7 простых инверторных схем, которые вы можете собрать дома

Эти 7 инверторных схем могут выглядеть простыми с их конструкцией, но способны обеспечить достаточно высокую выходную мощность и КПД около 75%. Узнайте, как построить этот дешевый мини-инвертор и малогабаритный Приборы 220В или 120В такие сверлильные станки, светодиодные лампы, лампы CFL, фен, мобильные зарядные устройства и т. д. через аккумулятор 12 В 7 Ач.

Что такое простой инвертор

Инвертор, который использует минимальное количество компонентов для преобразования 12 В постоянного тока в 230 В переменного тока, называется простым инвертором. Свинцово-кислотная батарея на 12 В является наиболее стандартной формой батареи, которая используется для работы таких инверторов.

Начнем с самого простого из списка, в котором используются пара транзисторов 2N3055 и несколько резисторов.

1) Простая схема инвертора на транзисторах с перекрестной связью

В статье рассматриваются вопросы детали конструкции мини-инвертора. Прочтите, чтобы узнать о процедуре построения базового инвертора, который может обеспечивать достаточно хорошую выходную мощность, но при этом очень доступный и элегантный.

В Интернете и электронных журналах может быть огромное количество схем инвертора. Но эти схемы зачастую представляют собой очень сложные и высокотехнологичные инверторы.

Таким образом, у нас нет выбора, кроме как просто задаваться вопросом, как построить инверторы мощности, которые могут быть не только простыми в сборке, но также недорогими и высокоэффективными в работе.

Принципиальная схема инвертора от 12 до 230 в

На этом ваш поиск такой схемы заканчивается. Описанная здесь схема инвертора, пожалуй, самая маленькая по количеству компонентов, но при этом достаточно мощная, чтобы удовлетворить большинство ваших требований.

Порядок строительства

Для начала убедитесь, что для двух транзисторов 2N3055 установлены подходящие радиаторы. Его можно изготовить следующим образом:

• Отрежьте два листа алюминия по 6/4 дюйма каждый.

• Согните один конец листа, как показано на схеме. Просверлите отверстия подходящего размера на изгибах, чтобы его можно было надежно закрепить на металлическом шкафу.
• Если вам сложно изготовить этот радиатор, вы можете просто приобрести его в местном электронном магазине, показанном ниже:

• Также просверлите отверстия для установки силовых транзисторов. Отверстия диаметром 3мм, типоразмер ТО-3.
• Плотно закрепите транзисторы на радиаторах с помощью гаек и болтов.
• Подключите резисторы перекрестной связью непосредственно к выводам транзисторов в соответствии с принципиальной схемой.
• Теперь присоедините радиатор, транзистор, резистор в сборе ко вторичной обмотке трансформатора.
• Закрепите всю схему вместе с трансформатором внутри прочного, хорошо вентилируемого металлического корпуса.
• Смонтируйте выходные и входные гнезда, держатель предохранителя и т. Д. Снаружи шкафа и подключите их соответствующим образом к схемному узлу.

После того, как установка радиатора будет завершена, вам просто нужно соединить несколько резисторов высокой мощности и 2N3055 (на радиаторе) с выбранным трансформатором, как показано на следующей схеме.

Полная схема подключения

После завершения вышеуказанной проводки пора подключить его к батарее 12 В 7 Ач с лампой на 60 Вт, прикрепленной к вторичной обмотке трансформатора. При включении в результате будет мгновенное освещение груза с поразительной яркостью.

Здесь ключевым элементом является трансформатор, убедитесь, что трансформатор действительно рассчитан на 5 ампер, иначе вы можете обнаружить, что выходная мощность намного меньше ожидаемой.

Я могу сказать это по своему опыту, я построил это устройство дважды, один раз, когда я учился в колледже, и второй раз недавно, в 2015 году. Хотя я был более опытным во время недавнего предприятия, я не мог получить ту потрясающую мощность, которая у меня была. приобрел от моего предыдущего агрегата. Причина была проста: предыдущий трансформатор представлял собой надежный, изготовленный по индивидуальному заказу трансформатор 9-0-9В на 5 ампер, по сравнению с новым, в котором я, вероятно, использовал ложно рассчитанный 5 ампер, что на самом деле было всего 3 ампер на его выходе.

