Заказать
Наш опрос

Стал ли сайт Вам полезным?

Просмотреть результаты

Loading ... Loading ...

Преобразователь 12-220В для аварийного питания.

Дело было вечером, делать было есть чего, если бы не одно «но» – наглухо вырубило свет. Прямо как у Владимира Семеновича – «реле там с ячейкой шалят».

Полазил по сусекам, нашел старый огарок свечи. У нас ведь как заведено – креститься только после первого раската, до этого ни в коем случае низзя, шабат-с. Ну и понятное дело, свечек в доме нет, есть фонарик с полусевшим аккумулятором (нада зарядить фонарик…там кажись аккум сел месяц назад… да, завтра точно надо заряди… хр-хр-хррррррррр…) и мобилка с 27% заряда (хр-хрррррр… и мобилку завтра тоже…. хрррррр…).

Короче, представьте себе ситуацию – зима, вьюга, суббота, дача, 10 вечера, до ближайшего магазина километров 10 в райцентр, и не факт что он работает – а тут сука мааахонький такой огарочек свечи в 6 сантиметров.

И фонарик с севшей батареей.

Приехали. Не, ну зачем в выходные отключать, йопт? Я в воскресенье уеду в город, отрубайте с понедельника хоть на неделю.

Конец был прост – пришел тягач, а в нем был трос, а в нем был врач – пел как-то под семиструнную гитару все тот же Владимир Семенович. В моем случае свет таки дали, через двое суток, а я твердо решил замутить себе что-то такое, что позволит в чрезвычайных ситуациях «засветить» хотя бы одну энергосберегающую лампочку.

Для начала полазил по инету на предмет решить эту проблему.  Что нам предлагают – преобразователь 12/220В. 500 Вт за 500-600 гривен. Хм. Как бы такая мощность особо не нужна, ибо 500 Вт – это 500/12= примерно 42 ампера потребляемого тока… Да и нету там 500 Вт – это импульсная мощность, в итоге такой инвертор вырубается по защите уже при 250 Вт. Но при отключении света вряд ли кому-то придет в голову пользоваться болгаркой или дрелью – можно потерпеть. Холодильник от этого не запитаешь – ему нужна чистая синусоида, а в этом китайчуде – модифицированная (прямоугольная). Мотор отопительного котла тоже их не переваривает. Инверторы с чистой синусоидой – от 200 баксов нормальный, как бы многовато для чисто включить лампочку.

Да и потом – китайский инвертор в 500 (1000, 2000, 3000) Ватт при питании от штатного автомобильного аккумулятора в 12В 45-50А красиво выглядит только на фото

В реале все не так радужно, как кажется. Значит так, на фото – 2 кВт тепловентилятор, и 2000 Вт – строительный фен. Ну ладно, пусть и то, и то работает на половине мощности. Получается 2000Вт/12В – 166,6А потребляемого тока.

167 ампер от обычного автомобильного аккумулятора при нагрузке в 2кВт!!! При этом аккумулятор емкостью 50А, не тяговый, а стартерный, т.н. «пусковой», способен мгновенно отдать под 300А пускового тока, но не рассчитанный на длительную отдачу такого тока. И хватит его скорей всего минут на 10- 15. После чего ресурс его можно смело делить на 2, ибо что там с намазкой на пластинах будет – непонятно.

- Так ведь можно завести двигатель, и в этом случае аккумулятор не сядет – вся работа будет от генератора! – скажет дотошный читатель. Так-то оно так, но здесь есть еще один момент, который нужно учитывать – максимальный ток генератора. Так как я инженер, то привык оперировать сухими цифрами и фактами, а они как известно – вещь упрямая.

Давайте считать. Максимальный ток генератора ВАЗ 2109 – 70А (у Таврии, Москвича и прочее – 65А). На заведенном движке реле-регулятор держит напряжение в среднем 13.6В. В итоге максимум что можно взять от генератора – 70А*13.6В = 952 Вт. Ну то есть почти киловатт.

