Преобразователь с 12 на 50 вольт своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 04.10.2024
Это простой, универсальный DC/DC - преобразователь (преобразователь одного напряжения постоянного тока в другое). Его входное напряжение может быть от 9 и до 18 В, с выходным напряжением 5-28 вольт, которое может при необходимости быть изменено в пределах примерно от 3 до 50В. Выходное напряжение данного преобразователя может быть как меньше входного, так и больше.
Отдаваемая в нагрузку мощность может доходить до 100 Вт. Средний ток нагрузки преобразователя составляет 2,5-3 ампера (зависит от выходного напряжения, и при выходном напряжении, например 5 вольт - ток нагрузки может быть и 8 ампер и более).
Этот преобразователь подходит для различных целей, таких как - запитывание ноутбуков, усилителей, портативных телевизоров и другой бытовой техники от бортовой сети автомобиля 12V, так-же зарядка мобильных телефонов, устройств USB, 24В техника и др.
Преобразователь устойчив к перегрузкам и коротким замыканиям на выходе, так как входная и выходная цепь - гальванически не связаны между собой, и например выход из строя силового транзистора, не приведёт к выходу из строя подключенной нагрузки, и всего лишь на выходе пропадёт напряжение (ну и перегорит защитный предохранитель).
Рисунок 1.
Схема преобразователя.
Преобразователь построен на микросхеме UC3843. В отличии от обычных схем подобных преобразователей, здесь в качестве энерго-вырабатывающего элемента применён не дроссель, а трансформатор, с соотношением витков 1:1, в связи с чем его вход и выход, гальванически развязаны между собой.
Рабочая частота преобразователя составляет около 90-95 kHz.
Рабочее напряжение конденсаторов С8 и С9 выбирать, в зависимости от выходного напряжения.
Величина резистора R9, определяет порог ограничения преобразователя по току. Чем меньше его величина, тем больше ток ограничения.
Вместо подстроечного резистора R3, можно поставить переменный, и им регулировать выходное напряжение, или поставить ряд постоянных резисторов с фиксированными значениями выходного напряжения, и выбирать их переключателем.
Для расширения диапазона выходных напряжений, необходимо пересчитать делитель напряжения R2, R3, R4, таким образом, чтобы напряжение на выводе 2 микросхемы, составляло 2,5 вольта при необходимом выходном напряжении.
Рисунок 2.
Трансформатор.
Сердечник трансформатора использован от компьютерных блоков питания АТ, АТХ, на котором намотан ДГС (дроссель групповой стабилизации). Сердечник окраски жёлто-белый, можно использовать любые подходящие сердечники. Хорошо подходят и сердечники от подобных БП и сине-зелёной окраски.
Обмотки трансформатора намотаны в два провода и содержат 2х24 витка, проводом, диаметром 1,0 мм. Начала обмоток на схеме обозначены точками.
В качестве выходных силовых транзисторов желательно использовать те, у которых малое сопротивление открытого канала. В частности SUP75N06-07L, SUP75N03-08, SMP60N03-10L, IRL1004, IRL3705N. И выбирать их ещё нужно с максимальным рабочим напряжением, в зависимости от максимального выходного напряжения. Максимальное рабочее напряжение транзистора не должно быть меньше 1,25 от выходного напряжения.
В качестве диода VD1, можно применить спаренный диод Шоттки, с обратным напряжением не менее 40В и максимальным током не менее 15А, так же желательно в корпусе ТО-220. Например SLB1640, или STPS1545 и т.д.
Схема была собрана и протестирована на макетной плате. В качестве силового транзистора был использован полевой транзистор 09N03LA, выдранный из "дохлой материнки". В качестве диода - спаренный диод Шоттки SBL2045CT.
Рисунок 3.
Тест 15V-4A.
Тестирование инвертора при входном напряжении 12 вольт и выходном напряжении 15 вольт. Ток нагрузки инвертора составляет 4 ампера. Мощность нагрузки составляет 60 ватт.
Рисунок 4.
