Conversor de tensão DIY 12 a 220 e 220 a 12 volts

Um inversor de voltagem de carro às vezes é incrivelmente útil, mas a maioria dos produtos nas lojas peca em qualidade ou não se adequa a eles em termos de potência e não são baratos ao mesmo tempo. Mas, afinal, o circuito inversor consiste nas partes mais simples, portanto, oferecemos instruções para montar um conversor de tensão com nossas próprias mãos..

Conversor de tensão DIY 12 a 220 e 220 a 12 volts

Inversor

A primeira coisa a se considerar é a perda de conversão de eletricidade, liberada na forma de calor nas chaves do circuito. Em média, este valor é de 2 a 5% da potência nominal do dispositivo, mas este indicador tende a crescer devido à seleção inadequada ou envelhecimento dos componentes.

A remoção do calor dos elementos semicondutores é de fundamental importância: os transistores são muito sensíveis ao superaquecimento e isso se expressa na rápida degradação deste e, provavelmente, em sua falha completa. Por este motivo, a base do case deve ser um dissipador de calor – um radiador de alumínio.

Radiador para transistores

Dos perfis de radiador, o “pente” usual de 80-120 mm de largura e cerca de 300-400 mm de comprimento é bem adequado. as blindagens dos transistores de efeito de campo são fixadas à parte plana do perfil com parafusos – pontos de metal em sua superfície posterior. Mas mesmo assim, nem tudo é simples: não deve haver contato elétrico entre as telas de todos os transistores do circuito, pois o radiador e os fixadores são isolados com filmes de mica e arruelas de papelão, enquanto uma interface térmica é aplicada em ambos os lados da junta dielétrica com uma pasta contendo metal .

Montagem do transistor no radiador

Determinando a carga e comprando componentes

É extremamente importante entender por que um inversor não é apenas um transformador de potencial e também por que existe uma lista tão diversa de tais dispositivos. Em primeiro lugar, lembre-se que ao conectar o transformador a uma fonte de corrente contínua, você não obterá nada na saída: a corrente na bateria não muda de polaridade, respectivamente, o fenômeno de indução eletromagnética no transformador está ausente como tal.

A primeira parte do circuito inversor é um multivibrador de entrada que simula as oscilações da rede para fazer uma transformação. Normalmente é montado em dois transistores bipolares que podem oscilar comutadores de energia (por exemplo, IRFZ44, IRF1010NPBF ou mais poderoso – IRF1404ZPBF), para os quais o parâmetro mais importante é a corrente máxima permitida. Pode atingir várias centenas de amperes, mas em geral, você só precisa multiplicar o valor da corrente pela voltagem da bateria para obter um número aproximado de watts de potência de saída sem levar em conta as perdas..

Conversor de tensão baseado em multivibrador e interruptores de campo de energia IRFZ44 Conversor simples baseado em multivibrador e interruptores de campo de energia IRFZ44

A frequência do multivibrador não é constante, calculá-la e estabilizá-la é perda de tempo. Em vez disso, a corrente na saída do transformador é convertida de volta para corrente constante usando uma ponte de diodo. Esse inversor pode ser adequado para alimentar cargas puramente ativas – lâmpadas incandescentes ou aquecedores elétricos, fogões.

Com base na base resultante, você pode coletar outros circuitos que diferem na frequência e pureza do sinal de saída. A seleção dos componentes para a parte de alta tensão do circuito é mais fácil de fazer: as correntes aqui não são tão altas, em alguns casos a montagem do multivibrador de saída e do filtro pode ser substituída por um par de microcircuitos com a amarração apropriada. Capacitores para a rede de carga devem ser eletrolíticos, e para circuitos com baixo nível de sinal – mica.

Conversor de tensão no microcircuito K561TM2 Uma variante do conversor com um gerador de frequência em microcircuitos K561TM2 no circuito primário

Também é importante notar que para aumentar a potência final, não é necessário adquirir componentes mais potentes e resistentes ao calor do multivibrador primário. O problema pode ser resolvido aumentando o número de circuitos conversores conectados em paralelo, mas cada um deles exigirá seu próprio transformador.

Diagrama de conexão paralela dos circuitos do conversor Opção com conexão paralela de circuitos

Lutando por uma sinusóide – analisando circuitos típicos

Os inversores de tensão são usados ​​hoje em toda parte, tanto por motoristas que desejam usar eletrodomésticos longe de casa, quanto por moradores de residências autônomas movidas a energia solar. E em geral, podemos dizer que a largura do espectro de coletores de corrente que podem ser conectados a ele diretamente depende da complexidade do dispositivo conversor..

Infelizmente, o “seno” puro está presente apenas na rede elétrica principal, é muito, muito difícil conseguir a conversão de corrente contínua nele. Mas na maioria dos casos, isso não é necessário. Para conectar motores elétricos (de brocas a moedores de café), uma corrente pulsante com uma frequência de 50 a 100 hertz é suficiente sem suavização.

