PRZETWORNICA NAPICIA 12VDC/220VAC O MOCY250W.

Zaprojektowana przetwornica jest ukadem umoliwiajcym zasilanie urzdzewymagajcych zasilania 220V AC w warunkach awarii sieci energetycznej lub wsytuacjach gdzie brak jest do niej dostpu. Zalety przetwornicy doceni osobyspdzajce wakacje pod namiotem czy na biwaku.

Przetwornica zostaa sprawdzona praktycznie i wsppracowaa prawidowo znastpujcymi odbiornikami:

odbiorniki telewizyjne oraz radiowe, arwki, wietlwki, pompy cyrkulacyjne pieca CO, elektronarzdzia (wiertarki, szlifierki), komputery, zasilacze.

ZASADA DZIAANIASchemat ideowy przetwornicy przedstawia Rys.1. Napicie 220VAC uzyskano

dziki przemiennemu kluczowaniu uzwoje transformatora TS1. Jako klucze pracujdwa tranzystory mocy MOSFET z kanaem typu n T2 oraz T3. Tranzystory testerowane s bezporednio przez ukad scalony US3 (SG 3524). Ukad ten jestscalonym generatorem PWM zaprojektowanym z myl do wykorzystania wprzetwornicach napicia. Czstotliwo przy jakiej pracuje prawidowo jest doszeroka i zawiera si w przedziale od 10 Hz do 300 kHz.

W przypadku opisywanej tutaj przetwornicy czstotliwo ta wynosi 50Hz, czyliodpowiada czstotliwoci pracy sieci energetycznej. Czstotliwo ta ustalana jest zapomoc elementw C6 i R15. Moliwo regulacji szerokoci impulswgenerowanych przez ukad US3 zostaa wykorzystana do stabilizacji napiciawyjciowego 220VAC.

Jeden z obwodw stabilizacji napicia stanowi elementy D6, D7 oraz dzielnikrezystancyjny R12 i R13, z ktrego sygna napiciowy trafia na wejcie wzmacniaczabdu (kocwka IN-) ukadu US3. Napicie to jest porwnywane z odpowiedniopodzielonym napiciem odniesienia dostpnym na kocwce Vref. Pozwala to nadostrojenie si generatora do napicia wystpujcego na zaciskach akumulatora.

Drugi obwd stabilizacji stanowi elementy D8, R6, PR1, US2, R7, R8, oraz C4,ktre s odpowiedzialne za dostarczenie sygnau zwrotnego, proporcjonalnego donapicia panujcego na wyjciu przetwornicy.

Przetwornica pozbawiona stabilizacji dawaaby napicie wyjciowe zalene odmocy obcienia oraz stopnia rozadowania akumulatora. Napicie to wahaoby si wgranicach od 170V~ do 270V~. Dziki wspomnianym obwodom stabilizacji, napiciena wyjciu przetwornicy praktycznie w kadych warunkach powinno wynosi 220 V~.Zakadajc najbardziej niekorzystn sytuacj, jak moe by czciowe rozadowanieakumulatora oraz obcienie przetwornicy pen moc 250 W napicie na wyjciu niepowinno spa poniej 220 V~.

Tranzystory kluczujce T2 oraz T3 s blokowane pojemnociami C8 i C9,ktrych zadaniem jest zmniejszenie impulsw przepiciowych powstajcych wmomencie wyczania kluczy T2 i T3. Dodatkowym zabezpieczeniem s takeistniejce w strukturach tranzystorw MOSFET diody wsteczne.

Przy obcieniach przetwornicy moc rzdu 200W czy 250W, przez tranzystorykocowe pyn znaczne prdy. Mog one spowodowa wzrost temperatury zcz doniebezpiecznie wysokiej temperatury. Dlatego te, przetwornica zostaa wyposaonaw ukad aktywnego chodzenia. Jeli temperatura radiatora osignie 40C (co wprzyblieniu oznacza, e temperatura struktury wynosi 70C) rezystancja czujnikatemperatury ktrym jest termistor PTC wzronie. Spowoduje to, e komparatorUS5 zmieni stan wyjciowy na przeciwny, wysterowywujc tym samym tranzystor T4w ktrego obwodzie kolektora umieszczono wentylator chodzcy, zamocowany naradiatorze.

Ukad przetwornicy zabezpieczono przed niewaciwym podczeniembiegunw akumulatora. Zabezpieczenie to zostao zrealizowane za pomoc diody D1w ukadzie sterowania przekanika PK1. Obwd ten suy take jako zabezpieczenieprzed nadmiernym rozadowaniem akumulatora. Jeli warto wejciowego napiciazasilajcego spadnie poniej 10,5 V na kocwce 6 US1 pojawi si napiciezasilania, powodujc tym samym zablokowanie pracy tranzystora T1, a wkonsekwencji rozczenie stykw przekanika PK1.