Но здесь есть одно «но» – генератор выдаст свою номинальную мощность только при соответствующих оборотах, где-то от 2000 до 2500 оборотов. А на холостом ходу 900 оборотов. При включении ближнего света у многих обороты ХХ просаживаются, а ведь две лампочки ближнего света потребляют только 110 Вт (2*55Вт), а это 110/13.8=8А тока от генератора, на котором написано «70А». То есть хотим получить киловатт – ложим на педаль газа кирпич, и гоняем машину на ХХ при оборотах 2500. Ну а за выжать 2 кВт мощности от авто речь уже не идет.

Прикольно, да?

Следовательно, покупка инвертора выше 500 Вт, если Вы планируете его питать от штатного аккумулятора авто (пусть даже и с заведенным двигателем) – тупо деньги на ветер. Не ведитесь на яркие этикетки «1000 Вт», «2000 Вт» или даже «6000 Вт» – все это маркетинговая уловка продавцов. Нет, возможно инвертор и выдаст 6 кВт, но аккумулятора при токе 6000Вт/12В=500 А хватит минуты на полторы, или того меньше.

Для таких применений отлично подходят тяговые гелевые аккумуляторы. Но минуточку – аккумулятор гелевый, б/у, с заявленной емкостью 190А и ресурсом процентов 60 от этой емкости стоит порядка 2500 грн (90 баксов в ценах конца 2018 года), а преобразователь такой мощности с модифицированной синусоидой – 1500 гривен (54 бакса). Итого – 4000 гривен. Нафиг, ибо за 3000 гривен уже можно взять бензиновый генератор честной мощностью 1500 Вт. Но это для тех, кому нужно реально резервное питание, а мне всего-навсего лампочку зажечь.

Короче, подключать мощность выше 500 Вт от 12-ти вольтового аккумулятора – это верх глупости. А как тогда? – спросит любопытный читатель? А вот так – юзать 24 или 48 Вольт. Откуда? Два или четыре последовательных аккумулятора, и несколько солнечных панелей с контроллером МРРТ для их заряда. Впрочем, это уже совсем другая история – нам бы хотя бы лампочку зажечь, а то свечка он уже совсем догорела.

Потом уже через некоторое время инете наткнулся на вот такую вот китайскую приблуду. Производитель обещает преобразователь из 12 в 220 мощностью 40 Вт.

На Алиэкспресс такие платы от 2 до 3 баксов. Так как надо было срочно, нашел в Днепре человека, и за 100 грн купил у него эту плату.

По результатам исследований выяснилось, что ейная схемотехника – старый добрый двухтактный преобразователь с самовозбуждением и насыщающимся трансформатором. Подробно описан в «Источники электропитания РЭА» под редакцией Г.С. Найвельта, М: Радио и связь, 1986, стр. 350. Примерная схема сего чуда

Причем на выходе у нее частота порядка 32 кГц, энергосберегайки от такой частоты не работают, ибо у них по входу диодный мост, а он для такой частоты не предназначен – в итоге одна пыхнула сразу на столе от сквозняка в диодном мосту. Поэтому на плате стоит дополнительно 4 диода, которые на выходе дают порядка 230В постоянного напряжения, чего немножко мало для лампы – ей нужно 220 * √2 = 310В постоянки. Нет, она конечно горит, но процентов на 70 от ее мощности. Ну почему китайцы в этой плате намотали так трансформатор – ума не приложу. Домотать не получится – окно трансформатора намотано под завязку. Следовательно, абсолютно бесполезная игрушка.

Кроме этого, схема ужасно слабая – две лампы суммарной мощностью 10+4=14 Вт не потянула – генерация срывается. Нагрузил одной лампой на 10 Вт – биполяры ужасно греются. По осциллографу куча переходных процессов при переключении транзисторов, КПД схемы в итоге на лампе 10Вт вышло что-то около 83%, остальное уходит в тепло. Пришлось выпаивать транзюки и ставить их на радиатор от БП компа. Ну хоть как-то работает. Уже что-то.

