Практически вся бытовая аппаратура питается переменным током напряжением 220V. Это обстоятельство делает невозможным эксплуатацию электроаппаратуры в автомобиле или в месте, где временно или постоянно нет электросети, но есть доступ к автомобильному аккумулятору. Для питания аппаратуры на ~220V от автомобильной бортовой сети существуют так называемые «инверторы», — преобразователи постоянного тока 12V в переменный 220V. Здесь приводится краткое описание одного из таких устройств, вырабатывающего нестабильное переменное напряжение 220V при питании от источника постоянного тока напряжением 12V (автомобильный аккумулятор). Максимальная мощность нагрузки 30W, при такой нагрузке выходное напряжение снижается до 200V. На холостом ходу — 240V.
Этот инвертор можно успешно использовать для питания электробритвы, ЛДС, маломощного кипятильника, паяльника.
Принципиальная схема инвертора показана на рисунке. На логических элементах D1.1 и D1.2 сделан мультивибратор, генерирующий импульсы, частоту которых можно установить подстроечным резистором R2 (перед первым включением нужно проследить.
Принципиальная схема инвертора напряжения
Импульсы с выхода D1.2 частотой 100 Гц поступают на D-триггер D2.1, который создает на своих противоположных выходах противофазные импульсы частотой в два раза ниже частоты входной частоты, поступающей на вывод 3 D2.1. Входы R и S не используются, поэтому соответствующие им выводы 4 и 6 соединены с общим минусом.
На втором триггере микросхемы D2 (D2.2) собран квазисенсорный выключатель, переводящий схему в энергосберегающий (не рабочий) режим. Управление двумя кнопками S1 и S2, а конденсатор С3 предварительно устанавливает схему в выключенное состояние. Кнопки S1 и S2 без фиксации. Для выключения (перехода в энергосберегающий режим) нужно нажать S1. При этом на выходе D2.2 появляется логическая единица, которая закрывает элементы D1.3 и D1.4, и через них импульсы не проходят на транзисторы VT1 и VT2. Для включения нужно нажать S2. При этом на выходе D2.2 появляется логический ноль, который открывает элементы D1.3 и D1.4, и через них импульсы проходят на транзисторы VT1 и VT2. Транзисторы MJ3001 — это транзисторы Дарлингтона, то есть, в каждом из них не один, а два транзистора, включенных по составной схеме. Коэффициент передачи и входное сопротивление при включении по схеме с общим эмиттером транзистора Дарлингтона многократно выше обычного в аналогичных условиях. Это позволяет базовые цепи транзисторов вполне приемлемо согласовать с выходами логических инверторов КМОП.
В коллекторных цепях транзисторов включены две половины низковольтной обмотки трансформатора Т1. В качестве трансформатора Т1 используется готовый тороидальный силовой трансформатор мощностью 40W, с вторичной обмоткой на 18У с отводом от середины, который включен наоборот (как повышающий). В данной схеме можно использовать любой силовой трансформатор с аналогичными параметрами. Возможно применение и миниатюрного военного трансформатора на 400 Hz но нужно будет соответственно повысить частоту мультивибратора на D1.1-D1.2 и выходная частота будет 400 что может вызвать затруднения с питанием некоторых потребителей, предназначенных для работы именно на 50 Hz. Впрочем, если речь идет о кипятильнике и паяльнике — проблем не будет.
Светодиод HL1 служит индикатором питающего напряжения. R6 — варистор на 250У, он служит для защиты от высоковольтных выбросов, если такие возникнут.
На базы транзисторов поступают прямоугольные импульсы, они конечно сглаживаются на индуктивности обмоток трансформатора, но форма выходного напряжения все равно далека от синусоидальной. Поэтому прибор нежелательно использовать для питания аппаратов, критичных к форме питающего переменного напряжения. А так же, необходимо учитывать и нестабильность выходного напряжения, сильно зависящего от мощности нагрузки.
Налаживание заключается только в установке частоты выходного напряжения (50 подстройкой R2 (на выводе 10 D1.2 будет частота 100 Hz
Транзисторы необходимо поставить на радиаторы.
Монтаж в авторском варианте выполнен на готовой макетной печатной плате.
Автор: Юнусов А.Л.