Преобразователь с 12в на 220в своими руками: пошаговое описание как сделать инвертор правильно (схемы, 95 фото + видео)

Характеристики преобразователей

Перед покупкой надо знать, как выбрать преобразователь напряжения

Первое на что стоит обратить внимание – это его характеристики. Часто продавцы говорят неправильные показатели инвертора

Указывают его пиковую мощность, на которой прибор может работать несколько минут, после чего отключается от перегрева. Так рекламируют самые доступные преобразователи.

Все преобразователи тока имеют следующие параметры:

• Рабочую мощность;
• КПД;
• Тип охлаждения;
• Затраты энергии при холостой работе;
• Максимальное потребление тока на входе;
• Защитные механизмы от КЗ, и перегрева;
• Форма тока на выходе;
• Уровень напряжения для питания.

Высокий КПД современных инверторов обусловлен импульсными контролерами, примененными в конструкции. Практически 95% энергии уходят на полезную нагрузку. Остальная часть, рассеиваясь в устройстве, и нагревает его.

В самых простых и доступных преобразователях изменяется синусоида тока. Она становится прямоугольная, а в дорогих и мощных приборах форма тока остается такой же плавной синусоидой, как и в стандартной розетке.

Иногда, мощности преобразователей напряжения может не хватать для запуска строительных инструментов. Например, если дрель потребляет 750Вт, то она не будет работать от инвертора в 1000Вт. Для решения этой проблемы продаются устройства плавного пуска.

Для автомобилей используются маломощные инверторы в несколько сотен ватт. Потому что аккумулятор не способен при больших нагрузках длительно работать.

Не рекомендуется использовать преобразователь на максимальных нагрузках. Его срок службы будет быстро сокращаться. Дорогие приборы имеют запас мощности, а в самых доступных этот показатель немного меньше того, что указан на корпусе.

Покупать устройство нужно на 20% мощнее предполагаемого потребления. Так же нужно интересоваться типом мощности указанной на корпусе. Она может быть:

• номинальной;
• продолжительной;
• кратковременной.

Сферы использования

Прежде чем узнать, как сделать мини-паяльник, нужно разобраться, для чего он нужен. Такой прибор для домашних нужд никогда лишним не будет. С помощью самодельного паяльника на 12 вольт можно делать следующее:

• Паять микросхемы разных домашних приборов.
• Ремонтировать детали микронаушников.
• Выполнять ремонт электронных часов.
• Чинить телефонную зарядку и не только.

Такой прибор изготавливается с расчетом, что питаться он будет не напрямую от сети, а посредством трансформатора 220/12 вольт.

Что нужно для работы

Большинство материалов и инструментов дополнительно приобретать не потребуется, поскольку у домашних мастеров они, скорее всего, найдутся дома. В числе рабочих материалов:

• проволока из меди для производства спаивающей основы;
• жестяная трубка под кожух;
• нихромовая проволока;
• рукоятка из пластмассы;
• медная фольга;
• электрический шнур с термостойкой изоляцией;
• клей силикатный;
• тальк для производства электроизоляционной массы.

Если медной фольги под рукой не оказалось, ее можно заменить фольгированным стеклотекстолитом, который нередко используют при производстве печатных плат или схем. Но если и их нет в наличии, то можно все приобрести в специализированном магазине в среднем за 200 рублей. А чтобы получить еще один лист фольги, то нагрейте стеклотекстолит простым утюгом и потяните за угол, поделив предварительно на тонкие пластины, и намотайте на круглую палочку.

Ключевым элементом конструкции является трансформатор 220 на 12 вольта, посредством которого прибор будет получать от электросети нужную энергию. Иногда используется устройство марки ТВК-11ОЛ, которое можно вытащить из старого лампового ТВ.

В числе необходимых инструментов:

• плоскогубцы;
• кусачки;
• пинцет;
• ветошь;
• плита (газовая или электрическая);
• пластины или доски для обмывания клеем.

Процесс сборки мини-паяльника

Медная проволока, будет выступать в роли жала для мини-паяльника. Вам потребуется ее всего 50 мм. Заточите ее в виде двухгранного угла с одной стороны и залудите грани. Это жало будет расположено изнутри нагревательного элемента.

Затем изготовьте специальную электроизоляционную массу:

• Тальк и жидкое стекло (или силикатный клей) смешайте друг с другом.
• Чтобы масса к рукам не прилипала, нанесите изоляцию на цилиндрическую поверхность пинцетом и посыпайте ее тальком.

Фольгу сверните в трубку длиной порядка 35 мм, что будет служить основанием для нагревательного элемента. С одной стороны из-под нее будет проглядываться жало паяльника. Трубку покройте изоляционной массой. Сырую нанесенную массу до полного застывания просушите над плитой. Затем на готовое основание намотайте спиральную нихромовую проволоку длиной не более 350 мм. Витки следует укладывать аккуратно на максимальной близости друг от друга, а верхний и нижний витки от 30 до 60 мм нужно оставлять в качестве выводов. Затем конструкцию еще раз покройте электроизоляционной смесью и просушите над плитой.

Заворотный конец проволоки отогните назад и плотно прижмите его к поверхности трубки, затем еще раз нанесите массу. И только после этого можно использовать нагревательный элемент конструкции.

Выступающую из-под нагревательного элемента проволоку нужно покрыть электроизоляционной массой. Не забывайте каждый раз при ее применении проверять качество своей работы.

Когда основание будет целиком покрыто изоляцией, можно собирать и сам мини-паяльник. Концы нихромового нагревателя соединяются с ручкой, с этой целью протягивается электрический шнур в термостойкой изоляции сквозь внутреннюю пластмассовую полость. Обязательно изолируйте и просушите оголенные участки и наденьте на нагреватель жестяной защитный кожух, соедините его с рукояткой. После этого прибор готов к использованию.

Купить или самому сделать?

Конечно, приобрести готовый инвертор – это не проблема. В любом магазине электротоваров выбор их просто огромен. И они отличаются по мощности, стоимости, вариантам исполнения. Но вот цена инвертора мощностью около 0,5 кВт составит не менее трех тысяч рублей – а это внушительная сумма. Причем подключить к нему много оборудования вряд ли получится.

Поэтому некоторые владельцы автомобилей, у которых появляется свободный аккумулятор, задумываются над тем, как самостоятельно изготовить преобразователь напряжения. В статье будут рассмотрены различные конструкции преобразователей, которые получили широкое распространение у электротехников.

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее часто стоит задача получить 12 вольт из бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

1. Понизить напряжение без трансформатора.
2. Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
3. Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

1. Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
2. Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
3. Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению этой схемы предварительно стоит сказать об условиях, которые вы должны соблюдать:

• Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
• Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

R1 – нужен для разрядки гасящего конденсатора, C1 – основной элемент, гасящий конденсатор, R2 – ограничивает токи при включении схемы, VD1 – диодный мост, VD2 – стабилитрон на нужное напряжение, для 12 вольт подойдут: Д814Д, КС207В, 1N4742A. Можно использовать и линейный преобразователь.

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

Или:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Но можно и воспользоваться калькуляторами, они есть в онлайн или в виде программы для ПК, например как вариант от Гончарука Вадима, можете поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Или такие:

Остальные перечисленные способы рассматривать не имеет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 Вольт с помощью резистора не эффективно ввиду большого тепловыделения (размеры и мощность резистора будут соответствующие), а мотать дроссель с отводом от определенного витка чтобы получить 12 вольт нецелесообразно ввиду трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходит для питания усилителей звука, например колонок и магнитол. При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит требуемый уровень пульсаций.

В дополнение можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или L7812 или любой другой для нужного напряжения. Без него выходное напряжение будет изменяться соответственно скачкам напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше, чем выходное напряжение БП – 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, и КПД зависит от разницы напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен выдавать 12-15В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раз больше входного. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Также хочется добавить схему регулируемого БП на LM317. С его помощью вы можете получить любое напряжение от 1,1 В до величины выпрямленного напряжения с трансформатора.

Достоинства низковольтной системы подсветки

Чтобы понять, эффективно ли будет освещение, рассчитанное на 12 вольт в домашних помещениях (в спальне, гостиной, ванной и т.д.), необходимо разобраться с основными преимуществами такой системы. К достоинствам в данном случае относятся:

сверхнизкое напряжение, которое считается для здоровья и жизни человека условно безопасным. Поэтому в ванной, кухне, спальной, детской и гостиной будет актуальным установка именно такого варианта освещения;

• такое освещение не нуждается в трепетном отношении к себе;
• значительная экономия. Здесь вам удастся сэкономить на потреблении электроэнергии, а также закупке дорогих защитных материалов для проводки проводов (специальный кабель-канал, гофротруба и т.д.);
• практически полное отсутствие риска возникновения пожара или поражения людей электрическим током. Это все возможно благодаря низкому напряжению в сети питания осветительных приборов данного типа подсветки;
• отсутствие необходимости высококвалифицированного обслуживания;
• возможность установки дополнительной защиты ламп от скачков напряжения и перегрузок.

Кроме этого плюсом низковольтного типа освещения служит то, что сегодня очень популярны точечные светильники, которые отлично вписываются в любого рода подвесные потолочные конструкции (из гипсокартона или натяжной пленки).

Точечные светильники на потолке

Все за несколько лет точечные светильники с низковольтными источниками света на 12 вольт стали отличной заменой устаревшего формата подсветки. Так, их достаточное количество на потолке позволит избежать установки громоздких люстр, а также организовать хорошее освещение полок, ниш и даже мебели, что очень актуально для некоторых домашних помещений (ванной, детской, спальни, коридора и т.д.). Сегодня в качестве источника света в любых точечных светильниках часто используют светодиодные и галогеновые лампочки. Кроме низкого потребления электричества, такие лампочки имеют и другие преимущества использования:

• создают качественный световой поток;
• имеют длительный период службы;
• обладают отличными техническими характеристиками.

Здесь стоит заметить, что покупка светодиодной продукции обойдется в разы дороже, чем галогеновой. Но зато вы получаете максимальную экономию на потреблении электроэнергии, а также более продолжительный срок службы.

Разделение устройств, понижающих напряжение, по видам

Трансформаторы разделяют по конструктивным особенностям на 2 вида:

• Тороидальные, или электромагнитные – устаревший вариант, имеющий большие габариты и меньший коэффициент полезного действия (КПД). Этот вид для бытовых нужд уже практически не применяется;
• электронные (импульсные) устройства – компактные, лёгкие, с высоким процентом КПД, стремящимся к 100%.

Несмотря на то, что первые постепенно вытесняются вторыми во всех областях, не рассмотреть их будет ошибкой.

Тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт: устройство, схема

Довольно простое устройство, состоящее из двух катушек с различным количеством витков, установленных на одном стальном сердечнике. От разницы витков зависит изменение напряжения на выходе. Согласно законам физики, любой проводник, по которому протекает электрический ток, создаёт вокруг себя электромагнитное поле, которое усиливается при сматывании провода в катушку. Таким образом, ток, протекая по первичной катушке (на которую подаётся напряжение), создаёт сильное электромагнитное поле, передающееся через стальной сердечник на вторичную катушку, с которой напряжение снимается.

Китайские преобразователи могут быть довольно качественными
Важно! Без стального сердечника такое устройство работать не будет, даже если намотать вторичную катушку непосредственно на первичную. Более того, подобная попытка приведёт к отгоранию провода первичной катушки.. Ниже представлена схема простейшего тороидального трансформатора

Ниже представлена схема простейшего тороидального трансформатора.

Электронное устройство понижения напряжения бытовой сети

Схема электронного трансформатора 220 на 12 вольт более сложна,однако, принцип работы её тот же. В роли стального сердечника с большим количеством витков здесь выступает небольшое ферритовое кольцо с обмотками. Основная работа выполняется тиристорами (динисторами), различными ограничительными резисторами и транзисторами. С подробной схемой можно ознакомиться ниже.

Импульсные понижающие устройства имеют ряд преимуществ перед электромагнитными:

• малые габариты и вес;
• высокий КПД;
• минимальный нагрев, который совершенно незаметен при правильном вентилировании;
• долгий срок службы.

Важно! Несмотря на все преимущества импульсников, у них есть один недостаток – такой трансформатор нельзя включать в сеть без нагрузки. В случае подобного включения устройство быстро сгорает.

Понижаем постоянное напряжение

При конструировании электроники часто возникает необходимость понижения напряжения имеющегося блока питания. Мы также рассмотрим несколько типовых ситуаций.

Если вы работаете с микроконтроллерами – могли заметить, что некоторые из них работают от 3 Вольт. Найти соответствующие блоки питания бывает непросто, поэтому можно использовать зарядное устройство для телефона. Тогда вам нужно понизить его выход с 5 до 3 Вольт (3,3В). Это можно сделать, если опустить выходное напряжение блока питания путём замены стабилитрона в цепи обратной связи. Вы можете добиться любого напряжения как повышенного, так и пониженного – установив стабилитрон нужного номинала. Определить его можно методом подбора, на схеме ниже он выделен красным эллипсом.

А на плате он выглядит следующим образом:

На следующем видео автор демонстрирует такую переделку, только не на понижение, а на повышение выходных параметров.

На зарядных устройствах более совершенной конструкции используется регулируемый стабилитрон TL431, тогда регулировка возможна заменой резистора или соотношением пары резисторов, в зависимости от схемотехники. На схеме ниже они обозначены красным.

Кроме замены стабилитрона на плате ЗУ, можно опустить напряжение с помощью резистора и стабилитрона – это называется параметрический стабилизатор.

Еще один вариант – установить в разрыв цепи цепочку из диодов. На каждом кремниевом диоде упадёт около 0,6-0,7 Вольт. Так опустить напряжение до нужного уровня можно, набрав нужное количество диодов.

Часто возникает необходимость подключить устройство к бортовой сети автомобиля, оно колеблется от 12 до 14,3-14,7 Вольт. Чтобы понизить напряжение постоянного тока с 12 до 9 Вольт можно использовать линейный стабилизатор типа L7809, а, чтобы опустить с 12 до 5 Вольт – используйте L7805. Или их аналоги ams1117-5.0 или ams1117-9.0 или amsr-7805-nz и подобные на любое нужное напряжение. Схема подключения таких стабилизаторов изображена ниже.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно рассмотрены способы понижения напряжения:

Вот и все наиболее рациональные варианты, позволяющие понизить напряжение постоянного и переменного тока. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Расскажите друзьям!

Источник



Трансформатор: подберём или сами

Для сборки инвертора нам не хватает всего одного элемента схемы, выполняющего трансформацию низкого напряжения в высокое. Вы можете использовать трансформаторы из блоков питания персональных компьютеров и старых ИБП, их обмотки как раз рассчитаны на трансформацию 12/24–250 В и обратно, остаётся лишь правильно определить выводы.

И всё же лучше намотать трансформатор своими руками, благо что ферритовые кольца дают возможность сделать это самому и с любыми параметрами. Феррит обладает отличной электромагнитной проводимостью, а значит, потери при трансформации будут минимальными даже если провод намотан вручную и не плотно. К тому же вы легко рассчитаете необходимое количество витков и толщину провода по имеющимся в сети калькуляторам.

Перед намоткой кольцо сердечника нужно подготовить — снять надфилем острые кромки и плотно обмотать изолятором — стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем. Далее следует намотка первичной обмотки из толстого медного провода расчётного сечения. После набора нужного количества витков их необходимо равномерно распределить по поверхности кольца с равным интервалом. Выводы обмотки соединяются согласно схеме и изолируются термоусадкой.

Первичная обмотка покрывается двумя слоями лавсановой изоленты, затем наматывается высоковольтная вторичная обмотка и ещё один слой изоляции. Важный момент — мотать «вторичку» нужно в обратном направлении, иначе трансформатор работать не будет. В завершение к одному из отводов нужно припаять в разрыв полупроводниковый термопредохранитель, ток и температура срабатывания которого определяются параметрами провода вторичной обмотки (корпус предохранителя нужно плотно примотать к трансформатору). Сверху трансформатор обматывается двумя слоями виниловой изоляции без клейкой основы, конец закрепляется стяжкой или цианакрилатным клеем.

Разновидности преобразователей 12 на 220 вольт

Инверторы — устройства, позволяющие преобразовывать постоянные токовые величины, включая 12 В, в переменный ток с изменением уровня напряжения или без. Как правило, такие приборы являются генераторами периодического напряжения, приближенного к форме синусоиды.

Все выпускаемые в настоящее время преобразователи напряжения постоянных токовых величин могут быть представлены:

• регуляторами напряжения;
• преобразователями уровня напряжения;
• линейными стабилизаторами.

Самодельный преобразователь

Чисто теоретически, на выход можно получить любые токовые величины, регулируемые от нулевой отметки до максимальных значений. Чаще всего в качестве источника постоянного тока на 12 В используется стандартная аккумуляторная батарея. Существующие на сегодняшний день преобразователи отличаются по нескольким параметрам.

В зависимости от вида получаемой синусоиды:

• Приборы, создаваемые синусоиду нормального или постоянного вида, характеризуются функционированием без отклонений и соблюдением всех эксплуатационных параметров с высоким уровнем точности. Такие устройства используются в подключении любых электроприборов, которые работают в условиях напряжения 220 В.
• Приборы, создаваемые синусоиду модифицированного вида, характеризуются незначительными отклонениями в величине напряжения. Такие особенности не способны оказывать негативное воздействие на эксплуатационные качества стандартных бытовых устройств. Тем не менее, такое оборудование не применяется для подключения приборов, относящихся к категории сложной измерительной или медицинской техники.

В зависимости от показателей мощности:

• преобразователи с мощностью до 100 Вт не рассчитаны на слишком высокие нагрузки, поэтому являются оптимальным вариантом для питания зарядного устройства простого бытового прибора;
• преобразователи с мощностью в пределах от 100 Вт до 1,5 кВт. Такой тип устройств применяется преимущественно для питания простых приборов, подключаемых к бытовой электросети;
• преобразователи с мощностью выше 1,5 кВт позволяют обеспечивать питанием такие достаточно мощные бытовые приборы, включая микроволновую печь, утюги и объёмные мультиварки.

• устройства компактного типа, отличающиеся неприхотливостью к источнику питания, и функционирующие в условиях напряжения 12-50 В;
• устройства стационарного типа, обладающие чистым синусом и выдающие низковольтное напряжение 12-36 В;
• автомобильные устройства переносного типа, характеризующиеся работой в определенных устройствах.

При выборе модели преобразователя показателей напряжения рекомендуется приобретать прибор, имеющий некоторый запас по уровню мощности.

Преобразователи напряжения с 12 на 220 В выдают на выход стандартные показатели, соответствующие основным характеристикам домашней электросети, поэтому являются совместимыми с практически любыми бытовыми приборами.

Бестрансформаторное электропитание: возможные схематические решения

Микросхема линейного стабилизатора

Можно своими руками собрать простой драйвер (источник стабилизированного тока) на недорогой (0,3 $) микросхеме линейного стабилизатора LM317АMDT. На вход преобразователя DС-AC подается напряжение сети 220 В, 50 Гц.

Стабилизированное напряжение 12 В получается на ИМС с минимальным набором элементов в обвязке (в самом простом варианте используется только R1 и R2). Подбирая номинал резисторов, можно регулировать ток в нагрузке, при суммарном токе светодиодов до 0,3 А микросхема отлично работает без радиатора. Ниже приведена типовая схема устройства на микросхеме LM317:

Зарядное устройство

Самым бюджетным вариантом, безусловно, считается использование зарядного устройства (ЗУ) от сотового телефона. Плата зарядника имеет совсем небольшие габариты и подойдет для питания 12 В гаджета с мощностью ≤ P ном. блока питания. Необходимо только заменить в ней однополупериодный выпрямитель на выпрямитель с удвоенным напряжением (добавляется по одному диоду и конденсатору). После модернизации получаем искомые 12 вольт с током 0.5А и полноценной развязкой от сети.

В качестве альтернативы, не требующей вмешательства в конструкцию, можно к выходу ЗУ через переходник подключается повышающий DС-DС преобразователь напряжения (например, 2-х амперный, размером 30мм х 17мм х 14мм, стоимостью 1$) с USB-разъемом. Требуется только выставить подстроечным резистором требуемое напряжение 12 В и подключить преобразователь к гаджету или стационарному электроприемному устройству.