Тест 5V-8A.
Тестирование инвертора при входном напряжении 12 вольт, выходное напряжение 5V и ток нагрузки 8A. Мощность нагрузки составляет 40 ватт. Силовой транзистор применённый в схеме = 09N03LA (SMD из материнки), D1 = SBL2045CT (от комповых БП), R9 = 0R068 (0,068 Ом), C8 = 2 х 4700 10V.
Печатная плата, разработанная для этого устройства, размером 100х38 мм, с учётом установки транзистора и диода на радиатор. Печатка в формате Sprint-Layout 6.0, прилагается в прикреплении.
Ниже на фотографиях вариант сборки данной схемы с применением SMD-компонентов. Печатка разведена для SMD-компонентов, размером 1206.
Рисунок 5.
Вариант сборки преобразователя.
Если нет необходимости регулировать выходное напряжение на выходе данного преобразователя, то тогда переменный резистор R3 можно исключить, и подобрать резистор R2 так, чтобы выходное напряжение преобразователя соответствовало необходимому.
В качестве тансформатора можно взять любой силовой, расчитаный на следующие значения:
первичная обмотка - 220В при токе 0,5А , вторичная обмотка - 2*10В при токе 10А.
Вставлю и свои 5 копеек .Собирал вот такой,вместе с зарядкой для акума.
Транс любой,подходящей мощности,главное чтоб вторичка выдавала 12 вольт.При этих транзисторах мощность не превышает 150 ват.
Журнал Радио , точного года не помню где то 96-99 год .Очень хорошо работает . Статью эту надо будет найти и выложить сюда , в статье было две схемы , отличались строением выходных каскадов
Это схема для извращений разных Если запустить - не убиваемая , на транс по пару витков в первичку сварочным кабелем , тиристоры типа Д161-200 конденсатор С1 микрофарад на 400-500
Частота выходного напряжения и его форма зависят как от параметров времязадающих цепей запуска тринисторов, так и от напряжения питания, поэтому напряжение питания цепи заряда конденсаторов С2 и СЗ стабилизировано при помощи стабилитронов VI, V4. Как показала проверка, при изменении напряжения питания на 30% частота преобразования изменяется не более чем на 6%.
Дроссель L1 повышает устойчивость работы инвертора, улучшает форму выходного напряжения. Емкость коммутирующего конденсатора С1 следует выбирать в зависимости от тока через тринис-торы. При токе не более 0,5 А достаточна емкость 2 мкФ, при токе до 2 А необходимо применять конденсатор емкостью около 20 мкФ. Конденсатор должен допускать работу при изменении полярности напряжения с амплитудой, в два раза превышающей напряжение питания.
Работоспособность устройства сохраняется при изменении напряжения питания в пределах от 12 до 24 В, требуется лишь подобрать положения движков подстроечных резисторов для сохранения рабочей частоты. Частоту генерации можно изменять от десятков герц до 1 кГц. Если не требуется стабилизации частоты, резисторы R3 и R8 и стабилитроны можно исключить из устройства. Устройство испытано с трансформатором Т1, собранным на мая нитопроводе Ш20х30. Обмотка I содержит 2x160 витков провода. ПЭВ-2-0,35, обмотка II, рассчитанная для питания нагрузки напряжением около 60 В, — 780 витков провода ПЭВ-2-0,25.
Дроссель содержит 350 витков провода ПЭВ-2-0,35, намотанного на таком же магнитопроводе. При этом рабочая частота генерации была равна 50 Гц. Выходная мощность около 10 Вт. Мощность преобразователя можно увеличить, заменив тринисторы серии КУ201 на КУ202. При активной нагрузке необходимость в дросселе L1 отпадает.
Из серии не убиваемых
Микросхема DD1 преобразователя может быть К561ЛЕ5, диод VD1 — любой высокочастотный малогабаритный, транзисторы VT1 и VT2 — КТ827 с буквенными индексами Б, В. Индуктивность дросселя L1 может быть 10. 200 мкГн. Трансформатор Т1 выполнен на кольце типоразмера К20х12хб из феррита 2000НМ. Обмотка I содержит 120 витков, а обмотки II и III — по 45 витков провода ПЭВ-2-0,2. Магнитопроводом трансформатора Т2 служат два склеенных вместе кольца типоразмера К32х20х9 из феррита 2000НМ. Его обмотка I содержит 4,5 витка провода ПЭВ-2-2,0,
обмотка II — 88 витков провода ПЭВ-2-0,4 (от воды от 36 до 50-го витков, считая от начала), обмотка III — 16 витков провода ПЭВ-2-1,0 (отвод от 14-го витка). Перед намоткой провода острые грани колец надо сгладить надфилем, после чего обмотать маг- , нитопровод лакотканью или изоляционной лентой. Налаживание преобразователя напряжения заключается в следующем. Сначала подбором резистора R1 добиваются на выходе буферного каскада импульсного сигнала, близкого по форме к меандру. Затем, в случае необходимости, подбором конденсатора С1 устанавливают частоту задающего генератора, равную 25. 27 кГц. Ток, потребляемый преобразователем без нагрузки, должен составлять примерно 500 мА.
Четыре выходных транзистора ставятся на небольшие радиаторы. L1 наматывают проводом 0.5 мм на высокоомный резистор — чем больше витков поместится, тем лучше.
Резистором R1 устанавливается частота преобразования 50 Гц. В представленном виде схема может работать на мощность до 150 Вт, после небольших переделок мощность можно увеличить. Подробнее эта схема описывается в
Тиристорный , не убиваемый
Изменяя соответствующим образом число витков вторичной обмотки трансформатора Т2, можно получить на выходе преобразователя напряжения различной величины Трансформатор Т1 намотан на сердечнике Ш 16x10 и имеет обмотки: I — 2x40 витков ПЭВ-2-0,8, II - 2x10 витков ПЭВ-2-0,2 и III - 2x20 витков ПЭВ-2-0,2. Трансформатор Т2 намотан на сердечнике Ш50х60 и име-! ет обмотки: I — 2x40 витков ПЭВ-2-3,0 и II — 800 витков ПЭВ-2-0,92. При таких данных выходное напряжение преобразователя составляет 400 В.
Примечание редактора
Лавинные тиристоры ПТЛ-100 относятся к достаточно редким приборам, но в данной схеме допускается применение и более распространенных типов мощных тиристоров. Эти тиристоры также должны быть рассчитаны на коммутацию токов не менее 100 А.
В качестве замены можно предложить такие тиристоры на ток 100 А: 7151-100 или более старый TWO (оба этих тиристора не относятся к классу лавинных), а вот из лавинных тиристоров доступны только более мощные. Это ТЛ 171-250, ТЛ 171-320 или ТЛ2-160, ТЛ2-200, ТЛ2-250. Есть еще высокочастотные тиристоры, в том числе и на 100 А, например, ТБ161-100, ТЧ100, ТЧИ100. Все эти мощные тиристоры, невзирая на их название, могут работать на частотах до 500 Гц.
Еще одна прекрасная схема
Преобразователь потребляет на холостом ходу не более 1 А, а с нагрузкой — ток увеличивается пропорционально мощности.
Транзисторы устанавливаются на радиатор с площадью поверхности не менее 300 см2. Трансформатор Т1 придется изготовить самостоятельно. Использован магнитопровод типа ПЛМ27х40-73 или аналогичный. Обмотки I и II содержат по 14 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 2 мм; обмотка III содержит 700 витков провода диаметром 0,5 мм. Обмотки I и II должны быть симметричными — это условие легко выполняется при их одновременной намотке (сразу двумя проводами). Предохранитель на 10 А можно сделать из медного провода диаметром 0,25 мм.
В устройстве микросхему 78L05 (DA1) допустимо заменить на-КР1157ЕН502А, 78М05, КР142ЕН5А, оксидные конденсаторы желательно использовать танталовые для поверхностного монтажа' или серий К52, К53, однако размеры платы в этом случае, воз-! можно, придется увеличить, неполярные конденсаторы — К10-17в| или К10-17а с выводами минимальной длины. Резисторы — МЛТ, С2-33, дроссель L1 — ДМ-0,1 индуктивностью 50. 100 мкГн.
Дроссель L2 наматывают на кольцевом магнитопроводе К20х12хб] из феррита 2000НМ, его обмотка содержит 5 витков провода МГТФ-0,75, а индуктивность составляет около 50 мкГн. Токовое! реле К1 — самодельное, его обмотка выполнена из медного изо-j лированного провода диаметром 2 мм, намотанного на оправке' диаметром 3. 4 мм, внутрь которой вставлен геркон КЭМ2. Примерное число витков для тока 7 А — 4, а для 10 А — 3. Чувствительность реле можно плавно регулировать, изменяя no-j ложение геркона в катушке, после окончательного налаживания геркон фиксируют клеем.
Трансформатор Т1 выполнен на двух склеенных кольцевых маг-] нитопроводак К45х28х12 из феррита 2000НМ, острые края колец необходимо обязательно скруглить. Обе обмотки намотаны проводом МГТФ-0,75. Первичная содержит 5 витков из восьми ело-' женных вместе проводников, ее разделяют на две части и начало одной соединяют с концом второй. Вторичная обмотка для выходного напряжения 32 В содержит 15 витков в два провода. Для других значений выходного напряжения число витков вторичной; обмотки следует пропорционально изменить.
Трансформатор тока Т1 намотан на Ш-образном магнитопроводе из электротехнической стали сечением 0,56 см2. Обмотка 1-3 представляет собой два витка медной ленты шириной по размеру каркаса и толщиной 0,1 мм с отводом от середины, обмотка 4-6 - 260 витков провода ПЭВ-1-0,3 мм, также с отводом от середины.
Трансформатор Т2 изготовлен на базе ТС-180 от телевизора УНТ-47/59 Его сетевая обмотка служит в преобразователе выходной Все вторичные обмотки удалены, на их месте намотаны две первичных по 35 витков провода ПЭВ-1 01,6 мм каждая. Годится любой другой трансформатор подходящей мощности, имеющий сетевую обмотку и две на напряжение 8 В каждая. Дроссель L1 намотан на ферритовом магнитопроводе Ш 16x20 с немагнитным зазором 1,1 мм: Его обмотка 1-2 содержит девять витков провода ПЭВ-1 01,6 мм, а 2-3 — 17 витков провода ПЭВ-1 01 мм. Налаживание преобразователя сводится к установке частоты импульсов задающего генератора. Она должна быть равна 160 1ц при скважности 2. Генератор настраивают, не подавая напряжение питания на силовые ключи. Для этого достаточно разорвать проводник, соединяющий вывод 2 дросселя L1 с положительным полюсом аккумуляторной батареи.
Частоту и скважность импульсов контролируют на выводе 3 микросхемы DD1, добиваясь нужных значений подбором резисторов R2 и R3. После этого, восстановив цепь питания ключей, следует убедиться, что эффективное значение выходного напряжения равно 220 В Чего следует измерять вольтметром электромагнитной системы, так как обычный авометр выдаст неверные показания).
Изменяя сопротивление резистора R3, можно в небольших пределах регулировать выходное напряжение. Полное описание схемы приведено в
Кремниевые транзисторы VT1, VT3 и VT4 – КТ315 с любой буквой. Транзистор VT2 возможно заменить на КТ361. Стабилизатор DA1 — отечественный аналог КР142ЕН5А. Все резисторы в схеме мощностью 0,25 Вт. Диоды любые КД105, 1N4002. Конденсатор C1 со стабильной емкостью — тип К10-17. В качестве трансформатора ТР1 возможно применить силовой трансформатор от старого советского телевизора. Все обмотки необходимо удалить, оставив только сетевую обмотку. Поверх сетевой обмотки намотать одновременно две обмотки проводом ПЭЛ – 2,2 мм. Полевые силовые транзисторы необходимо обязательно установить на алюминиевый ребристый радиатор общей площадью 750 кв.см.
