Dc-dc преобразователь своими руками. простая схема

Для чего используют преобразователь

Чаще всего инвертор применяют для подключения ноутбука, принтера, сканера и других устройств к бортовой сети автомобиля. Нередко возникает необходимость подключить к бортовой сети небольшой автохолодильник, мощный компрессор для подкачки шин, дрель или углошлифовальную машину. Использование инвертора позволяет в дороге пользоваться микроволновкой, феном, вибромассажером и другими полезными устройствами. Инвертор позволяет подключить к бортовой сети автомобиля любой электрический или электронный прибор, для питания которого необходимо переменное напряжение 110/220 вольт.

Как сделать преобразователь 12/220 своими руками

Обычный импульсный преобразователь имеет очень простую схему. Большинство
требуемых деталей выпаивается из старого блока питания. Правда, получаемое на
выходе напряжение в 220 Вольт будет далёким от синусоидального, и не
соответствует частоте 50 Гц. Это означает, что напрямую подключать электронику
или инструменты будет невозможно. Но есть решение: установка на выходе
выпрямителя со сглаживающими конденсаторами.

Главная часть схемы на фото — ШИМ-контроллер TL494. Частоту задают
конденсатор C2 и резистор R1. Их номиналы могут отличаться от представленных.

Другая схема является старой, собирается на отечественных элементах, но
выдаёт напряжение в 220 Вольт с частотой 50 Гц. Генератор здесь представляет
собой сдвоенный D-триггер, являющийся аналогом зарубежной микросхемы CD4013. В
случае необходимости можно произвести замену без изменений в схеме. Недостатков
у этой схемы немало: быстрый перегрев, обязательное использование мощного
стального сердечника, несинусоидальный выход, шум в работе.

Есть возможность обойтись и без адаптера, если нужно пользоваться дрелью
или другими инструментами. Вместо него устанавливается бензиновый генератор —
подпитывается от двигателя. Этот прибор может даже зарядить севший аккумулятор
— удобная штука!

DC/DC-преобразователи для шин питания с напряжением до 18 В

ST1S50 – высокоэффективный синхронный DC/DC-преобразователь с выходным током до 4 А, работающий на фиксированной частоте 500 кГц. Входное напряжение для него может лежать в диапазоне 4…18 В, а диапазон выходных напряжений – 0.8…0.88×Uвх (рисунок 7).

Рис. 7. Типовая схема включения ST1S50

Преобразователь имеет высокий КПД за счет применения синхронной схемы. Сопротивление открытого канала интегрированных ключей мало: 95 мОм (ключ верхнего плеча), 69 мОм (ключ нижнего плеча).

ST1S50 имеет существенные преимущества.

Во-первых, интеллектуальная система контроля тока и особый режим ШИМ позволяют повысить величину КПД при малых нагрузках. Например, при входном напряжении 12 В, выходном напряжении 5 В и выходном токе более 250 мА КПД составит более 90%.

Во-вторых, высокая рабочая частота и низкое сопротивление ключей позволяют уменьшить значение емкости выходного фильтра. В результате для части приложений достаточно будет одного керамического конденсатора. Такое решение позволяет снизить площадь, занимаемую преобразователем на плате.

В-третьих, преобразователь имеет функцию «Power Good». Ее суть заключается в том, что схема с открытым стоком формирует на выводе PG низкий уровень в случае, если выходное напряжение падает ниже 91% от заданного значения. Вывод PG толерантен к уровню напряжения питания микросхемы.

В-четвертых, ST1S50 имеет программируемое время плавного старта. Задание происходит посредством одного конденсатора, подключенного к выводу EN_SS. Этот же вывод используется для разрешения работы преобразователя.

Если для разрабатываемого устройства требуются, в первую очередь, минимальные габариты, то следует обратить внимание на преобразователи ST1S40/ST1S41. ST1S40/ST1S41 – синхронные 3 A/4 А DC/DC-преобразователи, работающие со входными напряжениями 4…18 В

Диапазон выходных напряжений – от 0.8 В до уровня входного напряжения

ST1S40/ST1S41 – синхронные 3 A/4 А DC/DC-преобразователи, работающие со входными напряжениями 4…18 В. Диапазон выходных напряжений – от 0.8 В до уровня входного напряжения.

Преобразователи имеют высокий КПД по целому ряду причин: синхронная схема преобразователя, низкое сопротивление интегрированных силовых ключей (95 мОм для ключа верхнего плеча, 69 мОм для ключа нижнего плеча), высокая рабочая частота – до 850 кГц.

Еще одним преимуществом ST1S40/ST1S41 является простота схемотехнической реализации (рисунок 8). Микросхемы имеют встроенные схемы компенсации и плавного старта фиксированной длительности (1 мс). Это позволяет сократить количество необходимых внешних компонентов. С одной стороны, это упрощает стоимость конечного изделия, с другой – позволяет создавать компактные решения.

Рис. 8. Типовая схема включения ST1S40/ST1S41

ST1S50, ST1S40 и ST1S41 имеют широкий диапазон применений – это не только бытовая и потребительская электроника, но и системы безопасности (центральные блоки), системы ЧПУ (блоки процессоров, модули электроавтоматики, пульты операторов), измерительная и контрольно-проверочная аппаратура.

Схема управления

И если подключение частотного преобразователя к электродвигателю выполнить просто, достаточно только соединить соответствующие выводы, то со схемой управления все куда сложнее. Все дело в том, что возникает необходимость в программировании устройства, чтобы добиться максимально возможных регулировок от него. В основе находится микроконтроллер, к нему производится подключение считывающих устройств и исполнительных. Так, необходимо наличие трансформаторов тока, которые будут постоянно следить за мощностью, потребляемой электроприводом. И в случае превышения должно произойти отключение частотника.

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.

Ремонт прибора

Ремонт этих устройств для преобразования одного вида напряжения в другой, лучше производить в сервисных центрах, где персонал имеет высокую квалификацию и впоследствии предоставит гарантии выполненных работ. Чаще всего любые современные качественные преобразователи состоят из нескольких сотен электронных деталей и если нет явных сгоревших элементов, то найти поломку и устранить её будет очень сложно.

Некоторые же китайские недорогие устройства данного типа, вообще, в принципе лишены возможности их ремонта, чего нельзя сказать об отечественных производителях. Да может они немного громоздкие и не компактные, но зато подлежат ремонту, так как многие из их деталей можно заменить на аналогичные.

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

Элементы схемы преобразователя

Стандартная конструкция инвертора для преобразования постоянного тока напряжением 12 В в переменный 220 состоит из таких элементов, которые можно найти в любой современной технике:

1. ШИМ-модулятор – специальной конструкции микроконтроллер.
2. Ферритовые кольца для изготовления ВЧ-транформаторов.
3. Силовые полевые транзисторы IGBT.
4. Электролитические конденсаторы.
5. Постоянные сопротивления различной мощности.
6. Дроссели для фильтрации тока.

В том случае, если вы не уверены в собственных силах, можно самостоятельно собрать преобразователь по схеме мультивибратора. Трансформатор для такого устройства подойдет от ИБП или блока питания транзисторных телевизоров. У такого устройства один недостаток – внушительные габариты. Но настроить его оказывается намного проще, нежели сложные конструкции, работающие с высокочастотным током.

Какие бывают преобразователи

В современно мире существует множество видов преобразователей тока, как небольших для минимальных потребностей, так и крупных способных обеспечить энергией несколько электроприборов.

Для самых простых нужд можно использовать преобразователи работающие от прикуривателя в автомобиле. Работу холодильника они конечно обеспечить не смогут, но вот радио или зарядку телефона, планшета, ноутбука вполне осилят.

Благодаря ШИМ контролерам преобразователи заметно шагнули вперёд. Вырос коэффициент полезного действия, а форма тока приблизилась к привычным для приборов форме чистого синуса. А максимальная мощность выросла до нескольких кило ватт.

Конечно всё это касается лишь дорогих и массивных преобразователей. Но и более простые, тоже не стояли на месте и улучшали свои характеристики.

Время работы будет ограниченно мощностью и ёмкостью аккумулятора. И если вы на долго отправляетесь в путешествие, то не следует слишком сильно нагружать аккумулятор и ограничивать себя в потреблении электроэнергии.

Для отдыха не природе лучше всего подойдёт компактный маломощный преобразователь. Его вполне хватит для бытовых нужд в походе.

Не каждый бытовой прибор сможет работать с такой формой тока и может вовсе прийти в негодность. Поэтому следует внимательно подходить к выбору приборов для поездок на природу.

Существует три вида преобразователей напряжения с 12 на 220 В:

• Автомобильный;
• Компактный;
• Стационарный тип.

