего 2 полевых транзистора, без каких-либо задающих генераторов. Даже, если опыта работы в таком деле, как сборка преобразователя, но есть огромное желание попробовать, то в этом нет ничего сложного, вы можете собрать без труда его своими руками .

Необязательно покупать какие-то детали для устройства, все компоненты можно найти у себя дома в старой технике.

Давайте посмотрим видеоролик преобразователя:

Что касается параметров преобразователя, к сожалению, выходная частота переменная, но вы легко ее можете превратить в постоянный ток, устанавливая на выходе выпрямитель и большой конденсатор с расчетной емкостью где-то 100 микрофарат, при напряжении в 400 вольт. Рабочая частота зависит от лц-контура. В качестве катушки у нас идет первичная обмотка катушки. Установлены 2 дросселя. Обмотка не имеет отвод.

В качестве силовых ключей применены мощные канальные транзисторы высоковольтного типа. Их можно заменить на любые низковольтные. Мощность в первую очередь зависит от трансформатора и палевых транзисторов.

Что касается схемы, она вам позволит снять до 500 ватт или полкиловатта выходной мощности, при этом не будет никаких задающих цепей и прочих конструкций.

На самой плате генератора помимо транзистора установлены также стабилитроны для стабилизации затворного напряжения. Затворный ограничитель есть еще и на 470 ОМ, для конструкции подойдет от 100 до 670 ОМ можно использовать.

Помимо этого установлены 2 диода.

При использовании одного общего теплоотвода, в обязательном порядке их нужно изолировать прокладками и изолирующими шайбами.

Перегревается у вас будет чуток-дроссель, поэтому его нужно обмотать проводом с диаметром до 2 мм.

Трансформатор использовался готовый 220 вольт с первичной обмоткой. Обмотка состоит из 8 витков толстого провода.

Схема может быть без средней точки или со средней точкой.

В нашем случае подключена лампа накаливания в 11 ват. Нам ее нужно засветить полным накалом.

От постоянного тока можно запитать все указанные выше приборы. Нельзя запитывать холодильник, пылесос, микроволновку. Можно запитать зарядку от телефона, ноутбука и даже компьютер.

Радиосхемы начинающим для самостоятельной сборки

В настоящее время интернет пестрит всевозможными схемами инверторов 12-220 Вольт , которые построены на микросхемах серии TL и полевых транзисторах и нет ни одной схемы максимально простой, на отечественной элементной базе. Я решил заполнить этот пробел.

Предлагаю для повторения очень простую и надежную схему инвертора (преобразователя) напряжения из 12В в 220вольт, для энергосберегающей лампы. Схема до безобразия проста и вместе с тем очень надежна, запускается без каких либо проблем сразу, содержит всего два транзистора и три детальки в обвязке - проще не бывает.

Рис. 1. Принципиальная схема простого инвертора напряжения 12В - 220В на двух транзисторах.

В качестве трансформатора использовал ферритовые чашки с такимим размерами: диаметр - 35 мм, высота - 20мм. Намотка данного трансформатора не имеет никаких особенностей. Фото феррита, катушки и собранного трансформатора для инвертора напряжения прикладываю ниже.

Рис. 2. Ферритовые чашки для изготовления трансформатора к инвертору напряжения.

Сперва мотается первичная обмотка, она содержит 14 витков провода диаметром 0,5 мм, после намотки ее нужно обернуть изолентой в один слой. Вторичная обмотка трансформатора мотается проводом диаметром 0.2мм и содержит 220 витков, поверх ее также обматываем изолентой в один слой. Все, трансформатор готов, осталось только собрать половинки и посадить на болтик.

Рис. 3. Каркас трансформатора с намотанными катушками индуктивности.

Рис. 4. Готовый трансформатор для схемы простого инвертора напряжения 12В - 220В.

Методом проб и ошибок подобрал для схемы транзисторы, ориентируясь на минимальный ток потребления схемы. Получилась пара КТ814 и КТ940, затем были подобраны сопротивления и емкость. В результате моих опытов получилась вот такая схема с указанными номиналами, она приведена выше.

Данная конструкция простого инвертора напряжения отлично подходит для питания энергосберегающей лампы мощностью в 8,9,11 Ватт. Лампы мощностью в 20 ватт не хотят работать, скорее всего вторичка слабовата - переделывать я не стал. Лампа мощностью в 9 ватт светит так же ярко как и при питании напрямую от сети переменного тока 220В. Потребляемый ток схемы преобразователя напряжения колеблется в пределах 0.5 - 0.54 Ампера.

Рис. 5. Внешний вид готового устройства в сборе.

Рис. 6. Размеры конструкции в сравнении .

Примечание: пачка сигарет указана здесь лишь только с одной целью- показать сравнительные размеры устройства.
Курить вредно!!

Если использовать вместо транзистора КТ940 транзистор КТ817 и аналогичные то ток, потребляемый схемой инвертора напряжения и лампой, возрастает до величины 0,86 Ампера. Данная конструкция простого инвертора напряжения доступна к изготовлению всем радиолюбителям и начинающим. Преимущества данной конструкции очевидны: простота изготовления и надежность в работе.

Нужно отметить что очень много радиолюбителей проживает в сельской местности и не имеют возможности приобрести импортные детали, к тому же хоть и недорого но стоят денег те же полевые транзисторы, которые при ошибке тут же могут сгореть или выйти из строя, не говоря уже о микросхемах.

Рис. 7. Подключение инвертора напряжения к батарее и энергосберегающей лампе.

Рис. 8. Самодельный инвертор напряжения в работе - ярко горит энергосберегающая лампа.