Полазил еще в инете, нашел простейшую схему на двух транзисторах. Вот такую -

Собрал – запустилась сразу. Транзисторы горячие, при нагрузке 10 Вт за 5 минут радиатор от БП компа нагревается до 60 градусов – рукой не возьмешься. Оно и не мудрено – через переход Э-Б транзистора КТ814 идет ток фактически КЗ, который ограничен только внутренним сопротивлением БЭ и КЭ обоих транзисторов. Не годится.

Решил делать самостоятельно. Стало вырисовываться ТЗ. Мощность – до 100Вт с головой. 100Вт/12В=8.33А потребляемого тока, это примерно 4,5-5 часов работы на максимуме мощности от штатного автомобильного аккумулятора. Мне нужно запитать лампочку на 10 Вт – чтобы было возможно книжку почитать. Что еще? Зарядить мобилку? Там потребление по выходу 5.2В х 1А-5.2 Вт мощности. Что еще? Телек. О! Телек было бы неплохо. Имеем 28 дюймов плазму на кухне, она потребляет 45Вт – с головой. В зале стоит 32 дюйма, он потребляет 65 Вт, плюс 5Вт приставка Т2, итого 70Вт. 70/12=5.8А потребляемого тока от аккумулятора – больше 7 часов работы от автомобильного аккумулятора. Уже неплохо, можно перед сном пару часов телек посмотреть.

Итак. ТЗ такое.

Входное напряжение - 12В.

Мощность – 100Вт – для моих нужд под резервное питание – за глаза.

Выход – 220В. Здесь без вариантов. Чай не в Америке с ее 110В живем.

КПД – побольше, побольше – дольше протянет аккумулятор.

Размеры  – поменьше. Зачем? Хм, а интересная штука – можно летом на ночную рыбалку взять, возле палатки лампочку повесить, все же 10Вт это не налобный фонарик.

Корпус – только изоляционный. Никаких железных корпусов от старых комповых БП и прочего – там внутри, на минуточку, 220В все-таки. А таскать эту штуку я планирую в том числе и на природу.

Потребление – вот здесь у меня задача получить только освещение и при необходимости зарядить мобилку. Нафиг телек, нафиг холодильник, нафиг тостер с микроволновкой. Нормальный блин свет под потолком и мобилку. Все!

В итоге после длительного мозгового штурма родился небольшой маленький преобразователь напряжения в вот таком вот симпатичном корпусе

Чисто случайно нашел его в продаже за 85 гривен. Понравилось то, что в нем уже есть встроенная розетка – не нужно ничего химичить или извращаться, типа этого:

Из схемы удалось выжать порядка 80-100Вт (больше импульсный трансформатор по габаритам в корпус не влазит), ШИМ на основе легендарной T494. Короче, классика жанра. При этом полевики до 50Вт почти не греются, при максимальной нагрузке – нагрев до 45 градусов, что потянуло минимальный размер радиатора. В случае 10-Ваттной лампочки все до ужаса холодное – при мигрени можно ко лбу прикладывать – вот вам и вторая выгода (с) :)

Схем в инете полно, легко гуглится по запросу «Преобразователь из 12 в 220 на TL494″. Нужно только хорошо рассчитать и намотать импульсный трансформатор, с чем у меня проблем нет.

Вместо TL949 применил более доступную KA7500, а вместо IRFZ44N (Vdss = 55 В; Rds = 0.0175 Ом; ID 49 А) поставил более навороченные IRFZ3205 (VDSS = 55V; RDS(on) = 0.008 Ω; ID = 110A).

