Convertidor de voltaje DIY de 12 a 220 y de 220 a 12 voltios

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Un inversor de voltaje para automóvil puede ser increíblemente útil a veces, pero la mayoría de los productos en las tiendas tienen una falla de calidad o no se ajustan a ellos en términos de potencia y no son baratos al mismo tiempo. Pero después de todo, el circuito inversor consta de las partes más simples, por lo tanto, ofrecemos instrucciones para ensamblar un convertidor de voltaje con nuestras propias manos..

Convertidor de voltaje DIY de 12 a 220 y de 220 a 12 voltios

Carcasa del inversor

Lo primero a considerar es la pérdida de conversión eléctrica, liberada en forma de calor en las teclas del circuito. En promedio, este valor es del 2 al 5% de la potencia nominal del dispositivo, pero este indicador tiende a aumentar debido a una selección incorrecta o al envejecimiento de los componentes..

La eliminación de calor de los elementos semiconductores es de vital importancia: los transistores son muy sensibles al sobrecalentamiento y esto se expresa en la rápida degradación de estos últimos y, probablemente, en su completa falla. Por esta razón, la base de la carcasa debe ser un disipador de calor, un radiador de aluminio..

Radiador para transistores

De los perfiles de radiador, un «cepillo para el cabello» común con un ancho de 80 a 120 mm y una longitud de aproximadamente 300 a 400 mm es muy adecuado. Los escudos de los transistores de efecto de campo se sujetan a la parte plana del perfil con tornillos, puntos de metal en su superficie posterior. Pero incluso con esto, no todo es simple: no debe haber contacto eléctrico entre las pantallas de todos los transistores del circuito, por lo tanto, el disipador de calor y los sujetadores están aislados con películas de mica y arandelas de cartón, mientras que se aplica una interfaz térmica a ambos lados de la junta dieléctrica con una pasta que contiene metal. .

Montaje del transistor en el radiador

Determinación de la carga y compra de componentes

Es extremadamente importante comprender por qué un inversor no es solo un transformador de voltaje, y también por qué existe una lista tan diversa de tales dispositivos. En primer lugar, recuerde que al conectar el transformador a una fuente de corriente continua, no obtendrá nada en la salida: la corriente en la batería no cambia la polaridad, respectivamente, el fenómeno de inducción electromagnética en el transformador está ausente como tal.

La primera parte del circuito inversor es un multivibrador de entrada que simula las oscilaciones de la red para realizar una transformación. Por lo general, se ensambla en dos transistores bipolares capaces de balancear interruptores de potencia (por ejemplo, IRFZ44, IRF1010NPBF o más potente, IRF1404ZPBF), para los cuales el parámetro más importante es la corriente máxima permitida. Puede alcanzar varios cientos de amperios, pero en general, solo necesita multiplicar el valor actual por el voltaje de la batería para obtener un número aproximado de vatios de potencia de salida sin tener en cuenta las pérdidas..

Convertidor de tensión basado en multivibradores y conmutadores de campo de potencia IRFZ44 Convertidor simple basado en conmutadores de campo de potencia y multivibradores IRFZ44

La frecuencia del multivibrador no es constante, calcularla y estabilizarla es una pérdida de tiempo. En cambio, la corriente en la salida del transformador se convierte de nuevo a corriente constante por medio de un puente de diodos. Dicho inversor puede ser adecuado para alimentar cargas puramente activas: lámparas incandescentes o calentadores eléctricos, estufas.

Sobre la base de la base resultante, puede recopilar otros circuitos que difieran en la frecuencia y pureza de la señal de salida. La selección de componentes para la parte de alto voltaje del circuito es más fácil de hacer: las corrientes aquí no son tan altas, en algunos casos el ensamblaje del multivibrador de salida y el filtro se puede reemplazar con un par de microcircuitos con el fleje apropiado. Los condensadores para la red de carga deben ser electrolíticos y para circuitos con un nivel de señal bajo – mica.

Convertidor de voltaje en el microcircuito K561TM2 Una versión del convertidor con un generador de frecuencia en microcircuitos K561TM2 en el circuito primario

También vale la pena señalar que para aumentar la potencia final no es necesario comprar componentes más potentes y resistentes al calor del multivibrador primario. El problema se puede resolver aumentando el número de circuitos convertidores conectados en paralelo, pero cada uno de ellos requerirá su propio transformador..

Diagrama de conexión en paralelo de los circuitos convertidores Opción con conexión en paralelo de circuitos

Luchando por una sinusoide: analizando circuitos típicos

Los inversores de voltaje se utilizan hoy en día en todas partes, tanto por los automovilistas que quieren usar electrodomésticos fuera de casa como por los residentes de hogares autónomos que funcionan con energía solar. Y en general, podemos decir que el ancho del espectro de colectores de corriente que se pueden conectar directamente depende de la complejidad del dispositivo convertidor..

Desafortunadamente, un «seno» puro está presente solo en la red eléctrica principal, es muy, muy difícil lograr la conversión de corriente continua en ella. Pero en la mayoría de los casos esto no es necesario. Para conectar motores eléctricos (desde un taladro hasta un molinillo de café), una corriente pulsante con una frecuencia de 50 a 100 hercios es suficiente sin suavizar.