Sinal de onda senoidal em um osciloscópio

ESL, lâmpadas LED e todos os tipos de geradores de corrente (fontes de alimentação, carregadores) são mais críticos para a escolha da frequência, uma vez que é a 50 Hz que se baseia seu esquema de operação. Nesses casos, microcircuitos, chamados de gerador de pulso, devem ser incluídos no vibrador secundário. Eles podem alternar uma pequena carga diretamente ou agir como um “condutor” para uma série de interruptores de energia do circuito de saída do inversor.

Mas mesmo esse plano astuto não funcionará se você planeja usar o inversor para fornecer fornecimento de energia estável para redes com uma massa de consumidores diferentes, incluindo máquinas elétricas assíncronas. Aqui, o “seno” puro é muito importante e apenas conversores de frequência controlados digitalmente podem fazer isso..

Transformer: pegue ou você mesmo

Para a montagem do inversor, precisamos apenas de um elemento de circuito que realiza a transformação de baixa tensão em alta tensão. Você pode usar transformadores de fontes de alimentação de computadores pessoais e UPSs antigos, seus enrolamentos são projetados apenas para a transformação de 12 / 24-250 V e vice-versa, resta apenas determinar corretamente as conclusões.

Transformador de uma fonte de alimentação de computador

No entanto, é melhor enrolar o transformador com as próprias mãos, pois os anéis de ferrite permitem fazer você mesmo e com quaisquer parâmetros. A ferrita tem excelente condutividade eletromagnética, o que significa que as perdas de transformação serão mínimas mesmo se o fio for enrolado manualmente e não estiver apertado. Além disso, você pode calcular facilmente o número necessário de voltas e a espessura do fio usando calculadoras disponíveis na rede..

Anel de ferrite para transformador

Antes de enrolar o anel central, é necessário preparar – remover as arestas vivas com uma lima e embrulhar firmemente com um isolador – fibra de vidro impregnada com cola epóxi. Isso é seguido pelo enrolamento do enrolamento primário de um fio de cobre espesso de seção transversal calculada. Depois de discar o número necessário de voltas, elas devem ser distribuídas uniformemente sobre a superfície do anel em intervalos iguais. Os terminais do enrolamento são conectados de acordo com o diagrama e isolados com contração térmica.

Enrolando o enrolamento primário em torno do anel

O enrolamento primário é coberto com duas camadas de fita de poliéster, em seguida, um enrolamento secundário de alta tensão e outra camada de isolamento são enrolados. Um ponto importante – você precisa enrolar o “secundário” na direção oposta, caso contrário o transformador não funcionará. Finalmente, um fusível térmico semicondutor deve ser soldado a uma das tomadas na lacuna, cuja corrente e temperatura de operação são determinadas pelos parâmetros do fio do enrolamento secundário (o corpo do fusível deve ser firmemente amarrado ao transformador). De cima, o transformador é envolto em duas camadas de isolamento de vinil sem base adesiva, a ponta é fixada com um laço ou cola de cianoacrilato.

Transformador caseiro pronto para o conversor

Instalação de radioelementos

Resta montar o dispositivo. Como não há tantos componentes no circuito, eles podem ser colocados não na placa de circuito impresso, mas por montagem saliente com fixação no radiador, ou seja, no corpo do dispositivo. Soldamos as pernas do pino com um fio de cobre mono-core de uma seção transversal suficientemente grande, então a junção é reforçada com 5-7 voltas de fio de transformador fino e uma pequena quantidade de solda POS-61. Após o resfriamento da conexão, ela é isolada com um tubo fino termorretrátil..

Ferro de solda e solda POS-61

Os circuitos de alta potência com circuitos secundários complexos podem exigir uma placa de circuito impresso com transistores em uma fileira na borda para fixação livre ao dissipador de calor. O laminado de fibra de vidro com uma espessura de folha de pelo menos 50 mícrons é adequado para fazer uma vedação, mas se o revestimento for mais fino, reforce os circuitos de baixa tensão com jumpers de fio de cobre.

Tábua de gravura

Fazer um PCB em casa é fácil hoje – Sprint-Layout permite que você desenhe stencils de recorte para circuitos de qualquer complexidade, incluindo placas de dupla face. A imagem resultante é impressa por uma impressora a laser em papel fotográfico de alta qualidade. Em seguida, o estêncil é aplicado sobre cobre limpo e desengordurado, passado a ferro, o papel é lavado com água. A tecnologia foi chamada de “passar a laser” (LUT) e é descrita na rede com detalhes suficientes.

Tabuleiro estanhado

Você pode gravar os restos de cobre com cloreto férrico, eletrólito ou até mesmo sal de mesa, de várias maneiras. Após a decapagem, o toner preso deve ser lavado, os orifícios de montagem devem ser perfurados com uma broca de 1 mm e percorridos ao longo de todos os trilhos com um ferro de solda (arco submerso) para estanhar o cobre das almofadas de contato e melhorar a condutividade do canal.

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