Также нельзя забывать, что чем выше нагрузка на преобразователь, тем ниже его КПД. И если в этом нет необходимости, нагружать его следует минимально, чтобы не расходовать драгоценную энергию впустую.

Процесс самостоятельного изготовления трансформатора

Первичную обмотку делают из десяти витков и отвода от середины. Обмотку мотают следующим образом:

1. В первую очередь нужно приготовить провод для намотки. Подойдёт провод, диаметр которого составляет от 0,8 до 1,2 мм.
2. Нужно взять 12 15-сантиметровых жил такого провода. Концы жил нужно скрутить, чтобы они держались вместе, после чего намотать по всему каркасу пять витков. Мотать при этом нужно очень ровно, так как от качества намотки зависит очень многое.
3. После этого обмотку нужно изолировать с помощью тканевой изоленты, и намотать точно такую же обмотку прямо на первый слой.
4. Затем обмотку необходимо фазировать. Для этого с кончиков жил убирается лак, концы следует залудить.
5. Трансформатор нужно подключить к схеме. Начало первой половины следует подключить с концом второй или наоборот. Таким образом, мы получим одну обмотку с отводом из средней точки.
6. Через некоторое время первичную обмотку нужно изолировать и начать мотать повышающую.
7. Обмотка состоит из 80 витков. Провод нужно мотать по рядам. Для того, чтобы витки влезли без каких-либо усилий, мотать следует на кольце.

На выходе устройства частота увеличивается, поэтому не следует таким преобразователем питать активные нагрузки.

При помощи преобразователя можно питать утюги, паяльник, лампы накаливания и прочее. Устройство имеет более чем компактные размеры благодаря импульсной технологии.

Изготовление автомобильного инвертора

Инверторное устройство, способное преобразовывать 12 вольт в 220, становится незаменимым во время путешествий на автомобиле. Многие виды бытовой техники смогут работать в отрыве от стационарных источников питания. Единственным серьезным ограничением является величина максимально допустимой нагрузки, находящейся в пределах нескольких сотен ватт. Конечно, можно воспользоваться и более мощными инверторами, но в этом случае наступит очень быстрая разрядка аккумулятора.

В зависимости от расходования тока, нагрузка бывает активной, с максимальным потреблением энергии, и реактивной, когда энергия, полученная от батареи, потребляется частично. Характер нагрузки необходим для того, чтобы рассчитать максимальную мощность. Например, самая большая нагрузка, планируемая к подключению, составляет 300 Вт. Сам же инвертор должен обладать мощностью на 25% больше. По расчетам мощность устройства выходит 375 Вт, поэтому наиболее близким по этому значению прибором будет инвертор на 400 Вт.

По такой же схеме рассчитывается преобразователь, изготавливаемый собственными силами. Устройство с нормальной сборкой или схема простого инвертора обеспечивает потребности в освещении, зарядке телефонов, подключении телевизора и других устройств первой необходимости. Как уже отмечалось, не рекомендуется пользоваться мощными приборами, которые очень быстро сажают АКБ.

Для изготовления простейшего преобразователя будут нужны силовые транзисторы и мультивибратор. Такие устройства могут нормально работать даже в условиях резких перепадов температур. В условиях жаркой погоды понадобится система дополнительного охлаждения транзисторов, чтобы избежать их перегрева и выхода из строя. В большинстве случаев можно обойтись обычным кулером от компьютера, установленным на радиатор охлаждения.

Сегодня в конструкциях инверторов уже не используются обычные трансформаторы, которые обеспечивали высокочастотные преобразования на 220В. В преобразователях применяются импульсные схемы, обеспечивающие такой же результат. Для самодельного устройства подойдет микросхема К561ТМ2 с двумя D-триггерами. Один триггер DD1 является задающим генератором, а второй – DD1.2 – служит делителем частоты. Преобразование напряжения осуществляется силовыми транзисторами КТ827 или КТ819. Более качественное преобразование выполняется полевыми транзисторами IRFZ44, выдающими максимально чистую синусоиду.

Для получения контура частотой 50 Гц используется вторичная обмотка с параллельно соединенными конденсаторами электролитического типа и нагрузка. Без этой нагрузки, подключаемой на выходе, устройство не будет работать. Только после подключения какого-либо потребителя, начнется преобразование напряжения из 12 вольт в 220. Существенным недостатком подобных схем является не совсем качественное выходное напряжение. Чтобы увеличить мощность устройства потребуются более эффективные, но и более дорогостоящие транзисторы. Конденсатор, подключаемый к выходу, рассчитывается на минимальное напряжение в диапазоне от 250 до 300 вольт.

