Menič napätia z 12 na 220 V sa používa tam, kde je potrebné pripojiť elektrické zariadenia, ktoré odoberajú bežný sieťový prúd na zdroj striedavého napätia. V mnohých prípadoch je táto sieť nedostupná. Použitie autonómneho generátora benzínu si vyžaduje dodržiavanie pravidiel jeho údržby: neustále monitorovanie hladiny pracovného paliva, vetranie. Použitie konvertorov doplnených o autobatérie vám umožňuje vyriešiť problém najlepším spôsobom.
Obsah
Účel a princíp činnosti
Čo je to menič napätia. Toto je názov elektronického zariadenia, ktoré mení veľkosť vstupného signálu. Môže sa použiť ako zariadenie na zvýšenie alebo zníženie. Vstupné napätie po konverzii môže meniť svoju veľkosť aj frekvenciu.Takéto zariadenia, ktoré menia jednosmerné napätie (konvertujú ho) na výstupný signál striedavého prúdu, sa nazývajú invertory.
Meniče napätia sa používajú ako samostatné zariadenie, ktoré napája spotrebiteľov striedavou energiou, a môžu byť súčasťou iných produktov: systémy a zdroje neprerušiteľného napájania, zariadenia na zvýšenie jednosmerného napätia na požadovanú hodnotu.
Invertory sú napäťové generátory harmonických kmitov. DC zdroj pomocou špeciálneho riadiaceho obvodu vytvára režim periodického prepínania polarity. V dôsledku toho sa na výstupných kontaktoch zariadenia, ku ktorému je pripojená záťaž, generuje signál striedavého napätia. Jeho hodnota (amplitúda) a frekvencia sú určené prvkami obvodu meniča.
Riadiaci prístroj (regulátor) nastavuje spínaciu frekvenciu zdroja a tvar výstupného signálu a jeho amplitúda je určená prvkami koncového stupňa obvodu. Sú dimenzované na maximálny výkon, ktorý záťaž odoberie v obvode striedavého prúdu.
Regulátor slúži aj na riadenie veľkosti výstupného signálu, čo sa dosahuje riadením trvania impulzov (zvýšenie alebo zmenšenie ich šírky). Informácie o zmenách hodnoty výstupného signálu pri záťaži vstupujú do regulátora cez spätnoväzbový obvod, na základe čoho sa v ňom generuje riadiaci signál na uloženie potrebných parametrov. Táto technika sa nazýva signály PWM (modulácia šírky impulzu).
V obvodoch výstupných kľúčov 12V meniča napätia možno použiť výkonné kompozitné bipolárne tranzistory, polovodičové tyristory a tranzistory s efektom poľa. Obvody regulátorov sú implementované na mikroobvodoch, čo sú zariadenia pripravené na použitie s potrebnými funkciami (mikrokontroléry), špeciálne navrhnuté pre takéto meniče.
Riadiaci obvod poskytuje postupnosť činnosti tlačidiel, aby zabezpečil výstup meniča signál potrebný na normálnu prevádzku spotrebiteľských zariadení. Okrem toho musí riadiaci obvod zabezpečiť symetriu polvĺn výstupného napätia. Toto je obzvlášť dôležité pre obvody, ktoré používajú na výstupe impulzné transformátory. Pre nich je vzhľad zložky konštantného napätia, ktorý sa môže objaviť pri porušení symetrie, neprijateľný.
Existuje veľa možností na zostavenie obvodov meniča napätia (VIN), ale rozlišujú sa od nich 3 hlavné:
- IN beztransformátorový mostík;
- transformátor IN s neutrálnym vodičom;
- mostíkový obvod s transformátorom.
Každý z nich nájde uplatnenie vo svojom odbore v závislosti od zdroja energie v ňom použitého a požadovaného výstupného výkonu pre spotrebiteľov. Každý z nich musí byť vybavený prvkami ochrany a signalizácie.