По программе Старичка рассчитал железо для трансформатора. Вышел на сердечник Е25/13/11. Единственное что первичку намотал 4+4 витка 2-мя проводами 0.63 - все, что было доступно под рукой. Вторичка 110 витков проводом 0.315.

Можно еще уменьшать габариты, повышая частоту, но в спичечный коробок я впихнуть не планировал, да и незачем – в этот корпус все отлично становится.

Но самое интересное – КПД от 97 до 98%!!! Так как запитывать все это я планирую от небольшого УПСового аккумулятора 12В 7.2 или 9 А*ч, то для меня минимальное потребление и максимальное КПД – это значит, что на одном заряде я могу проработать дольше. Входное напряжение – 12В, но схема легко пересчитывается и под 24, и под 48 (при необходимости).

Пока все это собрано на отладочной плате. По результатам испытаний.

Вход – 12В. Выход – 220. КПД – 97%. Ток потребления светодиодной лампы 10Вт – 0.85-0.87А, что в итоге при работе от УПСового аккумулятора на 7А*ч даст время непрерывной работы 7/0,85=8 часов, а от автомобильного аккумулятора – 45/0,85=53 часа, что в итоге больше двух суток непрерывной работы – хе-хе, неплохо.

Если кого заинтересует – пишите комментарии, возможно, сделаю под заказ. Ориентировочная цена – 250 грн (9 баксов), шнур и крокодилы (или разъем в прикуриватель по желанию) в комплекте.

Комментарии (5) на “Преобразователь 12-220В для аварийного питания.”

  • Никита:

    купил бы, но 250 грн как бы 100вт мощности дорого

  • Primus:

    Дорого? Ну давайте считать.
    Корпус – 85 грн.
    Полевики 3205 – 2 шт *13 грн=26 грн.
    ШИМ 494 – 9.8 грн.
    Каркас и железо – 8+7=15.
    Печатная плата – гривен 25.
    Крокодилы – 2 шт х 7.5 – 15 грн.
    Провод длиной 1 м – 3 грн.
    Итого – 178 грн.
    Плюс рассыпуха для обвязки – гривен 10. Плюс обмоточный провод для намотки трансформатора, плюс майларовая лента для изоляции (гривен 220 за 66 метров).
    В итоге себестоимость этого всего – в районе 200 грн.
    А теперь давайте прикинем – намотать транс, спаять – ну пусть 3-4 часа. Чистой прибыли – 50 гривен за 4 часа или 12.5 грн в час – извините, я охранником в АТБ больше заработаю.
    Поэтому Вы правы – девайс под заказ делаться не будет, не выгодно. Не сомневаюсь, что у Вас золотые руки, и Вы не боитесь их запачкать.
    Удачи в самостоятельном изготовлении!

  • Primus:

    Да, забыл написать, что конечно же гораздо дешевле купить на ОЛХ за 500 грн инвертор на 500ВА (вольт-ампер), который по-сути ватт на 300 чистой мощностью, и который будет использоваться раз в год на 2 часа, и мощностью которого Вы не сможете воспользоваться в полной мере, потому что все равно будете подключать к нему только одну-две лампочки или зарядку к мобилке по причине того, что холодильник он чисто физически не потянет.
    Хе-хе-хе ))))))))))))

  • Максим:

    Виталий, а такую штуку для питания холодильника сможете сделать?

  • Primus:

    Максим, добрый день, нет.
    Холодильнику нужна именно чистая синусоида, «эта штука» может запитать только устройства с импульсными блоками питания, которым по-сути пофиг форма входного сигнала – они все равно выпрямляют ее, а уже затем из +310В импульсный блок питания делает нужные напряжения.
    Фактически, современные девайсы с импульсными блоками можно тупо питать постоянкой +310В.
    Для холодильников, котлов и прочего у меня на столе лежит прототип преобразователя с чистой синусоидой на PIC684, но как обычно, руки до него слишком коротки (не доходят :) )

Оставить комментарий

*