Рекомендуется первый запуск преобразователя(инвертора) производить через бытовую лампу накаливания 220 вольт и мощностью 100 - 150 ватт, включив последовательно в одну из питающих проводов, этим вы обезопасите от порчи радиодеталей в случае допущенной ошибки.
Работая с повышающими преобразователями или инверторами соблюдайте правила электрической безопасности так как работа производится с опасным для организма напряжением . Выходную вторичную обмотку в процессе наладки и сборки обязательно изолировать кембриками из резиновых трубочек во избежание случайного контакта.
Простой преобразователь 12В в 220В 50Гц
В статье дается описание схемы преобразователя выполненного на современной элементной базе, содержащего минимальное количество деталей и позволяющего получить в нагрузке значительную мощность.
Для согласования мощных выходных транзисторов с этими микросхемами приходилось вводить дополнительные каскады на транзисторах малой и средней мощности. Выходные транзисторы, в качестве которых использовались чаще всего КТ819ГМ, приходилось ставить на достаточно большой радиатор.
Современная элементная база позволяет существенно упростить подобные схемы. Предлагаемая схема, по сравнению с только что описанными, содержит минимальное количество деталей.
В качестве задающего генератора используется специализированная микросхема КР1211ЕУ1. Кстати, микросхема отечественная и импортных аналогов у нее нет.
В качестве выходных ключей используются мощные полевые транзисторы IRL2505, которые часто применяются в различных автомобильных устройствах.
Электрическая принципиальная схема преобразователя 12В в 220В 50Гц
Необходимая частота генератора задается цепочкой R1 – C1, цепь R2 – C2 используется в качестве пусковой.
Вывод 1 микросхемы позволяет отключить генерацию импульсов, для чего на него следует подать высокий уровень. Это свойство можно использовать для дистанционного управления или для защиты. В данной схеме эти функции не используются, поэтому вывод 1 просто соединен с общим проводом.
Выходной двухтактный каскад выполнен на трансформаторе Т1 и ключевых транзисторах VT1, VT2, в качестве которых используются IRL2505. Сопротивление открытого канала этих транзисторов 0,008 Ом. Это соизмеримо с сопротивлением механических контактов, поэтому мощность, рассеиваемая транзистором в открытом состоянии невелика, даже при больших токах, что позволяет в ряде случаев отказаться от применения радиаторов.
Постоянный ток IRL2505 до 104А, импульсный 360А. такие параметры позволяют применить выходной трансформатор мощностью до 1000Вт, при котором можно снять в нагрузку до 400Вт при напряжении 220В.
Достоинством данного преобразователя является то, что можно применить любой готовый трансформатор, у которого есть две выходные обмотки на 12В. Мощность трансформатора зависит от нагрузки и должна быть в 2,5 раза выше: предположим, что мощность нагрузки 30Вт. Тогда мощность трансформатора должна быть не менее 30*2,5 = 75Вт.
При выходной мощности не более 200Вт транзисторы можно на радиаторы не ставить.
О деталях. Микросхема А1 получает питание от параметрического стабилизатора R3, VD1, C3. В качестве стабилитрона VD1 подойдет любой с напряжением стабилизации 8…10В.
Электролитические конденсаторы импортные. Если нет конденсаторов на 10000мкф, (С4, С5) их можно заменить конденсаторами емкостью 4700мкф, включив их параллельно.
Конденсатор С6 служит для подавления на выходе высокочастотных импульсов. Он может быть типа К-73-17 или подобный ему импортный.
При монтаже не следует забывать о том, что уже при мощности в 400Вт ток, потребляемый от аккумулятора по цепи 12В, может достигать 40А, поэтому провода для присоединения к аккумулятору должны быть достаточного сечения и минимально возможной длины.
Читайте также: