Преобразователь напряжения для питания электроприборов от автомобильного аккумулятора

Преобразователь напряжения

Преобразователь предназначен для питания электроприборов, рассчитанных на 220V от автомобильного аккумулятора или бортовой сети во время движения автомобиля. Преобразователь выдает напряжение 220V при частоте 50 Гц. Но, реально, частота и особенно напряжение может существенно отличаться от указанных номинальных величин. Да и форма его далека от синусоиды. Тем не менее, можно питать паяльник, лампы накаливания, электронагреватель небольшой мощности, электробритву. Как насчет электронной техники, - зависит от её схемотехники. Если источник питания позволяет, то есть, может работать в широком диапазоне питающего переменного напряжения и не критичен к его форме и частоте, - почему бы и нет.



Схема преобразователя состоит из генератора противофазных импульсов, инвертора, выходного двухтактного ключевого каскада и трансформатора.

Генератор импульсов выполнен на ИМС типа CD4093 (наш аналог К561ТЛ1), - это четыре элемента И-НЕ с эффектом триггера Шмитта. Собственно генератор сделан на самом первом элементе (D1.1). Чтобы получить противофазные импульсы вслед за ним включен инвертор на элементе D1.2. Таким образом, выхода у генератора два, - выход D1.1 и выход D1.2. В принципе, можно так на выходные ключи и подать. И если порыться в интернете то можно нарыть весьма много именно таких вариантов, когда на выходные ключи подают противофазные импульсы с разных выходов элементов мультивибратора или через инвертор на одном логическом элементе. Но! Далеко не все хорошо что в интернете болтается. В моменты переключения один ключ открывается, а второй не успевает сразу закрыться. Так называемый сквозной ток. Это плохо как для трансформатора, так и для выходных транзисторов. Это сильно снижает КПД, приводит к перегреву и выходу из строя транзисторов. Нужно чтобы в промежутках между прямым и противофазным импульсов была пауза, пусть маленькая, но пауза. Здесь эти паузы создаются линиями задержки на элементах D1.3 и D1.4.

Линии задержки задерживают переключение выхода элемента с единицы на нуль, то есть задерживают выключение ключа. А нам нужно задерживать включение, так как в противном случае ситуация усугубляется, так сказать, возникает эффект противоположный ожидаемому. Поэтому в схеме есть дополнительные инверторы на ИМС D2 типа CD4011 (наш аналог К561ЛА7, но можно и ЛЕ5 или вообще любой другой инвертор). Таким образом, один ключ закрывается, а другой открывается не одновременно с его закрытием, а спустя время заданное цепью R2-C2 или R3-C3. Кстати, как в дальнейшем выяснилось, изменяя сопротивления R2 и R3 (одинаково) можно регулировать выходное напряжение, так как при их сильном увеличении увеличивается и пауза между импульсами, а следовательно уменьшается широта самих импульсов, поступающих на ключевые транзисторы. Но эта регулировка хорошо заметна только под нагрузкой. На холостом ходу преобразователя выходное напряжение таким способом мало меняется.

Трансформатор Т1 - обычный силовой трансформатор мощностью до 200W. Нужно чтобы у него была вторичная (низковольтная) обмотка на 18-20V с отводом от середины (или две равноценные обмотки по 9-10V). Используемые низковольтные обмотки должны быть основными, то есть, намотанные самым толстым проводом и предназначенные для отдачи основной мощности. Дело в том что на силовом трансформаторе могут быть и второстепенные низковольтные обмотки, для питания каких-то дополнительных устройств (вроде маленькой сигнальной лампочки). Такие обмотки использовать в этой схеме нельзя Для транзисторов VT2,VT3,VT5,VT6 нужно организовать хороший теплоотвод. Можно сделать плаотинчатые радиаторы и обдув их 12-вольтовым вентилятором от блока питания персонального компьютера.

Горчук Н. В.
Ссылка на источник: Журнал Радиоконструктор 2012 №12 стр.19