Dioda D5 sygnalizuje prac przetwornicy, natomiast D4 informuje o tym, iakumulator jest nadmiernie rozadowany.

wiadomie zrezygnowano tutaj z ukadu zabezpieczenia przetwornicy przedprzecieniem, gdy w wikszoci przypadkw ukad pracuje tylko z jednymobcieniem, ktrego moc jest dobrana odpowiednio. Natomiast zabezpieczenieprzed zwarciem w postaci bezpiecznikw B1 i B2 powinno by wystarczajce.

MONTA ORAZ URUCHOMIENIE UKADU

UWAGA!! Przetwornica wytwarza napicie zmienne 220V, ktre jest taksamo niebezpieczne dla ycia i zdrowia jak napicie sieci energetycznej.Dlatego uruchomienia ukadu naley dokona z zachowaniem szczeglnejostronoci. Najlepiej w obecnoci drugiej osoby, ktra jest w stanie wyczyurzdzenie i udzieli pierwszej pomocy.

Ukad przetwornicy zmontowano na jednej pytce drukowanej, ktr pokazanona Rys.2. Rozmieszczenie elementw przedstawia Rys.3.

Tranzystory kluczujce T2 oraz T3 nie s montowane na pytce leczzamontowane na odpowiednim radiatorze i poczone z transformatorem.Bezporednio na radiatorze zamontowano take termistor PTC. Podobnie sytuacjawyglda jeli chodzi o bezpieczniki B1 i B2, ktre s dostpne z zewntrz.

Przetwornica zbudowana ze sprawnych elementw powinna pracowa od razupo doczeniu akumulatora. Caa regulacja ukadu sprowadza si do odpowiedniegoustawienia potencjometrw PR1 oraz PR2. Przy pomocy PR1 ustawiamy na wyjciuprzetwornicy napicie o wartoci 220V~. Warto w tym miejscu zwrci uwag naproblem prawidowego pomiaru wartoci skutecznej napicia 220V~ z przetwornicy.Poniewa przebieg na wyjciu nie jest sinusoidalny lecz zbliony do prostoktnego,

niektre przyrzdy mog le odczytywa warto skuteczn napicia wyjciowego.Dlatego do pomiaru tego napicia najlepiej wykorzysta miernik wyposaony wprzetwornik "True RMS", lub te skorzysta z oscyloskopu.

Drugi potencjometr PR2 ustawi tak, aby przy temperaturze radiatora ok. 40Cpracowa wentylator.

Uyty transformator to transformator toroidalny o dwch napiciachsymetrycznych 10 V (uzwojenie wtrne) oraz jednym 220 V (uzwojenie pierwotne).Przetwornica bez obcienia winna pobiera prd ok. 300mA. Jeli pobierany prdjest duo wyszy moe to wiadczy o niesymetrii uzwoje transformatora TS1 lub ornym czasie otwarcia tranzystorw-kluczy T2, T3.

Na koniec par sw na temat wsppracy przetwornicy z akumulatorem.Dobierajc akumulator do przetwornicy naley zwrci szczegln uwag na dwaparametry. Pierwszy z nich to maksymalny prd pobierany z akumulatora, ktryzaley od mocy urzdzenia zasilanego przez przetwornic. Kade 10 W obcieniaprzetwornicy oznacza pobr prdu 1A z akumulatora. Drugim elementem jestpojemno akumulatora. Czas pracy przetwornicy musi uwzgldnia ten wanyparametr akumulatora.

Wykaz elementw

Rezystory: Kondensatory: Pprzewodniki:R1 470 C1 100 F /16V US1 - LM741R2 1 k C2 220 F/16V US2 CNY17R3 10 k C3 100 nF US3 SG3524R4 820 C4 47 F/16V US5 LM741R5 1 k C5 4,7 F T1 BC308R6 130 k C6 100 nF/63V T2 IRFP 240R7 5,1 k C7 100 nF /400V T3 IRFP 240R8 2 k C8 100 nF /100V T4 BC 337R9 2 k C9 100 nF /100V D1 1N4007R10 2 k D2 Dioda Zenera C10VR11 4,7 k D3 1N4007R12 10 k D4 LED (czerwona)R13 5,1 k D5 LED (zielona)R14 6,8 k D6 1N4007R15 130 k D7 1N4007R16 6,8 k D8 1N4007R17 2 k D9 1N4007R18 10k D10 1N4007R19 10k D11 1N4007R20 10 kR21 10 kPR1 220 kPR2 10 k

Inne elementy:PK1 RM 83ZB1 30A (samochodowy)B2 T2A/250VTS1 Usec=2x10V, Upri=220V, P=250VAPTC Termistor 10kW WycznikM Wentylator 12VDC

Rysunki

Rysunek 1. Schemat ideowy przetwornicy.

Rysunek 2. Obwd drukowany.

Rysunek 3. Rozmieszczenie elementw.