Список деталей

Для строительства вам потребуются всего несколько следующих компонентов:

• R1, R2 = 100 Ом. / 10 Ватт намотанного провода
• R3, R4 = 15 Ом / 10 Ватт ПРОВОДНОЙ НАВИВКИ
• Т1, Т2 = 2Н3055 СИЛОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ (МОТОРОЛА).
• ТРАНСФОРМАТОР = 9-0-9 Вольт / 8 ампер или 5 ампер.
• АВТОМОБИЛЬНЫЙ АККУМУЛЯТОР = 12 Вольт / 10 Ач
• АЛЮМИНИЕВЫЙ РАДИАТОР = ОТРЕЗАТЬ ПО ТРЕБУЕМОМУ РАЗМЕРУ.
• ВЕНТИЛИРУЕМЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ШКАФ = СООТВЕТСТВУЕТ РАЗМЕРАМ ВСЕГО УЗЛА

Видео тестовое доказательство

Как это проверить?

• Тестирование этого мини-инвертора выполняется следующим методом:
• Для тестирования подключите лампу накаливания мощностью 60 Вт к выходному разъему инвертора.
• Далее подключаем полностью заряженный Автомобильный аккумулятор 12 В к его клеммам питания.
• Лампа мощностью 60 Вт должна сразу же ярко загореться, указывая на то, что инвертор работает нормально.
• На этом конструирование и тестирование схемы инвертора завершено.
• Я надеюсь, что из приведенных выше обсуждений вы, должно быть, четко поняли, как построить инвертор, который не только прост в сборке, но и очень доступен каждому из вас.
• Его можно использовать для питания небольших электроприборов, например паяльник , Лампы CFL, небольшие переносные вентиляторы и т. Д. Выходная мощность будет около 70 Вт и зависит от нагрузки.
• КПД этого инвертора составляет около 75%. Устройство может быть подключено к аккумуляторной батарее вашего автомобиля, когда вы находитесь на улице, так что проблема с переносом дополнительной батареи устранена.

Схема работы

Функционирование этой схемы мини-инвертора довольно уникально и отличается от обычных инверторов, в которых для питания транзисторов используется каскад дискретного генератора.

Однако здесь две секции или два плеча схемы работают в регенеративном режиме. Это очень просто и можно понять по следующим пунктам:

Две половины схемы, независимо от того, насколько они совпадают, всегда будут иметь небольшой дисбаланс в параметрах, окружающих их, таких как резисторы, Hfe, витки обмотки трансформатора и т. Д.

Из-за этого обе половинки не могут проводить вместе одновременно.

Предположим, что верхние полупроводниковые полупроводники проводят первыми, очевидно, что они будут получать свое напряжение смещения через нижнюю половину обмотки трансформатора через R2.

Однако в тот момент, когда они насыщаются и проводят полную проводку, все напряжение батареи передается через их коллекторы на землю.

Это высасывает любое напряжение через R2 к их базе, и они немедленно прекращают проводить.

Это дает возможность нижним транзисторам проводить и цикл повторяется.

Таким образом, вся цепь начинает колебаться.

Базовые эмиттерные резисторы используются для фиксации определенного порогового значения для их разрыва проводимости, они помогают установить базовый опорный уровень смещения.

Приведенная выше схема была вдохновлена ​​следующим дизайном Motorola:

ОБНОВИТЬ: Вы также можете попробовать это: Схема 50-ваттного мини-инвертора

Форма выходного сигнала лучше, чем прямоугольная (разумно подходит для всех электронных устройств))

Конструкция печатной платы для описанной выше простой схемы инвертора 2N3055 (компоновка со стороны дорожек)

2) Использование IC 4047

Как показано выше, простой, но полезный маленький инвертор может быть построен на одной микросхеме IC 4047 . IC 4047 - это универсальный генератор с одиночной интегральной схемой, который обеспечивает точные периоды включения / выключения на своих выходных контактах №10 и №11. Частоту здесь можно определить, точно рассчитав резистор R1 и конденсатор C1. Эти компоненты определяют частоту колебаний на выходе ИС, которая, в свою очередь, устанавливает выходную частоту 220 В переменного тока этой схемы инвертора. Он может быть установлен на 50 Гц или 60 Гц в зависимости от индивидуальных предпочтений.

Аккумулятор, МОП-транзистор и трансформатор можно модифицировать или модернизировать в соответствии с требуемой выходной мощностью инвертора.

