Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Форма синусоиды

Некоторые читатели обращаются с вопросом, какая синусоида на выходе инвертора 12V 220V лучше, прямоугольной формы или чистая синусоида? Из-за особенностей преобразования самое простое это получить переменный ток с прямоугольными импульсами частотой 50Гц. Конечно это не естественная синусоида как в домашней сети. Современные ШИМ контроллеры могут делать форму практически естественной, но состоящую из коротких импульсов, так называемую чистую синусоиду. Не каждый электроприбор сможет правильно работать на квадратном синусе. Отказываются правильно работать электродвигатели, холодильники, микроволновые печи.

Чистая синусоида в автоинверторе 12 220в предпочтительней, на неё рассчитаны все электрические приборы, но такие   гораздо дороже. Модифицированная синусоида заставляет схемы работать в нештатном режиме. Повышается нагрев радиоэлектронных деталей, дроссели начинают шуметь. Похожие результаты можно получить, если диммировать светодиодную лампу, которая не поддерживает регулировку яркости. При 160В светодиодная лампа начинает мигать и сильно трещать.

Усовершенствования схем инверторов

Приведенные в статье устройства крайне просты и по ряду функций не могут сравниться с заводскими аналогами. Для улучшения их характеристик можно прибегнуть к несложным переделкам, которые к тому же позволят лучше понять принципы работы импульсных преобразователей.

Увеличение выходной мощности

Все описанные устройства работают по одному принципу: через ключевой элемент (выходной транзистор плеча) первичная обмотка трансформатора соединяется с входом питания на время, заданное частотой и скважностью задающего генератора. При этом генерируются импульсы магнитного поля, возбуждающие во вторичной обмотке трансформатора синфазные импульсы с напряжением, равным напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение числа витков в обмотках. Следовательно, ток, протекающий через выходной транзистор, равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации)

Именно максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, и определяет максимальную мощность преобразователя

Следовательно, ток, протекающий через выходной транзистор, равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации). Именно максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, и определяет максимальную мощность преобразователя.

Существуют два способа увеличения мощности инвертора: либо применить более мощный транзистор, либо применить параллельное включение нескольких менее мощных транзисторов в одном плече. Для самодельного преобразователя второй способ предпочтительнее, так как позволяет не только применить более дешевые детали, но и сохраняет работоспособность преобразователя при отказе одного из транзисторов. В отсутствие встроенной защиты от перегрузок такое решение значительно повысит надежность самодельного прибора. Уменьшится и нагрев транзисторов при их работе на прежней нагрузке.

На примере последней схемы это будет выглядеть так:

Автоматическое отключение при разряде аккумулятора

Отсутствие в схеме преобразователя устройства, автоматически отключающего его при критическом падении напряжения питания, может серьезно подвести Вас, если оставить такой инвертор подключенным к аккумулятору автомобиля. Дополнить самодельный инвертор автоматическим контролем будет крайне полезно.

Простейший автоматический выключатель нагрузки можно сделать из автомобильного реле:

Как известно, каждое реле имеет определенное напряжение, при котором замыкаются его контакты. Подбором сопротивления резистора R1 (оно будет составлять около 10% от сопротивления обмотки реле) настраивается момент, когда реле разорвет контакты и прекратит подачу тока на инвертор.

ПРИМЕР: Возьмем реле с напряжением срабатывания (U_р) 9 вольт и сопротивлением обмотки (R_о) 330 ом. Чтобы оно срабатывало при напряжении выше 11 вольт (U_min) , последовательно с обмоткой нужно включить резистор с сопротивлением R_н, рассчитываемым из условия равенства U_р/R_о=(U_min—U_р)/R_н. В нашем случае потребуется резистор на 73 ома, ближайший стандартный номинал – 68 ом.

Конечно, это устройство крайне примитивно и является скорее разминкой для ума. Для более стабильной работы его нужно дополнить несложной схемой управления, которая поддерживает порог отключения гораздо точнее:

Регулировка порога срабатывания осуществляется подбором резистора R3.

Предлагаем посмотреть видео по теме

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.

Их виды и принцип работы

Преобразователи напряжения 12/220 Вольт строятся по трем типовым схемам:

• релейные;
• аналоговые;
• импульсные.

Принцип работы релейного преобразователя состоит в трансформации импульсного напряжения самокоммутируемого реле. Такие преобразователи использовались в 70-х годах прошлого века, сейчас они не применяются, так как имеют низкие параметры и надежность.

