Convertizor 12v DC la 220v AC
Ing. I. MIHĂESCU
Montajul prezentat în continuare, alimentat de la o baterie de acumulatoare cu tensiunea de 12 V, debitează o tensiune de 220 V la o frecvenţă de 50 Hz, permiţînd utilizarea unor aparate sau motoare fără nici o reţinere.
Stabilitatea frecvenţei la 50 Hz este superioară montajelor de acest fel.
Puterea ce o pot furniza astfel de montaje este de ordinul a câtorva zeci de waţi, suficientă pentru scopurile amatorilor.
Acest tip de montaj - convertizorul - a apărut datorită faptului că în curent continuu transformatorul este inutilizabil. Singura soluţie de ridicare a valorii unei tensiuni continue constă în a transforma întâi această tensiune în tensiune alternativă şi a o trece printr-un transformator ridicător de tensiune.
Această operaţie, care pare la prima vedere foarte simplă în teorie, în practică se arată mai dificilă.
Schema prezentată în figura 1 rezumă afirmaţiile anterioare: întrerupătorul, dacă este manipulat repede, produce în primarul transformatorului o tensiune alternativă, dar nu sinusoidală, care va fi transformată într-o tensiune mai mare
Vs=n2*Vb/n1
Acest principiu foarte simplu a fost folosit înaintea apariţiei tranzistoarelor sub forma vibratoarelor mecanice, ce asigurau alimentarea cu tensiune anodică a aparatelor de radiorecepţie cu tuburi din baterii de acumulatoare.
Schema din figura 2 arată cum era construit un asemenea vibrator.
Un releu este alimentat în paralel cu primarul transformatorului.
Funcţionarea este similară cu a soneriei: în repaus înfăşurarea primară şi bobina releului primesc alimentare, imediat armătura este atrasă şi alimentarea sistemului întreruptă, aceasta permite eliberarea armăturii şi restabilirea circuitului electric ş.a.m.d.
La acest sistem frecvenţa semnalului este foarte instabilă, depinzînd de parametrii mecanici de la releu.
Prin contacte trece un curent foarte mare care poate produce distrugerea acestora.
Vibratorul mecanic a fost înlocuit la apariţia tranzistorului cu aşa-numitul convertizor static (fig. 3): în acest montaj un tranzistor de putere joacă rolul întrerupătorului din figura 1, un oscilator comandând perioadele de conducţie.
Un asemenea convertizor este aplicabil pentru puteri foarte reduse (waţi).
Pentru puteri mai mari şi cu un bun randament pot fi construite convertizoare cu ieşire simetrică de tipul arătat în fig. 4
Ideea funcţionării este identică, dar utilizăm două tranzistoare, care sînt alternativ în conducţie, cuplate la un transformator cu primarul simetric.
Dorind să obţinem o putere de 60 W la ieşirea convertizorului înseamnă că din baterie de 12 V vom extrage cel puţin 5A (trebuie ţinut cont de 5-8% (pierderi).
Aceasta arată că întrerupătorul din figurile 1-2 sau tranzistorul din fig.3 sau fig.4 trebuie să reziste la 5 A, avînd în acelaşi timp sarcină inductivă (primarul transformatorului).
Or, cînd spunem sarcină inductiva spunem apariţia unor supratensiuni şi deci tranzistoarele pe care le vom monta trebuie să reziste la tensiuni mari.
Vom calcula în continuare un convertizor ce va trebui să debiteze 50 W, care, prin dublarea tranzistoarelor de putere şi a puterii transformatorului, poate fi ridicat la 100 W.
Multe montaje de convertizoare chiar industriale nu au un oscilator pentru pilotarea tranzistoarelor de putere, utilizând principiul autooscilaţiei.
Această soluţie este economică, dar prezintă inconvenientul generării unei frecvente foarte instabile dependentă de sarcină.
Aceasta nu influenţează mult dacă alimentăm becuri sau un blitz, dar nu poate fi utilă la alimentarea unui motor, de exemplu pentru picup.
Montajul nostru este pilotat de un oscilator care furnizează 50 Hz cu o stabilitate pronunţată.
Schema bloc a convertizorului este prezentată în figura 5.
Se observă că oscilatorul şi defazorul sînt alimentate cu tensiune stabiliza de 5 V.
Impulsuri de 50 Hz în contrafază sînt aplicate apoi la două amplificatoare de putere.
Schema completă apare în fig.6
De la acumulator, printr-o siguranţă fuzibilă de 10 A, convertizorul primeşte alimentare.
Circuitul integrat IC1 de tip 7805 asigură o tensiune stabilizată de 5 V
În locul acestui circuit se poate construi un stabilizator cu componente discrete.
Principalul este ca IC2 şi IC3 să primească 5 V (cît mai stabil).
Prezenţa tensiunii de 5 V este indicată de o diodă LED
IC2 este un circuit integrat de tip 555 cu 8 terminale care lucrează ca oscilator cu frecvenţa de 100 Hz.
De la ieşirea acestuia semnalul este aplicat unui circuit integrat CDB474 (IC3), care produce o divizare cu 2 a semnalului.
De la ieşirile Q şi Q-negat se comandă amplificatoarele de putere pe cele două ramuri.
Tranzistoarele T1, sînt de tip BC107 (2N2222-2N2219), tranzistoarele T2, de tip BD136 - BD138-BD140, iar T3, sînt 2N3055 montate pe radiatoare de căldură.
Transformatorul este elementul cel mai greu de construit şi foarte important.
Aici trebuie ţinut cont că 2N3055 lucrează în regim de comutaţie, adică teoretic pe fiecare parte a primarului se aplică 12 V.
Dar tranzistoarele, oricât de bune ar fi, prezintă între colector şi emitor o cădere de tensiune (numită VCE saturaţie, în cataloage) de cîteva sute de milivolţi până la peste 1 V, funcţie de curentul de saturaţie.
Aceasta înseamnă că tensiunea reală aplicată transformatorului este mai mică de 12 V, ajungând în jur de 10 V. Deci transformatorul va trebui să aibă două înfăşurări de 10 V şi una de 220 V
Se ia un miez feromagnetic cu secţiunea de 10 cm pătraţi (tole E + I), în primar bobinându-se 2 x 50 spire CuEm D 1,5 mm, iar în secundar 1 210 spire CuEm D 0,35 mm.
Pe transformator se vor înfăşura întâi spirele pentru 10 V şi peste ele cele de 220 V; între înfăşurări se va pune pânză uleiată.
Cablajul imprimat este prezentat la scara 1/1 în fig.7, iar în fig.8 plantarea pieselor.
Dioda DR (15 A) este montată pentru protecţia montajului - la cuplarea greşită a acumulatorului dioda intră în conducţie, arde fuzibilul -, partea electronică nefiind afectată.
La montaj trebuie să se ţină seama că firele de alimentare trebuie să fie cu un cablu bifilar din sârmă liţată, iar rezistoarele de 33 ohm/5 W se vor monta la cîţiva milimetri de placă, să aibă un pic de aerisire.
După montarea tuturor pieselor revizuiţi dacă nu s-au strecurat erori de cablaj.
La cuplarea tensiunii, convertizorul trebuie să funcţioneze imediat, ultimul reglaj fiind stabilirea exactă a frecvenţei de 100 Hz la oscilator cu ajutorul unui frecvenţmetru.
Întreg montajul se introduce într-o cutie la care doi pereţi sînt radiatoare de căldură pentru 2N3055, iar în ceilalţi pereţi sînt prevăzute găuri de aerisire.
vizitări TEHNIUM 2/1984
stats electronice