По форме сигнала выходного напряжения

Электронные устройства в виде преобразователей или инверторов различаются в зависимости от формы сигнала в выходном напряжении:

• Модифицированный вариант, представленный плавной синусоидой, измененной до трапециевидной, прямоугольной или даже треугольной формы. Такие устройства характеризуются ограниченной областью использования и пригодны для потребителей, представленных осветительными и нагревательными приборами. Чтобы обеспечить функционирование оборудования с индуктивной нагрузкой, инверторная мощность должна иметь значительный запас, что обусловлено высоким пусковым током.
• Вариант «чистой» синусоиды используются в питании любого вида нагрузки, а также позволяют обеспечить надежное и стабильное функционирование высокочувствительного оборудования. Значительная часть инверторов такого вида имеет зарядное устройство встроенного типа, благодаря чему используется в качестве источника бесперебойного питания.
• Гибридный вариант подходит для обеспечения схем электрического снабжения, рассчитанных на обслуживание нескольких источников питания. В устройстве есть возможность использовать определенный вид приоритетного источника энергии или использовать сразу несколько вариантов с целью зарядка аккумуляторной батареи.

Преобразователь напряжения 12-220 самодельный

При выборе устройства следует обратить внимание на доступность альтернативных источников энергии, что позволяет быстро окупить приобретенное, достаточно дорогостоящее оборудование. Приобретаемое устройство должно иметь оптимальные показатели номинальной мощности, защиту от перегревов и замыканий, систему пассивного и активного охлаждения, а также достаточный для функционирования КПД.. Приобретаемое устройство должно иметь оптимальные показатели номинальной мощности, защиту от перегревов и замыканий, систему пассивного и активного охлаждения, а также достаточный для функционирования КПД

Приобретаемое устройство должно иметь оптимальные показатели номинальной мощности, защиту от перегревов и замыканий, систему пассивного и активного охлаждения, а также достаточный для функционирования КПД.

Схема двуполярного импульсного преобразователя

Для питания многих электронных устройств требуется источник двухполярного напряжения, обеспечивающий положительное и отрицательное напряжения питания. Схема, приведенная на рис. 11, содержит гораздо меньшее число компонентов, чем аналогичные устройства, благодаря тому, что она одновременно выполняет функции повышающего и инвертирующего индуктивного преобразователя.

Рис. 11. Схема преобразователя с одним индуктивным элементом.

Схема преобразователя (рис. 11) использует новое сочетание основных компонентов и включает в себя генератор четырехфазных импульсов, катушку индуктивности и два транзисторных ключа.

Управляющие импульсы формирует D-триггер (DD1.1). В течение первой фазы импульсов катушка индуктивности L1 запасается энергией через транзисторные ключи VT1 и VT2. В течение второй фазы ключ VT2 размыкается, и энергия передается на шину положительного выходного напряжения.

Во время третьей фазы замыкаются оба ключа, в результате чего катушка индуктивности вновь накапливает энергию. При размыкании ключа VT1 во время заключительной фазы импульсов эта энергия передается на отрицательную шину питания. При поступлении на вход импульсов с частотой 8 кГц схема обеспечивает выходные напряжения ±12 В. На временной диаграмме (рис. 11, справа) показано формирование управляющих импульсов.

В схеме можно использовать транзисторы КТ315, КТ361.

Преобразователь напряжения на основе КР1006ВИ1

Преобразователь напряжения, выполненный на основе генератора импульсов на микросхеме DA1 КР1006ВИ1, усилителя на основе полевого транзистора VT1 и индуктивного накопителя энергии с выпрямителем и фильтром, показан на рис. 10.

На выходе преобразователя при напряжении питания 9В и потребляемом токе 80…90 мА образуется напряжение 400…425 В. Следует отметить, что величина выходного напряжение не гарантирована — она существенно зависит от способа выполнения катушки индуктивности (дросселя) L1.

Рис. 10. Схема преобразователя напряжения с генератором импульсов на микросхеме КР1006ВИ1.

Для получения нужного напряжения проще всего экспериментально подобрать катушку индуктивности для достижения требуемого напряжения или использовать умножитель напряжения.

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.