Инвертор напряжения приведена схема 12 вольт постоянного тока в 220 вольт переменного тока. Предлагаемый вариант инвертор напряжения можно использовать для питания различных нагрузок мощностью до 120 ватт. Рассмотрим схему инвертора более подробно.
Задающий генератор инвертор напряжения выполнен на таймере типа NE555. Частота колебаний генератора определяется резисторами R2, R3, R4, R5 и конденсатором C1. Точное значение частоты, равное 100 Гц, устанавливается резистором R5. Импульсы с выхода микросхемы NE555 поступают на динамический вход JK-триггера CD4027.
Триггер включён делителем импульсов на два. На выходе Q и инверсное Q микросхемы присутствуют противофазные импульсы частотой 50 Гц. Для избегания возникновения сквозного тока через выходные ключи применяется узел, формирующий “мёртвое время” при переключении силовых ключей. Он выполнен на компараторе DA4.1. На неинвертирующий вход компаратора подаётся пилообразное напряжение с конденсатора С1.
На другой вход компаратора подаётся опорное напряжение. В результате на выходе DA4.1 формируются импульсы по длительности короче, чем на выходах DD1.1. Длительность этих импульсов можно регулировать с помощью резистора R14. С выходов микросхемы DD1.1 и выхода микросхемы DA4.1 импульсы поступают на входы элемента 2И-НЕ DD2.1. Только при совпадении высоких уровней напряжения на обоих входах элемента DD2.1 или DD2.2 на выходе одного из этих элементов появится низкий уровень напряжения, тогда транзистор VT1 или VT2 будет закрыт и базовым током через резистор R10 или R11 соответствующий транзистор VT3 или VT4 будет открыт.
Через одну из первичных полу обмоток потечёт ток, формирующий один полупериод выходного напряжения. В следующий полупериод откроется другой мощный транзистор и будет сформирован второй полупериод выходного напряжения. На второй половине компаратора и микросхемы JK-триггера собран узел индикации разряда аккумулятора. На неинвертирующий вход микросхемы DA4.2 подано опорное напряжение со стабилитрона VD5. На второй вход компаратора поступает напряжение с движка построечного резистора R20, который включён параллельно аккумулятору. При снижении напряжения ниже опорного микросхема DA4.2 переключиться и на выходе появится напряжение.
Вследствие этого, на выход JK-триггера запишется логическая единица и откроется транзистор VT5. Пьезоизлучатель со встроенным генератором подаст акустический сигнал. Резистором R20 устанавливается напряжение на аккумуляторе, при котором срабатывает сигнализация. Это напряжение должно быть в пределах 10,8…11,4 вольта.
Питание инвертор напряжения осуществляется стабильным напряжением, которое осуществляется стабилитроном VD3. Дроссель L1 защищает схему от импульсных помех. Конденсаторы C2, C4, C5, C6 фильтрующие по цепям питания. Диод VD4 защищает схему от обратной полярности ошибочно подключённого аккумулятора. При подключении аккумулятора инвертор заторможен. Чтобы запустить его, надо нажать кнопку S1.
Возможен случай, когда при подключении полностью заряженного аккумулятора сработает звуковой сигнал. При этом необходимо будет перемычку S кратковременно поставить в верхнее положение и затем вернуть назад. При этом JK-триггер сбросится в исходное состояние. Предохранитель FU1 защищает выходные транзисторы от чрезмерно больших токов и обратной полярности подключения аккумулятора.
В последнем случае откроются встроенные в транзисторы диоды и сгорит предохранитель. Светодиод HL1 служит для индикации подключения напряжения 12 вольт.
Несколько слов о мощных транзисторах VT3, VT4. В схеме необходимо использовать составные транзисторы с коэффициентом усиления не менее 750, импульсным током коллектора не менее 20 А, допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В, рассеиваемой мощности коллектора 125 Вт и встроенными диодами.
Из отечественных транзисторов вполне удовлетворяют такие древние как КТ827 с любым буквенным индексом. Но лучше применить 2Т827 – они имеет лучшие параметры. Также из отечественных подходят КТ8105, но найти их будет непросто, в отличие от зарубежных. Из импортных транзисторов можно использовать BDX63A, BDX65A, BDX67, BDX69, 2N6059, 2N6284, 2SD1460, MJ3521, MJ14035, MJ11032.
Предпочтение надо отдать транзисторам в металлическом корпусе, так как они лучше отводят тепло. Выходные транзисторы типа 2Т827 устанавливаются на ребристый теплоотвод размерами приблизительно 150х150 мм. При использовании транзисторов в пластмассовых корпусах, для длительной работы под нагрузкой придётся организовать обдув радиаторов. Номиналы резисторов R10, R11 указаны для случая, когда использованы транзисторы с минимальным коэффициентом усиления, когда же коэффициент усиления по току (по справочным данным) может достигать 3500 (при токе коллектора 20 А), то их необходимо увеличить для того, чтобы транзисторы глубоко не входили в насыщение.
Трансформатор можно намотать на магнитопроводе ШЛ 25х32 (применялся в трансформаторах ТН60). Первичная обмотка содержит 50+50 витков провода ПЭТВ-2,24. Вторичная обмотка содержит 1200 витков провода ПЭВ-2-0,55. При монтаже микросхем необходимо не допускать их перегрева, неиспользуемые выводы микросхемы CD4011 подключаются к общей шине. Пьезоизлучатель HA1 может быть типа KPX-1209. Следует учитывать, что скважность импульсов, протекающих по первичной обмотке трансформатора, больше двух, поэтому амплитудное значение тока несколько больше, чем в 1,41 раза действующего.
При наладке инвертор напряжения необходимо: контролируя ток, потребляемый от аккумулятора, напряжение на нагрузке, степень нагрева выходных транзисторов установить оптимальное “мёртвое время” с помощью резистора R14. К этой процедуре надо отнестись ответственно, так как для транзисторов КТ827 время рассасывания зарядов и время выключения составляют соответственно 4,5 и 6 мкс.
Для тех, кому не удастся найти составные транзисторы, можно заменить их согласно схеме, приведённой на рисунке.
Раньше аналогичные схемы применялись в составе электроудочек, в данное время можно от предлагаемой схемы запитывать маломощные коллекторные электродвигатели, паяльники мощностью до 100 Вт, светодиодные светильники, выполненные в корпусе ламп дневного света 80-ти ватт, и т.п., когда происходит перебой в централизованном энергоснабжении.