Для расчета значений RC и выходной частоты см. паспорт микросхемы

Результаты видео теста

3) Использование IC 4049

Детали контакта IC 4049

В этой простой схеме инвертора мы используем одну микросхему IC 4049, которая включает 6 НЕ ворота или 6 инверторов внутри . На диаграмме выше N1 ---- N6 обозначают 6 вентилей, которые сконфигурированы как каскады генератора и буфера. Вентили НЕ N1 и N2 в основном используются для каскада генератора, C и R можно выбрать и зафиксировать для определения частоты 50 Гц или 60 Гц в соответствии со спецификациями страны.

Остальные вентили с N3 по N6 настраиваются и конфигурируются как буферы и инверторы, так что конечный результат приводит к генерации чередующихся импульсов переключения для силовых транзисторов. Конфигурация также гарантирует, что никакие вентили не останутся неиспользованными и простаивающими, что в противном случае может потребовать, чтобы их входы были терминированы отдельно по линии питания.

Трансформатор и аккумулятор могут быть выбраны в соответствии с требованиями к мощности или характеристиками мощности нагрузки.

На выходе будет чисто прямоугольная волна.

Формула для расчета частоты имеет следующий вид:

f = 1 / 1.2RC,

где R будет в Омах, а F в Фарадах

4) Использование IC 4093

Детали контакта IC 4093

Очень похоже на предыдущий инвертор с логическим элементом НЕ, простой инвертор на основе логического элемента И-НЕ, показанный выше, может быть построен с использованием одной микросхемы 4093. Ворота с N1 по N4 означают 4 ворот внутри IC 4093 .

N1 подключен как схема генератора для генерации необходимых импульсов 50 или 60 Гц. Они соответствующим образом инвертируются и буферизируются с использованием оставшихся вентилей N2, N3, N4, чтобы, наконец, передать переменную частоту переключения между базами силовых BJT, которые, в свою очередь, переключают силовой трансформатор с поставленной скоростью для выработки необходимых 220 В или 120 В. Переменный ток на выходе.

Хотя здесь подойдет любая ИС логического элемента NAND, рекомендуется использовать IC 4093, поскольку в ней есть функция триггера Шмидта, которая обеспечивает небольшую задержку при переключении и помогает создать своего рода мертвое время на коммутационных выходах, гарантируя, что устройства питания никогда не включались вместе даже на долю секунды.

5) Еще один простой инвертор с затвором NAND, использующий полевые МОП-транзисторы

В следующих параграфах объясняется еще одна простая, но мощная схема инвертора, которую может создать любой энтузиаст электроники и использовать для питания большинства бытовых электроприборов (резистивных нагрузок и нагрузок SMPS).

Использование пары МОП-транзисторов влияет на мощный отклик схемы, состоящей из очень небольшого количества компонентов, однако конфигурация прямоугольной волны действительно ограничивает использование устройства во многих полезных приложениях.

Вступление

Может показаться, что вычисление параметров MOSFET потребует нескольких сложных шагов, однако, следуя стандартному дизайну, заставить эти замечательные устройства действовать определенно легко.

Когда мы говорим о схемах инвертора, включающих выходы мощности, полевые МОП-транзисторы обязательно становятся частью конструкции, а также основным компонентом конфигурации, особенно на выходных концах схемы.

Инверторные схемы являются фаворитами для этих устройств, мы будем обсуждать одну из таких конструкций, включающую полевые МОП-транзисторы для питания выходного каскада схемы.

Обращаясь к схеме, мы видим очень простую конструкцию инвертора, включающую каскад генератора прямоугольной формы, буферный каскад и выходной каскад мощности.

Использование одной ИС для генерации требуемых прямоугольных волн и для буферизации импульсов, в частности, упрощает конструкцию, особенно для начинающих энтузиастов электроники.

Использование вентилей NAND IC 4093 для схемы генератора

IC 4093 - это ИС триггера Шмидта с четырьмя вентилями И-НЕ, одиночная И-НЕ подключена как нестабильный мультивибратор для генерации базовых прямоугольных импульсов. Номинал резистора или конденсатора может быть отрегулирован для получения импульсов частотой 50 или 60 Гц. Для приложений 220 В необходимо выбрать вариант 50 Гц, а для версий на 120 В. - 60 Гц.

Выход из вышеупомянутого каскада генератора связан с еще парой Вентили NAND используются в качестве буферов , выходы которого в конечном итоге оканчиваются затвором соответствующих полевых МОП-транзисторов.

Два логических элемента И-НЕ соединены последовательно, так что два МОП-транзистора получают поочередно противоположные логические уровни от каскада генератора и поочередно переключают полевые МОП-транзисторы для создания желаемых индукций во входной обмотке трансформатора.

Переключение Mosfet

Вышеупомянутое переключение полевых МОП-транзисторов направляет весь ток батареи внутрь соответствующих обмоток трансформатора, вызывая мгновенное повышение мощности на противоположной обмотке трансформатора, где в конечном итоге выводится выход на нагрузку.

Полевые МОП-транзисторы способны выдерживать ток более 25 ампер, а их диапазон довольно велик, поэтому они подходят для управления трансформаторами с различными характеристиками мощности.

Это просто вопрос модификации трансформатора и батареи для создания инверторов разных диапазонов с разной выходной мощностью.

Список деталей для указанной выше принципиальной схемы инвертора на 150 Вт:

• R1 = 220K, необходимо установить для получения желаемой выходной частоты.
• R2, R3, R4, R5 = 1К,
• Т1, Т2 = IRF540
• N1 — N4 = IC 4093
• C1 = 0,01 мкФ,
• C3 = 0,1 мкФ

TR1 = входная обмотка 0-12 В, ток = 15 А, выходное напряжение в соответствии с требуемыми характеристиками

Формула для расчета частоты будет идентична описанной выше для IC 4049.

f = 1 / 1.2RC. где R = R1 установленное значение, а C = C1

6) Использование IC 4060

Если у вас есть одна микросхема 4060 в вашем электронном мусорном ящике, а также трансформатор и несколько силовых транзисторов, вы, вероятно, готовы создать свою простую схему инвертора мощности с использованием этих компонентов. Базовая конструкция предлагаемой схемы инвертора на основе IC 4060 может быть представлена ​​на диаграмме выше. Концепция в основном та же, мы используем IC 4060 как генератор , и настроить его выход на создание поочередного включения / выключения импульсов через транзисторный каскад инвертора BC547.

Так же, как IC 4047, IC 4060 требует внешних RC-компонентов для настройки своей выходной частоты, однако выход IC 4060 ограничен 10 отдельными выводами в определенном порядке, при этом выходная частота генерируется со скоростью, вдвое превышающей его предыдущая распиновка.

Хотя вы можете найти 10 отдельных выходов с удвоенной частотой по выводам IC, мы выбрали контакт № 7, поскольку он обеспечивает самую быструю частоту среди остальных и, следовательно, может выполнять это, используя стандартные компоненты для RC-сети. которые могут быть легко доступны вам независимо от того, в какой части земного шара вы находитесь.

Для расчета значений RC для R2 + P1 и C1 и частоты вы можете использовать формулу, описанную ниже:

Или другой способ - воспользоваться следующей формулой:

f (osc) = 1 / 2.3 x Rt x Ct

Rt в Ом, Ct в фарадах

Более подробную информацию можно получить из этой статьи

Вот еще одна интересная идея инвертора DIY, которая чрезвычайно надежна и использует обычные детали для создания конструкции инвертора большой мощности и может быть повышена до любого желаемого уровня мощности.

Давайте узнаем больше об этом простом дизайне

7) Простейший инвертор на 100 Вт для новичков

Рассмотренная в этой статье схема простого инвертора на 100 Вт может считаться наиболее эффективной, надежной, простой в сборке и мощной конструкцией инвертора. Он эффективно преобразует любые 12 В в 220 В, используя минимум компонентов.

Вступление

Идея была опубликована много лет назад в одном из журналов по электронике Elecktor, я представляю ее здесь, чтобы вы все могли создать и использовать эту схему для своих личных приложений. Узнаем больше.

Предлагаемая простая схема инвертора на 100 ватт была опубликована довольно давно в одном из электронных журналов elektor, и, на мой взгляд, эта схема - одна из лучших схем инвертора, которую вы можете получить.

Я считаю его лучшим, потому что конструкция хорошо сбалансирована, хорошо рассчитана, использует обычные детали, и если все сделано правильно, то сразу заработает.

Эффективность этой конструкции составляет около 85%, что хорошо, учитывая простой формат и низкую стоимость.

Использование нестабильного транзистора в качестве генератора 50 Гц

По сути, вся конструкция построена на нестабильном каскаде мультивибратора, состоящем из двух маломощных транзисторов общего назначения BC547, а также связанных частей, состоящих из двух электролитических конденсаторов и некоторых резисторов.

Этот этап отвечает за генерацию основных импульсов 50 Гц, необходимых для запуска инвертора.

Вышеуказанные сигналы находятся на низких текущих уровнях и, следовательно, их необходимо поднять до более высоких уровней. Это делается с помощью транзисторов драйвера BD680, которые по своей природе являются дарлингтонскими.