Аналоговые преобразователи напряжения представляют автогенераторы (блокинг-генераторы) с трансформаторной нагрузкой. Они просты в изготовлении, их можно сделать самому. К тому же, форма выходного сигнала приближена к синусоидальной. Стабильность параметров таких преобразователей (выходное напряжение, частота) практически «никакая». Поэтому для питания сложнобытовой техники они не годятся. Типовая схема простейшего преобразователя изображена на рисунке:

Самостоятельное изготовления такого преобразователя не требует специальных навыков. Принципиальные, монтажные схемы, пошаговые руководства по изготовлению разнообразных аналоговых преобразователей широко представлены в интернете. Следует учитывать, что такие устройства имеют низкий коэффициент полезного действия (обычно меньше 50%). Поэтому выходные транзисторы рассеивают мощность на уровне мощности на нагрузке, сильно нагреваются при работе, требуют мощных теплоотводов.

Импульсные преобразователи напряжения имеют хорошие характеристики стабильности выходных параметров, коэффициента полезного действия. Их схема содержит цифровые микросхемы. Так как принципиальная схема таких преобразователей строится по инверторному типу, часто их именуют инверторы.

Современные промышленные устройства часто оснащаются микропроцессорным управлением. Самостоятельное изготовление таких преобразователей возможно только при наличии знаний и навыков по радиотехнике. Есть радиолюбительские наборы для самостоятельного изготовления автомобильных инверторов 12/220 Вольт. Одна из таких схем изображена на рисунке:

Правила установки и подсоединения

Грамотная инсталляция, подсоединение и последующее использование являются гарантией долгого и благополучного функционирования инвертора. Чтобы не разочароваться в приобретении, следуйте нижеперечисленным принципам:

• Ставить только в не влажном месте;
• Не допускать проникновения прямых солнечных лучей на устройство;
• Не ставить инвертор рядом с отопительным оборудованием;
• Не включать вблизи возгораемых предметов.

Как и любой сегодняшний прибор, инвертор для автомобиля оборудован специализированным защитным средством, защищающим его от сбоев либо неисправностей и сбоев напряжения более 12 В.

Средство автоотключения защищает от перегруженности и мгновенно активируется во время снижения напряжения. В случае КЗ прибор тоже выключится.

Для чего нужен и где используется

Занимая немного места в машине, инверторы дают неоценимую пользу. Они легко
интегрируются с различными штекерами, даже с прикуривателем. С их помощью можно
проводить электричество в палатку, питать ноутбук, смартфон, планшет.

С другой стороны, продолжительность работы таких устройств имеет ограничение. Инверторы целиком зависят от аккумулятора, ёмкость которого не бесконечна. К тому же изменённую форму тока принимают не все бытовые приборы. Поэтому в поездках приходится довольствоваться электроприборами с низким потреблением тока. Преобразователи, способные выдавать до несколько киловатт, берут с собой в туристические поездки редко, чаще используют маломощные приборы, способные экономить энергию.

Схема dc-dc преобразователя

На главную страницу

   Это DC-DC преобразователь напряжения с 5-13 В на входе, до 12 В выходного постоянного тока 1,5 А. Преобразователь получает меньшее напряжение и дает более высокое на  выходе, чтобы использовать там где есть напряжение меньшее требуемых 12 вольт. Часто он используется для увеличения напряжения имеющихся батареек. Это по сути интегральный DC-DC конвертер. Для примера: есть литий-ионный аккумулятор 3,7 В, и его напряжение с помощью данной схемы можно изменить, чтобы обеспечить необходимые 12 В на 1,5 А.
Схема DC-DC преобразователя на MC34063A
   Преобразователь легко построить самостоятельно. Основным компонентом является микросхема MC34063, которая состоит из источника опорного напряжения (температурно-компенсированного), компаратора, генератора с активным контуром ограничения пикового тока, вентиля (элемент «И»), триггера и мощного выходного ключа с драйвером и требуется только несколько дополнительных электронных компонентов в обвязку для того чтобы он был готов. Эта серия микросхем была специально разработана, чтобы включены их в состав различных преобразователей.
Достоинства микросхемы MC34063A 
Работа от 3 до 40 В входа
Низкий ток в режиме ожидания
Ограничение тока
Выходной ток до 1,5 A
Выходное напряжение регулируемое
Работа в диапазоне частот до 100 кГц
Точность 2%

Описание радиоэлементов

R — Все резисторы 0,25 Вт.