Onda sinusoidal en un osciloscopio

ESL, lámparas LED y todo tipo de generadores de corriente (fuentes de alimentación, cargadores) son más críticos para la elección de la frecuencia, ya que es a 50 Hz donde se basa su esquema de funcionamiento. En tales casos, los microcircuitos, llamados generadores de impulsos, deben incluirse en el vibrador secundario. Pueden conmutar una carga pequeña directamente o actuar como «conductores» para una serie de interruptores de potencia del circuito de salida del inversor..

Pero incluso un plan tan astuto no funcionará si planea usar el inversor para proporcionar un suministro de energía estable a redes con una masa de consumidores diferentes, incluidas las máquinas eléctricas asíncronas. Aquí el «seno» puro es muy importante y solo los convertidores de frecuencia controlados digitalmente pueden hacer esto..

Transformador: recoger o usted mismo

Para el montaje del inversor, solo necesitamos un elemento de circuito que realice la transformación de baja tensión a alta tensión. Puede usar transformadores de fuentes de alimentación de computadoras personales y UPS antiguos, sus devanados solo están diseñados para la transformación de 12 / 24-250 V y viceversa, solo queda determinar correctamente las conclusiones.

Transformador de una fuente de alimentación de computadora

Y, sin embargo, es mejor enrollar el transformador con sus propias manos, ya que los anillos de ferrita permiten hacerlo usted mismo y con cualquier parámetro. La ferrita tiene una excelente conductividad electromagnética, lo que significa que las pérdidas de transformación serán mínimas incluso si el cable está enrollado a mano y no está apretado. Además, puede calcular fácilmente el número requerido de vueltas y el grosor del cable utilizando calculadoras disponibles en la red..

Anillo de ferrita para transformador

Antes de enrollar el anillo central, debe preparar: retire los bordes afilados con una lima y envuélvalos firmemente con un aislante: fibra de vidrio impregnada con pegamento epoxi. A esto le sigue el devanado del devanado primario de un alambre de cobre grueso de la sección transversal calculada. Después de marcar el número requerido de vueltas, deben distribuirse uniformemente sobre la superficie del anillo a intervalos iguales. Los terminales de bobinado están conectados según el diagrama y aislados con contracción térmica..

Bobinado del bobinado primario alrededor del anillo

El devanado primario se cubre con dos capas de cinta Mylar, luego se enrollan el devanado secundario de alto voltaje y otra capa de aislamiento. Un punto importante: debe enrollar el «secundario» en la dirección opuesta, de lo contrario, el transformador no funcionará. Finalmente, se debe soldar un fusible térmico semiconductor a una de las tomas, cuya corriente y temperatura de funcionamiento están determinadas por los parámetros del cable del devanado secundario (la caja del fusible debe estar firmemente atada al transformador). Desde arriba, el transformador se envuelve con dos capas de aislamiento de vinilo sin un respaldo adhesivo, el extremo se fija con una brida o pegamento de cianoacrilato.

Transformador casero confeccionado para el convertidor.

Instalación de radioelementos

Queda por montar el dispositivo. Dado que no hay tantos componentes en el circuito, pueden colocarse no en la placa de circuito impreso, sino mediante montaje en superficie con fijación al radiador, es decir, al cuerpo del dispositivo. Soldamos a las patas del pin con un cable de cobre de un solo núcleo de una sección transversal suficientemente grande, luego la unión se refuerza con 5-7 vueltas de cable de transformador delgado y una pequeña cantidad de soldadura POS-61. Una vez que la conexión se ha enfriado, se aísla con un tubo termorretráctil delgado.

Soldador y soldador POS-61

Los circuitos de alta potencia con circuitos secundarios complejos pueden requerir una placa de circuito impreso con transistores en una fila en el borde para una conexión libre al disipador de calor. Para la fabricación de un sello, es adecuado un laminado de fibra de vidrio con un espesor de lámina de al menos 50 micrones, pero si el recubrimiento es más delgado, refuerce los circuitos de bajo voltaje con puentes de alambre de cobre..

Tablero de grabado

Hacer una placa de circuito impreso en casa es fácil hoy en día: Sprint-Layout le permite dibujar plantillas de recorte para circuitos de cualquier complejidad, incluso para placas de doble cara. La imagen resultante se imprime con una impresora láser en papel fotográfico de alta calidad. Luego, la plantilla se aplica al cobre limpio y desgrasado, se plancha con una plancha, el papel se lava con agua. La tecnología se denominó «planchado con láser» (LUT) y se describe en la red con suficiente detalle..

Tablero estañado

Puede grabar los restos de cobre con cloruro férrico, electrolito o incluso sal de mesa, hay muchas formas. Después del grabado, el tóner pegado debe lavarse, perforar los orificios de montaje con un taladro de 1 mm y caminar por todas las pistas con un soldador (arco sumergido) para estañar el cobre de las almohadillas de contacto y mejorar la conductividad de los canales..

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