Эти транзисторы получают маломощные сигналы 50 Гц от транзисторных каскадов BC547 и поднимают их при более высоких уровнях тока, чтобы их можно было подать на выходные транзисторы.

Выходные транзисторы представляют собой пару 2N3055, которые получают усиленный ток в своих базах от вышеупомянутого каскада драйвера.

Транзисторы 2Н3055 как силовой каскад

Таким образом, транзисторы 2N3055 также работают с высоким уровнем насыщения и высоким током, который попеременно накачивается в соответствующие обмотки трансформатора и преобразуется в необходимые 220 В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора.

Перечень деталей для описанной выше простой схемы инвертора мощностью 100 Вт

• R1, R2 = 27K, 1/4 Вт 5%
• R3, R4, R5, R6 = 330 Ом, 1/4 Вт 5%
• R7, R8 = 22 ОМА, ТИП НАВИВКИ ПРОВОДА 5 Вт
• C1, C2 = 470 нФ
• Т1, Т2 = BC547,
• T3,T4 = BD680, OR TIP127
• Т5, Т6 = 2N3055,
• D1, D2 = 1N5402
• ТРАНСФОРМАТОР = 9-0-9В, 5 АМП
• АККУМУЛЯТОР = 12В, 26Ач,

Радиатор для T3 / T4 и T5 / T6

Характеристики:

1. Выходная мощность: 100 Вт при использовании одиночных транзисторов 2n3055 на каждом канале.
2. Частота: 50 Гц, прямоугольная волна,
3. Входное напряжение: 12 В при 5 А для 100 Вт,
4. Выходное напряжение: 220 В или 120 В (с некоторыми корректировками)

Из приведенного выше обсуждения вы можете почувствовать себя полностью осведомленным о том, как построить эти 7 простых схем инвертора, сконфигурировав данную базовую схему генератора с каскадом BJT и трансформатором и включив очень обычные части, которые могут быть уже у вас или доступны. утилизируя старую собранную печатную плату.

Как рассчитать резисторы и конденсаторы для частот 50 или 60 Гц

В этой схеме инвертора на основе транзистора конструкция генератора построена с использованием транзисторной нестабильной схемы.

В основном резисторы и конденсаторы, связанные с базами транзисторов, определяют частоту выхода. Хотя они правильно рассчитаны для получения частоты приблизительно 50 Гц, если вам также интересно настроить выходную частоту в соответствии с собственными предпочтениями, вы можете легко сделать это, рассчитав их с помощью этого Калькулятор транзисторного нестабильного мультивибратора.

Универсальный двухтактный модуль

Если вы заинтересованы в достижении более компактной и эффективной конструкции с использованием простой двухтактной конфигурации с двухпроводным трансформатором, вы можете попробовать следующие несколько концепций.

В первом ниже используется IC 4047, а также пара полевых МОП-транзисторов с каналом p и n:

Если вы хотите использовать какой-либо другой каскад осциллятора в соответствии с вашими предпочтениями, в этом случае вы можете применить следующий универсальный дизайн.

Это позволит вам интегрировать любой желаемый каскад генератора и получить требуемый двухтактный выход 220 В.

Кроме того, он также имеет встроенную ступень зарядного устройства с автоматическим переключением.

Преимущества простого двухтактного инвертора

Основными преимуществами этой универсальной конструкции двухтактного инвертора являются:

• В нем используется 2-проводный трансформатор, что делает конструкцию очень эффективной с точки зрения размера и выходной мощности.
• Он включает в себя переключение с зарядным устройством, которое заряжает батарею при наличии сети, а во время сбоя сети переключается в инверторный режим, используя ту же батарею для выработки намеченных 220 В от батареи.
• Он использует обычные p-канальные и N-канальные MOSFET без каких-либо сложных схем.
• Он дешевле в сборке и более эффективен, чем аналог центрального смесителя.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ МОП-транзистора с вытяжной муфтой, который будет взаимодействовать с любой желаемой схемой осциллятора

Для продвинутых пользователей

Выше было объяснено несколько простых схем инверторов, однако, если вы думаете, что они для вас довольно обычны, вы всегда можете изучить более сложные конструкции, представленные на этом веб-сайте. Вот еще несколько ссылок для справки:

Больше проектов инверторов для вас с полной онлайн-справкой!

• 7 лучших модифицированных схем инвертора
• 5 лучших инверторных схем на базе IC 555
• Цепи инвертора SG3525