T — TIP31-NPN силовой транзистор. Весь выходной ток проходит через него.

L1 — 100 мкГн ферритовые катушки. Если придётся делать самостоятельно, нужно  приобрести тороидальные ферритовые кольца наружным диаметром  20 мм и внутренним диаметром 10 мм, тоже 10 мм высотой и проволоку 1 — 1,5 мм толщиной на 0,5 метра, и сделать 5 витков на равных расстояниях. Размеры ферритового кольца не слишком критичны

Разница в несколько (1-3 мм) приемлема. 

D — диод Шоттки должен быть использован обязательно

TR — многовитковый переменный резистор, который используется здесь для точной настройки выходного напряжения 12 В. 

C — C1 и C3 полярные конденсаторы, поэтому обратите внимание на это при размещении их на печатной плате.
Список деталей для сборки
Резисторы: R1 = 0.22 ом x1, R2 = 180 ом x1, R3 = 1,5 K x1, R4 = 12K x1
Регулятор: TR1 = 1 кОм, многооборотный 
Транзистор: T1 = TIP31A или TIP31C
Дроссель: L1 = 100 мкГн на ферритовом кольце
Диод: D1 — шоттки 1N5821 (21V — 3A), 1N5822 (28V — 3A) или MBR340 (40В — 3A) 
Конденсаторы: C1 = 100 мкФ / 25V, C2 = 0.001 мкФ , C3 = 2200 мкФ / 25V
Микросхема: MC34063 
Печатная плата 55 x 40 мм  

   Заметим, что необходимо установить небольшой алюминиевый радиатор на транзистор T1 — TIP31, в противном случае этот транзистор может быть поврежден из-за повышенного нагрева, особенно на больших токах нагрузки. Даташит и рисунок печатной платы прилагается

   Схемы блоков питания

Порядок вывода комментариев: По умолчанию Сначала новые Сначала старые 1Дмитрий   (22.02.2016 17:47)
а такая микросхема подойдет mc34063ag

2MAESTRO   (22.02.2016 17:59)

Да, пойдёт.

3Дмитрий   (23.02.2016 15:22)

резистор на 0.22 ом,можно заменить на какой нибудь другой? если да то на какой?

4MAESTRO   (23.02.2016 15:43)

Можно из нескольких по 1 Ому паралллельно составить его.

5Дмитрий   (25.03.2016 07:53)

Прошу помощи или совета: собрал микросхему все работает,выдает 12в, подключаю лампочку на 12в горит, замечательно! Но как только я подсоединяю усилитель НЧ С РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-18в (ток потребления 60-150 mA )начинает что то пищать, ну пусть бы пищало, только этот писк передается в динамики.да и еще заметил если прибавить звука побольше писк пропадает и в динамиках и в схеме. Не подскажешь в чем может быть проблема или может посоветуешь что нибудь?

6воин2010   (07.04.2016 17:38)
либо конденсатор плохой , либо нужно повысить рассеивающую мощность резисторов , начни с кондюков , их всего 3 , легче и быстрей проверишь. 7воин2010   (10.04.2016 16:00)
вопросик ,собрал схему но выдаёт макс 1.7 вольт , где совершил ошибку подскажите

• Снижение расхода топлива в авто
• Ремонт зарядного 6-12 В
• Солнечная министанция
• Самодельный ламповый
• Фонарики Police
• Генератор ВЧ и НЧ

• 2009-2020, «Электронные схемы самодельных устройств». Электросхемы для самостоятельной сборки радиоэлектронных приборов и конструкций. Полезная информация для начинающих радиолюбителей и профессионалов. Все права защищены.

• Вход
• Почта
• Мобильная версия

Инвертор с чистым синусом а выходе

Схемы денных преобразователей сложны даже для опытных радиолюбителей, так что сделать их своими руками совсем непросто. Пример самой простой схемы ниже.

Схема инвертора 12 200 с чистым синусом на выходе

В данном случае проще собрать подобный преобразователь из готовых плат. Как — смотрите в видео.

ТЫ НЕ СОВСЕМ В АДЕКВАТЕ СОЕДИНЯТЬ В СХЕМЕ ИНВЕРТОРА 3 БЛОКА ПИТАНИЯ НА 120 В РАЗГОНЯЯ НАПРУГУ ДО 380 ОНИ НЕ БАТАРЕИЙКИ И ТАКАЯ Х..НЯ ВРЯД ЛИ ПОД НАГРУЗКОЙ ПРОКАТИТ ДОМОТАЙ ТРАНСЫ ДО 380 В И ЗАПАРАЛЕЛЬ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ

В 300 летит 494 подскажи причину

чем хернёй заниматься — купили бы лучше за 1000 р. нормальный инвертор…Я уже 8 лет путешествую с покупным инвертором на 150 Вт — хватает на ноутбук, телефон, фумигатор от комаров и пр. мелочь….Нужно мощнее — цена вопроса не страшная

Можете ещё 80 лет кататься… Если судьба позволит… Но знайте ,что каждый «сходит с ума по своему» Кому то — купить и кататься , а кому то сделать самому… И пусть моя поделка будет не так красиво оформлена , но имея 45 летний опыт радиотехника , она будет «под меня»… И для меня… Если поймёте.

Тут видимо больше вопрос психологии. С появлением огромного кол-ва дешевой китайской электроники, отпала особая необходимость что-то делать своими руками. В советские времена во многих школах были кружки по радиоэлектронике, а сейчас их наверное вообще нет.

Александр В.- «учитель жизни» Что за привычка лезть со своими мелкой ценой вопроса в 1000 р — «плевок» человеку в душу. Не интересно уйди с сайта- играй в танчики!

Сделал глупость… Сделал ветрогенератор … Купился на вопрос соседа — можешь? … В теории… А если куплю всё что нужно на два , тебе и мне , а с тебя работа… Я прикинул и выставил список с ценами- думал остынет… А он купил и привёз…. Много многоточий, это вместо мата… Поймут те кто с нуля пытался решить задачу с кучей того с чем ты не сталкивался ранее. Но вот прошло пол года и готовы два аксиальных генератора ,первая опытная моя ветро установка типа «бочка загребушка» За основу взял Grid Vertical wind turbine SHJ-NEW2000 и повторил … Слегка изменив… Генератор на неодимах 3 КвТ даёт. при 150 об в минуту . А вот ветер … Гроза в радость… При нашем ветре 3-4 м в сек , увы 100 ватт в радость… / повторяю многоточия вместо не нормативной лексики Вот и интересно ,как то что с ветра поднял в 220 перевести и комп не спалить… Кому интересно пишите , А мне интересно , может ли автор статьи посоветовать мне и всем моим друзьям по увлечению куда деть 7-8 волт это при 3-4 мс ветра и токе 5-10 А . Смешно…? и мне тоже. Но делаю второй ветряк как и обещал…. Но уже не метр ротора в диаметре , а 2 метра и плюс лопасти» загребушки » Эффективный диаметр 3 метра… Вот и ищу способ , ну так чтоб хоть «шерсти клок»… Видел схему блокинг генератора стартует с 3 вольт и дает минимум зарядки акка. Попробую… Ув. автор , а что бы вы мне посоветовали ? Что дальше? О себе , люблю работать руками , но знаю ,что если работать головой , то руками работать нужно меньше… Комп разберу и соберу как АК 47 /40 лет практики по компам — «железу» но не программист , я «хирург» а не «психиатр» . Увы я из «старых» тех что по «железу» … и своими руками. Кому интересно, осталось куча фото и видео от того что посылал соседу — заказчику , могу дать… О том сколько она обошлась… НЕ я платил , но я делал … и признаться мне это нравится . И если вы любите делать… ну чуть больше чем получать , то возможно что то мне и подскажите…

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.

Требования электробезопасности при использовании автомобильных инверторов

При использовании преобразователей 12/220 Вольт необходимо соблюдать требования электробезопасности:

внимательно проверять целостность высоковольтной электропроводки;

заземлить автомобиль при выполнении электроработ с мощными преобразователями (соединить проводом кузов авто с вбитой в землю на 60 – 80 сантиметров арматурой);

использовать электропроводку соответствующего сечения (один квадратный миллиметр сечения многожильного медного провода на 4 ампера потребляемого тока);

отключать временно неиспользуемый инвертор от питания бортовой сети автомобиля.

Видео — об автомобильных инверторах 12/220V в старом выпуске программы «Главная дорога»:

Может заинтересовать:

Классификация

Основными критериями классификации этих приборов являются мощность, форма тока и входное напряжение. Выбор конкретной модели зависит от целей, с которыми приобретается устройство.

Для подключения к автомобильному прикуривателю используются простейшие компактные преобразователи небольшой мощности. От них могут получать питание гаджеты с низким потреблением электроэнергии (телефоны, ноутбуки, вентиляторы, фонарики).

Мощность инвертора, включаемого в прикуриватель, не должна превышать 150 Вт. В противном случае можно вывести из строя всю электропроводку автомобиля.

Преобразователи для питания приборов мощностью от 150 Вт присоединяют напрямую к клеммам аккумулятора. Чтобы снизить потери КПД, не рекомендуется использовать «крокодильчики», которые входят в комплектацию некоторых моделей. Для стабильного и надёжного подключения больше подойдут медные клеммы с винтовым соединением.

Номинальная и пиковая мощность

При выборе преобразователя следует суммировать мощность всех потребителей, которые будут к нему подключены. К полученному результату прибавляют ещё 20%, так как прибор не сможет долго работать на пределе возможностей. Кроме того, возможны потери вследствие плохого контакта в соединениях или низкого качества кабеля. Также нужно учитывать ёмкость аккумулятора.

Рассчитывать мощность инвертора необходимо по двум характеристикам: номинальной и пиковой. Первая из них определяет нагрузку, под которой прибор может работать длительное время. У бытовых моделей она обычно составляет от 60 до 1000 Вт. Однако существуют модификации, у которых этот показатель превышает 1 кВт. С их помощью можно обустроить мобильную мини-электростанцию. Их целесообразно покупать, например, для подключения электроинструментов.

Пиковая мощность характеризует максимальную нагрузку, которую инвертор может выдержать в течение короткого промежутка времени. Она варьируется в пределах 150 – 10000 Вт. Ток, потребляемый некоторыми электроприборами при начале работы, в несколько раз превышает номинальное значение

Выбирая преобразователь, нужно обязательно обратить внимание на этот момент, иначе подключенное к нему оборудование может не запуститься

Мнение эксперта
Кузнецов Василий Степанович

Если устройство используется при работающем двигателе автомобиля, ток его нагрузки не должен быть выше тока, вырабатываемого генератором.

Для бытовых нужд (например, путешествий на автомобиле) обычно бывает достаточно инвертора мощностью до 600 Вт. Этого хватит, чтобы включить холодильник, зарядить телефон, ноутбук или фонарик. Ток нагрузки такого прибора составляет примерно 50 А, что значительно меньше показателей современных автомобильных генераторов.

Форма тока

Важным критерием выбора преобразователя является форма тока, получаемая на выходе. От этого параметра зависит, какие приборы к нему можно подключить.

Существует два вида формы:

1. Чистая (непрерывная) синусоида. Диаграмма тока представляет собой ровную синусоиду. Такие приборы обеспечивают безопасное подключение любого оборудования. В схему этих устройств входят дорогостоящие комплектующие, поэтому цена на них достаточно высока.
2. Модифицированная (изменённая) синусоида. Диаграмма тока – ступенчатая. Такие инверторы нельзя использовать для подключения электроинструмента с асинхронными двигателями, компрессоров и приборов, восприимчивых к помехам. Оборудование либо вообще не запустится, либо будет работать в экстремальном режиме, что приводит к снижению КПД и сокращению срока службы. Преобразователи с модифицированной синусоидой подходят для питания ламп, обогревателей, коллекторных двигателей, телефонов, ноутбуков, телевизоров. Повысить качество работы можно за счёт дополнительной установки устройства плавного пуска.

Стоимость инверторов с чистым синусом достаточно высока. Приобретать их целесообразно только при необходимости подключить оборудование, несовместимое с модифицированной синусоидой.

Устройство и принцип работы

Функционируют преобразователи на полупроводниках. Материал корпуса
устройства в основном со сплавом алюминия, имеет повышенную теплопроводность,
что обеспечивает отвод тепла и защиту от перегрева. В более дорогих
выпрямителях дополнительно встраиваются вентиляторы, принудительно охлаждающие
прибор. По сути, инвертор — это импульсный преобразователь 12/220, поэтому он априори защищён от коротких
замыканий, перегрузок и нестабильности входного напряжения.

Ещё больше усовершенствовались автомобильные инверторы благодаря ШИМ-контролерам. Увеличился КПД, появилась возможность повышать мощность, а форма тока стала подобна чистому синусу. Правда, это только в дорогих преобразователях премиального сегмента.

В автомобильных инверторах предусмотрено 3 режима работы:

• номинальная мощность
  обеспечивается в самой длительной фазе работы устройства;
• нестандартная, высокая мощность
  в фазе перегрузок;
• повышенная моментальная
  мощность, когда необходимо запустить электрический мотор или применить
  различные ёмкостные нагрузки.