А чаще всего у сельского радиолюбителя запасы радиодеталей ограничены старым советским телевизором. Вот так и появился простой инвертор напряжения, собранный из деталей, полученых из советского хлама. Имея в распоряжении аккумулятор емкостью в 7 Ампер-Часов нетрудно подсчитать на сколько времени его хватит - проверял лично.

От гелевого китайского аккумулятора эмкостью в 7 Ампер-Часов лампа горит на полной яркости в течении 6 часов, и горит практически до полного разряда аккумуляторной батареи (падение напряжения до 5.5 вольт). Схема надежно запускается и при питании от 9 Вольт. Применение в быту данной конструкции каждый найдет сам для себя.

Использованы материалы канала блогера Ака Касьяна. Подробно показаны схема и сборка простого повышающего инвертора напряжения с 12 на 220 Вольт, с доступными компонентами. Мощные хорошие схемы представляют сложность даже для продвинутых радиолюбителей, а для начинающих недостижимы. Поэтому рассмотрен вариант конструкции инвертора из деталей нерабочего компьютерного блока питания. Схема выбрана простая, чтобы повторить ее могли все. Она не нуждаются в настройке, в ней нет вариантов на базе ШИМ контроллера, что усложняло бы задачу и сделало бы настройку сложной.

Лучше всего брать радиоэлектронные запчасти в этом китайском магазине .

Ролик с видео-уроком внизу публикации.

Схема представлена только для ознакомительных целей, она не имеет стабилизацию, поэтому выходное напряжение будет отклоняться от заявленных 220 вольт. Не имеет также никаких защит а на выходе постоянный ток. Это значит, что к выходу такого нельзя соединять двигатели переменного тока и сетевые трансформаторы. Можно подключать паяльник, небольшие лампы накаливания, эконом лампы, но все же использовать такую схему в бытовых целях не очень рекомендуется.

В качестве донора нерабочий компьютерный блок питания.

Схема повышающего преобразователя на 220 вольт ниже.

Из блока понадобятся: силовой импульсный трансформатор, конденсатор, дроссель групповой стабилизации, еще несколько компонентов, о которых ниже. Чтобы извлечь данные компоненты, нужно отделить плату от корпуса. Выполнить это легко. Чтобы отпаять трансформатор, используем паяльник и оловоотсос. Необходимо отпаять радиатор, на котором основные силовые транзисторы, нужны изолирующие прокладки и шайбы для них.

Помимо элементов, снятых с компьютерного блока питания, нужны дополнительно два резистора мощностью 2 ватт можно и 1 ватт, сопротивлением от 270 до 470 ом. Нужны также два диода уф 5408, можно любой ultrafast, током не менее 1 ампер, напряжением 400 вольт и выше, 2 стабилитрона с напряжением стабилизации от 5,1 до 6,8 Вольт, желательно на 1,2 ватт. Полевые транзисторы n-канальные Rf840 или более мощные Rf460 либо 250 из линейки Rfp. В данной схеме будут транзисторы на 18 ампер 600 Вольт типа 18N60.

Следующий элемент – дроссель. На дросселе от групповой стабилизации несколько независимых обмоток, их можно смотать или откусывать провода, оставив одну силовую обмотку. Если же дроссель мотается с нуля, то обмотка состоит из провода в 1,2-1,5 миллиметров и содержит от 7 до 15 витков.

Трансформатор. Есть вторичная выходная обмотка, 2 контакта для них и первичная. Обратите внимание на отвод и два правых контакта. Нужны два контакта слева (ролик был отзеркален). Возле них мы ставим метку, к этим контактам подключаются силовые выводы транзисторов. Дальше к этим же контактом с трансформатора параллельно подключаем наш конденсатор на 1 микрофарад.

Монтаж схемы

Устанавливаются транзисторы на теплоотвод. В ролике все собрано навесным монтажом для простоты. Мы должны согнуть средние выводы транзисторов и подключить к двум правым контактам трансформатора.

Собранная навесным монтажом схема выглядит так.

Теперь нужно подключить к выходной обмотке лампу накаливания небольшой мощности, подать питание чтобы проверить схему на работоспособность. Нужно отпаять два электролитических конденсатора из компьютерного блока питания. На базе этих конденсаторов и диодов мы создадим симметричный умножитель напряжения, или .

Поскольку выходное напряжение со вторичной обмотки трансформатора приблизительно 100 Вольт, его нужно поднять. Для этого умножитель, он поднимает напряжение в 2 раза.

Кроме конденсаторов, нужны два быстродействующих диода. В данном варианте UF 5408, но можно использовать любые диоды на 400-600 кольца с током выше 2-3 ампер.

Небольшая лампа накаливания с мощностью около 60 ватт горит полным накалом, аккумуляторы маломощные, но это не мешает рабочему процессу.

В заключение можно сказать, что данная простая схема инвертора работает в широком диапазоне питающих напряжений до 12 вольт. Начинает работать от 6 вольт, давая на выходе 220 вольт. Простота и доступность – основные достоинства схемы. Лучше подавать питание через предохранитель ампер на 15-20. Нужно учитывать, что на конденсаторах умножителя остается высокое напряжение. Поэтому после отключения устройства обязательно разряжайте умножитель лампочкой накаливания на 40 ватт.

В схеме также нарисованы резисторы, конденсатор зашунтирован этими резисторами. В данном проекте эти резисторы не установлены, но обязательно рекомендуется их задействовать.

Транзисторы можно использовать не на столь высокое напряжение, как указано выше. Можно ограничиться на гораздо меньшее напряжение, к примеру на 40-55 в, к примеру подойдет irfz44n, главное условие – чтобы они держали ток и имели минимально возможное сопротивление канала, это определяет нагрев схемы и просадку под нагрузкой. Иначе говоря, чем меньше сопротивление канала полевого транзистора, тем бо льшую мощность можно получить с меньшим нагревом транзисторов.