Podpäťová a prepäťová ochrana jednosmerného zdroja určuje pracovný rozsah meničov "na vstupe". Ochrana pred vysokým a nízkym výstupným striedavým napätím je potrebná pre normálnu prevádzku spotrebného zariadenia. Prevádzkový rozsah je nastavený podľa požiadaviek používaného zaťaženia.Tieto typy ochrany sú reverzibilné, to znamená, že keď sa parametre zariadenia vrátia do normálu, práca sa môže obnoviť.
Ak dôjde k vypnutiu ochrany v dôsledku skratu v záťaži alebo nadmerného zvýšenia výstupného prúdu, pred pokračovaním v prevádzke zariadenia je potrebná dôkladná analýza príčin tejto udalosti.
Na vytvorenie lokálnej elektrickej siete je najvhodnejší 12V menič. Prítomnosť veľkého množstva automobilov a 12V jednosmerných batérií umožňuje ich použitie na uspokojenie potrieb používateľov. Takéto siete môžu byť vytvorené na rôznych miestach, počnúc vlastným autom. Sú mobilné a nie sú závislé od parkoviska.
Odrody meničov od 12 do 220 voltov
Jednoduché meniče od 12 do 220 sú určené pre spotrebiteľov s nízkou spotrebou energie. Požiadavky na kvalitu výstupného napájacieho napätia a tvar signálu sú nízke. Ich klasické obvody nepoužívajú PWM mikrokontroléry. Multivibrátor, zostavený na logických prvkoch AND-NOT, generuje elektrické impulzy s opakovacou frekvenciou 100 Hz. Na vytvorenie protifázového signálu sa používa D-flip-flop. Delí frekvenciu hlavného oscilátora 2. Na priamom a inverznom spúšťacom výstupe je generovaný protifázový signál vo forme pravouhlých impulzov.
Tento signál cez vyrovnávacie prvky na logických prvkoch NEovláda výstupný obvod meniča, postaveného na kľúčových tranzistoroch. Ich výkon určuje výstupný výkon meničov.
Tranzistory môžu byť kompozitné bipolárne a poľné. Obvody umývadla alebo kolektora zahŕňajú polovicu primárneho vinutia transformátora. Jeho sekundárne vinutie je dimenzované na výstupné napätie 220 V.Pretože klopný obvod rozdelil frekvenciu 100 Hz multivibrátora 2, výstupná frekvencia bude 50 Hz. Takáto hodnota je potrebná na napájanie veľkej väčšiny domácich elektrických a rádiových zariadení.
Všetky prvky obvodu sú napájané z akumulátora vozidla, využívajúc prídavné prvky na stabilizáciu a ochranu pred vysokofrekvenčným rušením. Pred nimi je chránená aj samotná batéria.
V obvodoch jednoduchých meničov nie sú zabezpečené prvky ochrany a automatického riadenia. Frekvencia výstupného signálu je určená voľbou kapacity kondenzátora a odporu rezistora zahrnutého v obvode hlavného oscilátora. Ako najjednoduchšia ochrana proti skratu v záťaži je použitá poistka v obvode autobatérie napájajúcej obvod. Preto je vždy potrebné mať náhradnú sadu poistkových vložiek.
Výkonnejšie moderné meniče DC-AC-AC sa vyrábajú podľa iných schém. Regulátor PWM nastavuje prevádzkový režim. Určuje tiež amplitúdu a frekvenciu výstupného signálu.
Obvod meniča 2000 W (12 V+220 V+2000 W) využíva paralelné zapojenie výkonových aktívnych prvkov vo svojich koncových stupňoch pre získanie požadovaného výstupného výkonu. S týmto obvodom sa sčítavajú prúdy tranzistorov.
Ale spoľahlivejším spôsobom zvýšenia parametra výkonu je kombinácia niekoľkých DC / DC meničov ako vstupného signálu bežného DC / AC (jednosmerného prúdu / striedavého prúdu) striedača, ktorého výstup sa používa na pripojenie výkonnej záťaže.Každý z DC/DC meničov pozostáva z meniča s transformátorovým výstupom a usmerňovača pre toto napätie. Na výstupných svorkách je konštantné napätie cca 300 V. Všetky sú na výstupe zapojené paralelne.
Je ťažké získať viac ako 600 W výkonu z jedného meniča. Celý obvod zariadenia je napájaný napätím batérie.
Takéto obvody sú vybavené všetkými typmi ochrany vrátane tepelnej ochrany. Snímače teploty sú namontované na povrchu radiátorov výstupných tranzistorov. Vytvárajú napätie v závislosti od stupňa ohrevu. Prahové zariadenie ho porovná so zariadením nastaveným v štádiu návrhu a vydá signál na zastavenie zariadenia s príslušným alarmom. Každý typ ochrany je vybavený vlastným signalizačným zariadením, často zvukovým.
Prídavné nútené chladenie sa využíva aj pomocou vzduchového chladiča inštalovaného v puzdre, ktorý sa automaticky uvedie do činnosti na príkaz príslušného tepelného snímača. Samotné puzdro je navyše spoľahlivým chladičom, keďže je vyrobené z vlnitého kovu.
Podľa priebehu výstupného napätia
Jednofázové meniče napätia možno rozdeliť do dvoch skupín:
- s čistou sínusoidou na výstupe;
- s upravenou sínusoidou.
V invertoroch prvej skupiny vytvára vysokofrekvenčný menič konštantné napätie. Jeho hodnota je blízka amplitúde sínusového signálu, ktorý je potrebné získať na výstupe zariadenia.V mostíkovom obvode je súčiastka, ktorá má tvar veľmi blízko k sínusoide, oddelená od tohto jednosmerného napätia moduláciou šírky impulzov regulátora a dolnopriepustného filtra. Výstupné tranzistory sa otvoria niekoľkokrát v každom polcykle na čas, ktorý sa mení podľa harmonického zákona.
Čistá sínusová vlna je nevyhnutná pre zariadenia, ktoré majú na vstupe transformátor alebo motor. Hlavná časť moderných zariadení umožňuje napájanie, ktorého tvar približne pripomína sínusoidu. Obzvlášť nízke požiadavky kladú produkty so spínanými zdrojmi.
Transformátorové zariadenia
Meniče napätia môžu obsahovať transformátory. V invertorových obvodoch sa podieľajú na prevádzke hlavných blokovacích oscilátorov, ktoré generujú impulzy, ktoré sú takmer obdĺžnikového tvaru. Ako súčasť takéhoto generátora sa používa impulzný transformátor. Jeho vinutia sú spojené tak, aby vytvárali pozitívnu spätnú väzbu, výsledkom čoho je vytváranie netlmených kmitov.
Magnetický obvod (jadro) je vyrobený zo zliatiny s vysokou kapacitou magnetického poľa. Z tohto dôvodu transformátor pracuje v nenasýtenom režime. Tieto vlastnosti majú rôzne druhy feritov, permalloy.
Multivibrátory nahradili generátory blokujúce transformátor. Využívajú modernú základňu prvkov a v porovnaní s ich predchodcami majú vyššiu frekvenčnú stabilitu. Navyše v multivibračných obvodoch sa zmena pracovnej frekvencie generátora dosiahne jednoduchým spôsobom.
V moderných modeloch meničov pracujú transformátory vo výstupných stupňoch.Prostredníctvom výstupu zo stredu primárneho vinutia do kolektorov alebo zvodov tranzistorov, ktoré sú v nich použité, sa dodáva napájacie napätie z batérie. Sekundárne vinutia sa vypočítavajú pomocou transformačného pomeru pre striedavé napätie 220 V. Táto hodnota sa používa na napájanie väčšiny domácich spotrebiteľov.
Podobné články:
