Napetostni pretvornik od 12 do 220 V se uporablja tam, kjer je treba električne naprave, ki porabijo standardni omrežni tok, priključiti na vir izmenične napetosti. V mnogih primerih to omrežje ni na voljo. Uporaba avtonomnega bencinskega generatorja zahteva skladnost s pravili za njegovo vzdrževanje: stalno spremljanje nivoja delovnega goriva, prezračevanje. Uporaba pretvornikov skupaj z avtomobilskimi baterijami vam omogoča, da rešite problem na najboljši način.
Vsebina
Namen in načelo delovanja
Kaj je napetostni pretvornik. To je ime elektronske naprave, ki spreminja velikost vhodnega signala. Uporablja se lahko kot naprava za dvig ali znižanje. Vhodna napetost po pretvorbi lahko spremeni tako svojo velikost kot frekvenco.Takšne naprave, ki spreminjajo enosmerno napetost (pretvorijo jo) v izhodni signal izmeničnega toka, se imenujejo pretvorniki.
Napetostni pretvorniki se uporabljajo tako kot samostojna naprava, ki oskrbuje porabnike z izmenično energijo, in so lahko del drugih izdelkov: sistemov in brezprekinitvenih napajalnikov, naprav za dvig enosmerne napetosti na zahtevano vrednost.
Pretvorniki so napetostni generatorji harmoničnih nihanj. Vir enosmernega toka z uporabo posebnega krmilnega vezja ustvari način periodičnega preklapljanja polarnosti. Posledično se na izhodnih kontaktih naprave, na katero je priključena obremenitev, generira signal izmenične napetosti. Njegovo vrednost (amplituda) in frekvenco določajo elementi pretvorniškega vezja.
Krmilna naprava (krmilnik) nastavi preklopno frekvenco vira in obliko izhodnega signala, njegovo amplitudo pa določajo elementi izhodne stopnje vezja. Ocenjeni so za največjo moč, ki jo bo obremenitev črpala iz tokokroga izmeničnega toka.
Krmilnik se uporablja tudi za krmiljenje velikosti izhodnega signala, kar dosežemo z nadzorom trajanja impulzov (povečanje ali zmanjševanje njihove širine). Informacije o spremembah vrednosti izhodnega signala pri obremenitvi vstopijo v krmilnik skozi povratno vezje, na podlagi katerega se v njem ustvari krmilni signal za shranjevanje potrebnih parametrov. Ta tehnika se imenuje signali PWM (impulzno širinsko modulacijo).
V vezjih izhodnih ključev napetostnega pretvornika 12 V se lahko uporabljajo močni kompozitni bipolarni tranzistorji, polprevodniški tiristorji in tranzistorji na polju. Krmilna vezja so izvedena na mikrovezjih, ki so naprave, pripravljene za uporabo s potrebnimi funkcijami (mikrokrmilniki), posebej zasnovane za takšne pretvornike.
Krmilno vezje zagotavlja zaporedje delovanja tipk za zagotavljanje izhoda pretvornika s signalom, ki je potreben za normalno delovanje potrošniških naprav. Poleg tega mora krmilno vezje zagotoviti simetrijo polovičnih valov izhodne napetosti. To je še posebej pomembno za vezja, ki na izhodu uporabljajo povišane impulzne transformatorje. Zanje je videz komponente konstantne napetosti, ki se lahko pojavi, ko je simetrija porušena, nesprejemljiva.
Obstaja veliko možnosti za izdelavo tokokrogov napetostnega pretvornika (VIN), vendar se od njih razlikujejo 3 glavne:
- IN breztransformatorski most;
- transformator IN z nevtralno žico;
- mostno vezje s transformatorjem.
Vsak od njih najde uporabo na svojem področju, odvisno od uporabljenega vira energije in zahtevane izhodne moči za porabnike. Vsak od njih mora biti opremljen z elementi zaščite in signalizacije.
Podnapetostna in prenapetostna zaščita vira DC določa območje delovanja pretvornikov "na vhodu". Za normalno delovanje potrošniške opreme je potrebna zaščita pred visoko in nizko izhodno napetostjo. Območje delovanja je nastavljeno glede na zahteve uporabljene obremenitve.Te vrste zaščite so reverzibilne, to je, ko se parametri opreme povrnejo v normalno stanje, se lahko delo obnovi.
Če se zaščita izklopi zaradi kratkega stika v bremenu ali prekomernega povečanja izhodnega toka, je potrebna temeljita analiza vzrokov tega dogodka, preden nadaljujete z uporabo opreme.
12V pretvornik je najprimernejši za ustvarjanje lokalnega električnega omrežja. Prisotnost velikega števila avtomobilov in 12V DC baterij omogoča njihovo uporabo za potrebe uporabnikov. Takšna omrežja je mogoče ustvariti na različnih mestih, začenši z lastnim avtomobilom. So mobilni in niso odvisni od parkirišča.
Sorte pretvornikov od 12 do 220 voltov
Preprosti pretvorniki od 12 do 220 so zasnovani za porabnike nizke energije. Zahteve za kakovost izhodne napajalne napetosti in obliko signala so nizke. Njihova klasična vezja ne uporabljajo mikrokrmilnikov PWM. Multivibrator, sestavljen na logičnih elementih IN-NE, generira električne impulze s frekvenco ponovitve 100 Hz. D-flip-flop se uporablja za ustvarjanje protifaznega signala. Frekvenco glavnega oscilatorja deli z 2. Na direktnem in inverznem sprožilnem izhodu se generira protifazni signal v obliki pravokotnih impulzov.
Ta signal preko vmesnih elementov na logičnih elementih NE nadzoruje izhodnega vezja pretvornika, zgrajenega na ključnih tranzistorjih. Njihova moč določa izhodno moč pretvornikov.
Tranzistorji so lahko sestavljeni bipolarni in poljski. Tokokrogi ponora ali kolektorja vključujejo polovico primarnega navitja transformatorja. Njegovo sekundarno navitje je zasnovano za izhodno napetost 220 V.Ker je flip-flop delil frekvenco multivibratorja 100 Hz z 2, bo izhodna frekvenca 50 Hz. Takšna vrednost je potrebna za napajanje velike večine gospodinjske električne in radijske opreme.
Vsi elementi vezja se napajajo iz akumulatorja vozila, z dodatnimi elementi za stabilizacijo in zaščito pred visokofrekvenčnimi motnjami. Pred njimi je zaščitena tudi sama baterija.
V vezjih preprostih pretvornikov niso predvideni elementi zaščite in avtomatskega krmiljenja. Frekvenca izhodnega signala je določena z izbiro kapacitivnosti kondenzatorja in upornosti upora, vključenega v vezje glavnega oscilatorja. Kot najpreprostejša zaščita pred kratkim stikom v bremenu se v tokokrogu avtomobilskega akumulatorja, ki napaja vezje, uporablja varovalka. Zato je vedno treba imeti na voljo rezervni komplet varovalk.
Močnejši sodobni pretvorniki DC-to-AC so izdelani po drugih shemah. Krmilnik PWM nastavi način delovanja. Določa tudi amplitudo in frekvenco izhodnega signala.
Pretvorniško vezje 2000 W (12 V+220 V+2000 W) uporablja vzporedno povezavo močnostnih aktivnih elementov v svojih izhodnih stopnjah za pridobitev zahtevane izhodne moči. S tem vezjem se seštejejo tokovi tranzistorjev.
Toda bolj zanesljiv način za povečanje parametra moči je kombinacija več pretvornikov DC / DC kot vhodnega signala skupnega pretvornika DC / AC (enosmerni / izmenični tok), katerega izhod se uporablja za priključitev močne obremenitve.Vsak od DC/DC pretvornikov je sestavljen iz pretvornika z izhodom transformatorja in usmernika za to napetost. Na izhodnih sponkah je konstantna napetost okoli 300 V. Vsi so na izhodu povezani vzporedno.
Iz enega pretvornika je težko dobiti več kot 600 W moči. Celotno vezje naprave napaja napetost baterije.
Takšna vezja so opremljena z vsemi vrstami zaščite, vključno s toplotno zaščito. Temperaturni senzorji so nameščeni na površini radiatorjev izhodnih tranzistorjev. Ustvarjajo napetost glede na stopnjo ogrevanja. Naprava za prag ga primerja s tistim, ki je nastavljena v fazi načrtovanja, in izda signal za zaustavitev naprave z ustreznim alarmom. Vsaka vrsta zaščite je opremljena s svojo signalno napravo, pogosto zvočno.
Dodatno prisilno hlajenje se uporablja tudi s pomočjo zračnega hladilnika, vgrajenega v ohišje, ki se samodejno vključi v delovanje na ukaz ustreznega toplotnega senzorja. Poleg tega je ohišje samo po sebi zanesljiv hladilno telo, saj je izdelano iz valovite kovine.
Glede na valovno obliko izhodne napetosti
Enofazne napetostne pretvornike lahko razdelimo v dve skupini:
- s čistim sinusnim valom na izhodu;
- z modificiranim sinusnim valom.
V pretvornikih prve skupine visokofrekvenčni pretvornik ustvarja konstantno napetost. Njegova vrednost je blizu amplitude sinusnega signala, ki ga je treba dobiti na izhodu naprave.V premostitvenem vezju je komponenta, ki je po obliki zelo blizu sinusoidi, ločena od te enosmerne napetosti z impulzno-širinsko modulacijo krmilnika in nizkoprepustnega filtra. Izhodni tranzistorji se v vsakem polciklu večkrat odprejo za čas, ki se spreminja glede na harmonično zakonodajo.
Čisti sinusni val je potreben za naprave, ki imajo na vhodu transformator ali motor. Glavni del sodobnih naprav omogoča napajanje z napetostjo, katere oblika je približno podobna sinusoidi. Posebno nizke zahteve postavljajo izdelki s stikalnimi napajalniki.
Transformatorske naprave
Napetostni pretvorniki lahko vsebujejo transformatorje. V inverterskih vezjih sodelujejo pri delovanju glavnih blokirnih oscilatorjev, ki generirajo impulze, ki so po obliki blizu pravokotne. Kot del takšnega generatorja se uporablja impulzni transformator. Njena navitja so povezana tako, da ustvarjajo pozitivno povratno informacijo, kar ima za posledico ustvarjanje neublaženih nihanj.
Magnetno vezje (jedro) je izdelano iz zlitine z visoko zmogljivostjo magnetnega polja. Zaradi tega transformator deluje v nenasičenem načinu. Te lastnosti imajo različne vrste ferita, permaloja.
Multivibratorji so zamenjali generatorje za blokiranje transformatorjev. Uporabljajo sodobno elementno bazo in imajo večjo frekvenčno stabilnost v primerjavi s predhodniki. Poleg tega se v multivibratorskih vezjih spreminjanje delovne frekvence generatorja doseže na preprost način.
V sodobnih modelih pretvornikov transformatorji delujejo v izhodnih stopnjah.Preko izhoda iz sredine primarnega navitja do kolektorjev ali odtokov tranzistorjev, ki se uporabljajo v njih, se napaja napajalna napetost iz baterije. Sekundarna navitja so izračunana z uporabo transformacijskega razmerja za izmenično napetost 220 V. Ta vrednost se uporablja za napajanje večine domačih porabnikov.
Podobni članki:
