Как получить напряжение в 12 вольт из 220 вольт: описание популярных способов понижения напряжения

Схемы преобразователей из 12 в 5 вольт

Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью микросхемы

Для питания большинства приборов из категории дополнительной авто-электроники требуется 5 вольт.

Штатный преобразователь, как правило, смонтирован в разъёме, подключаемом в прикуриватель.

Это напряжение можно получить из 12 вольт постоянного тока с помощью простых схем, в основе которых лежит тот или иной стабилизатор напряжения.

Для нормальной работы стабилизатора необходимо обеспечить ему теплоотвод. При перегреве ощутимо снижается выходной ток, а в конечном итоге стабилизатор попросту сгорит. Входное напряжение не должно превышать 15 вольт.

Для схемы также понадобятся конденсаторы 0,33 мкФ и 0,1 мкФ на 16 вольт.

В первую очередь стоит вспомнить нашего старого советского друга — «кренку», а точнее — её модификации КР142ЕН5А (2 Ампера) и КР142ЕН5А (1,5 Ампера).

Вместо «кренки» можно взять зарубежный аналог: — А7805Т — KIA7805 — L7805CV — LM7805

Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью транзистора

Эта схема на транзисторе не самая простая в производстве, но при этом самая простая в функциональности. Не защищена от короткого замыкания, от перегрева, что, собственно и является её основным недостатком.

Актуальность этой схемы можно отнести к еще тем временам, когда не существовало микросборок (микросхем), преобразователей.

Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью микросхемы с ШИМ

Кратко расскажем о широтно-импульсной модуляции. Вся ее суть сводится к тому, что питание осуществляется не постоянным током, а импульсами. Частота импульсов и их диапазон подбирается таким образом, чтобы питающая нагрузка воспринимала питание, как постоянный ток, то есть не было отклонений.

Итак, приводим схему для преобразователя с 12 на 5 вольт с использованием ШИМ.

Вот так выглядит её интегральное исполнение:

Подводя итог о преобразователе напряжения с 12 на 5 вольт

Все схемы и варианты преобразователей, про которые мы вам рассказали в этой статье, имеют право на жизнь. Самый простой вариант с резистором будет незаменим для тех случаев, когда вам необходимо подключить что-то маломощное и не требующее стабилизированного напряжения. Скажем пару светодиодов, подключенных последовательно. Второй вариант будет уместен тогда, когда преобразователь вам нужен уже сейчас, а времени или возможности, сходить в магазин, нет. Найти транзистор и стабилитрон можно практически в любой технике под списание.

Применение микросхем — один из наиболее распространенных вариантов.

Дополнительная справка: как должно подключаться питание к USB разъемам, будь то mini, micro разъемы.

Собираем преобразователь

Берем макетную плату.

Устанавливаем трансформатор на нее. Выбираем резистор в 1 килоом. Вставляем его в отверстия платы, рядом с трансформатором. Загибаем выводы резистора так чтобы соединить их с соответствующими контактами трансформатора. Припаиваем его. Удобно при этом закрепить плату в каком ни будь зажиме, как на фото, чтобы не возникала проблема недостающей «третьей руки». Припаянный резистор. Лишнюю длину вывода обкусываем. Плата с обкусанными выводами резистора. Дальше берем транзистор. Устанавливаем его на плату с другой стороны трансформатора, так как на скриншоте (расположения деталей я подобрал так, чтобы было удобнее их соединять согласно принципиальной схеме). Изгибаем выводы транзистора. Припаиваем их. Установленный транзистор. Берем диод. Устанавливаем его на плату параллельно транзистору. Припаиваем. Наша схема готова.

Припаиваем провода для подключения постоянного напряжения (DC input). И провода для съема пульсирующего высокого напряжения (AC output).

Для удобства провода на 220 вольт берем с «крокодилами».

Наше устройство готово.

Бестрансформаторное электропитание: возможные схематические решения

Микросхема линейного стабилизатора

Можно своими руками собрать простой драйвер (источник стабилизированного тока) на недорогой (0,3 $) микросхеме линейного стабилизатора LM317АMDT. На вход преобразователя DС-AC подается напряжение сети 220 В, 50 Гц.

Стабилизированное напряжение 12 В получается на ИМС с минимальным набором элементов в обвязке (в самом простом варианте используется только R1 и R2). Подбирая номинал резисторов, можно регулировать ток в нагрузке, при суммарном токе светодиодов до 0,3 А микросхема отлично работает без радиатора. Ниже приведена типовая схема устройства на микросхеме LM317:

Зарядное устройство

Самым бюджетным вариантом, безусловно, считается использование зарядного устройства (ЗУ) от сотового телефона. Плата зарядника имеет совсем небольшие габариты и подойдет для питания 12 В гаджета с мощностью ≤ P ном. блока питания. Необходимо только заменить в ней однополупериодный выпрямитель на выпрямитель с удвоенным напряжением (добавляется по одному диоду и конденсатору). После модернизации получаем искомые 12 вольт с током 0.5А и полноценной развязкой от сети.

В качестве альтернативы, не требующей вмешательства в конструкцию, можно к выходу ЗУ через переходник подключается повышающий DС-DС преобразователь напряжения (например, 2-х амперный, размером 30мм х 17мм х 14мм, стоимостью 1$) с USB-разъемом. Требуется только выставить подстроечным резистором требуемое напряжение 12 В и подключить преобразователь к гаджету или стационарному электроприемному устройству.

Из 220В получаем 12В

Существует несколько вариантов ответа на вопрос, как сделать питание для электронных приборов 12 вольт;

Снижение напряжения без использования трансформатора;
Сетевой понижающий трансформатор 220В 50 герц;
Импульсный конвертор напряжения совместно с линейным преобразователем.
Получение пониженного напряжения по схеме без сетевого трансформатора.

Существуют три метода преобразования 220В в 12В, без входного трансформатора:

Снижение напряжения, используя балластный конденсатор. Такой метод применяется для питания электронных приборов малой мощности: LED ламп, перезарядки маломощных аккумуляторов и т. п. Несмотря на ненадежность метода и низкий cos ϕ, схема применяется в недорогих устройствах.
Снижение напряжения, используя резистор. При существенных недостатках этот метод применяется для питания нагрузки с очень малым потреблением мощности, например, светодиода. Его ключевой недостаток – значительные теплопотери на резисторе.
Применение автотрансформатора либо дросселя с аналогичной обмоткой.

Качественные производители

Качественные низковольтные лампы выпускают крупные мировые производители: Osram, Philips и Gauss. Цена их изделий высока

Кроме того обратите внимание, что у Philips у недорогих источников света узкий угол рассеивания луча. Такие лампы не стоит применять для общей подсветки

А продукцию Gauss редко найдешь в магазине.

Продукция российских брендов Feron, Uniel, Navigator, Camelion, Эра стоит меньше. Качество лампочек чуть ниже, но в целом находится на хорошем уровне. Тем более, что обозначенные компании часто закупают комплектующие у Philips.

https://youtube.com/watch?v=ygS5hvU8hck

https://youtube.com/watch?v=ipRlQvNXAZg

https://youtube.com/watch?v=8rOwr389uQs

Преобразователь с 12В на 220В своими руками: пошаговое описание как сделать инвертор правильно (схемы, 95 фото + видео)

В местах далёких от цивилизации и её благ нередко хочется иметь доступ к хоть какой ни будь розетке. Если ночью требуется осветить местность, то для этого хорошо подойдут светодиодные лампы, но вот розетку для их подключения посреди леса будет найти весьма не просто.

Или например если внезапно отключили электричество на даче, поставить на огонь кипятиться электрочайник, увы не лучший вариант.

Выкрутиться из подобной ситуации помогут весьма распространённые в последнее время преобразователи.

Многие видели в машине у друзей или на фото, преобразователи с 12 на 220 вольт. Этот спасительный прибор помогает справиться с возникшими трудностями и улучшить качество отдыха на природе.

Какие бывают преобразователи

В современно мире существует множество видов преобразователей тока, как небольших для минимальных потребностей, так и крупных способных обеспечить энергией несколько электроприборов.

Для самых простых нужд можно использовать преобразователи работающие от прикуривателя в автомобиле. Работу холодильника они конечно обеспечить не смогут, но вот радио или зарядку телефона, планшета, ноутбука вполне осилят.

Благодаря ШИМ контролерам преобразователи заметно шагнули вперёд. Вырос коэффициент полезного действия, а форма тока приблизилась к привычным для приборов форме чистого синуса. А максимальная мощность выросла до нескольких кило ватт.

https://youtube.com/watch?v=UjQ_4Ea4iUk

Конечно всё это касается лишь дорогих и массивных преобразователей. Но и более простые, тоже не стояли на месте и улучшали свои характеристики.

Время работы будет ограниченно мощностью и ёмкостью аккумулятора. И если вы на долго отправляетесь в путешествие, то не следует слишком сильно нагружать аккумулятор и ограничивать себя в потреблении электроэнергии.

Для отдыха не природе лучше всего подойдёт компактный маломощный преобразователь. Его вполне хватит для бытовых нужд в походе.

Не каждый бытовой прибор сможет работать с такой формой тока и может вовсе прийти в негодность. Поэтому следует внимательно подходить к выбору приборов для поездок на природу.

Существует три вида преобразователей напряжения с 12 на 220 В:

Автомобильный;
Компактный;
Стационарный тип.

Также нельзя забывать, что чем выше нагрузка на преобразователь, тем ниже его КПД. И если в этом нет необходимости, нагружать его следует минимально, чтобы не расходовать драгоценную энергию впустую.

Характеристики преобразователей

Прежде чем идти в магазин за преобразователем необходимо определиться с моделью. Для этого следует хорошо понимать под какие задачи он приобретается. И после этого изучив характеристики можно определиться с выбором.

В рекламе часто говорят об их чудесной максимальной мощности, но забывают рассказать, что работать в таком режиме преобразователь сможет лишь 5-10 минут, после чего перегреется и уйдёт в защитный режим остывать.

Давайте подробно разберёмся с возможными характеристиками и их влиянием.

Рабочая мощность

Пожалуй самый важный аспект при выборе. Стоит внимательно обдумать для чего вам преобразователь, какие приборы он будет питать.

Покупать прибор мощностью в 5 кВт для зарядки телефона будет просто не рационально. А преобразователь работающий от прикуривателя, попросту не справится с «тяжёлой» электротехникой.

КПД

Может показаться не столь значительным параметром, но в боевых условиях именно от него будет зависеть комфорт. Показатель КПД говорит о том, сколько энергии будет утеряно.

Если при зарядке смартфона этот показатель не окажет сильного влияния, то при подключении бытовых приборов потерять 1 кВт энергии из 5 будет очень не приятно.

Тип охлаждения

Тут есть два варианта активный и пассивный тип охлаждения. Если это маломощный преобразователь, то естественного отвода тепла вполне хватит. Но более серьёзные требуют хорошего охлаждения. Будет неприятно если через каждые 10 минут работы, преобразователь будет отключаться чтобы остыть.

Начинка

Тут всё просто чем дороже преобразователь, тем лучше его начинка. Различные уровни защиты, качество деталей. Всё это влияет на качество и долговечность прибора.

Не стоит максимально экономить на выборе, ведь от «неправильного» тока, могут пострадать электроприборы.

Преобразователь своими руками

Если вы постоянный посетитель радио рынка, а паяльник давно стал вашим продолжением руки. При помощи схемы простого инвертора тока, вы можете своими руки собрать небольшой прибор, который сможет питать карманные устройства.

Ванная комната и реализация низковольтной подсветки

В любом доме или квартире существуют особые помещения, при отделке и организации освещения которых, нужно придерживаться определенных тонкостей работы. Такие особенности касаются ванной комнаты и кухни. Связано это с тем, что в ванной и кухне имеются повышенная влажность. Причем, если в кухне это не столь заметно, то в ванной влажность является основным критерием выбора не только варианта отделки, но также материалов и осветительных приборов. Причем к светильникам здесь имеются конкретные требования. Если ими пренебречь, то это может привести к печальным последствиям (проблемы со светом, электротравмы и пр.).

Освещение в ванной

Для ванной комнаты и других помещений, где имеется повышенная влажность, низковольтная система подсветки является наиболее предпочтительной. Это связано с тем, что подобная система работает при низком напряжении, которое не может причинить сильный вред здоровью людей даже в ситуации короткого замыкания. Удар током в 220 вольт может привести к остановке сердечной деятельности, а вот 12 вольт принесет только незначительный дискомфорт. Поэтому, стоя в душе или купаясь в ванной, не нужно беспокоиться о подобных рисках. Если все-таки в низковольтной системе освещения все же случилось короткое замыкание, то, скорее всего, либо сработает специально установленная дополнительная защита, либо трансформатор просто сгорит, обесточив осветительные приборы. Замена трансформатора не обойдется слишком уж дорого. Занимаясь установкой низковольтной системы подсветки в ванной комнате, необходимо использовать соответствующие светильники. Они должны отвечать следующим требованиям:

иметь высокий класс влагозащищенности (IP55 и выше);
иметь цоколь, который позволяет установить в светильнике галогеновые или светодиодные светильники;
простой уход за светильником;
длительный срок эксплуатации;
экологически чистые материалы, которые являются компонентами корпуса осветительного прибора.

Помните, что правильно подобранный светильник является залогом вашей безопасности в ванной комнате.

Подключение через адаптер/зарядку

Большинство зарядных устройств или адаптеров для мелкой бытовой техники выдают 12 вольт. Но надо ещё подбирать ток, которую выдаёт данное устройство. Если у вас есть паспорт на магнитолу или шильдик на ней, посмотрите точные данные там.

Для работы автомагнитолы требует 12 В и 5-6 А

Если данные взять неоткуда, можно ориентироваться на «средние». Обычно автомагнитола в штатном рабочем режиме потребляет 5 А. При максимальной нагрузке, может быть, потребление 10 А. Но при таком подключении, максимум из неё не выжмешь. Итак, ищем сетевой адаптер или зарядное устройство, которое выдаёт 12 В и 5–6 А.

Если нашли адаптер или зарядное устройство с подходящими параметрами, через пять-десять минут автомагнитола будет работать от сети 220

Большая часть порядка подключения автомагнитолы дома изложена выше. Опишем только непосредственные действия.

Если нашли адаптер или зарядное устройство с подходящими параметрами, через пять — десять минут автомагнитола будет работать от сети 220

Отрезаем штекер. Часть, которую вставляем в технику от зарядки/переходника/адаптера/блока питания.
Разделяем проводники, стараясь не повредить изоляцию.
Мультиметром определяем плюс и минус. Часто можно встретить в кабеле центральный провод и оплётку. Здесь всё просто оплётка — это минус.
Их цепляем на входы питания автомагнитолы.
Включаем в сеть 220 вольт и проверяем, как работает.

Если не хочется отрезать штекер, то можно просто на некотором расстоянии зачистить провода и сделать выводы. Но после проверки лучше соединения заизолировать.

Ещё один вариант, ничего не отрезать и не зачищать. Можно просто подключить провода к штекеру. В центральное отверстие втыкается провод «+», а минус — это внешний контакт.

Параметрический стабилизатор

Если по какой-либо причине интегральный стабилизатор недоступен, можно выполнить узел на стабилитроне. Надо выбрать стабилитрон с напряжением стабилизации 12 В и рассчитанный на соответствующий ток нагрузки. Наибольший ток для некоторых 12-вольтовых отечественных и импортных стабилитронов указан в таблице.

Тип стабилитрона	Д814Г	Д815Д	КС620А	1N4742A	BZV55C12	1N5242B
Ток нагрузки	5 мА	0,5 А	50 мА	25 мА	5 мА	40 мА
Напряжение стабилизации	12 вольт

Схема простого параметрического стабилизатора.

Номинал резистора рассчитывается по формуле:

R= (Uвх min-Uст)/(Iн max+Iст min), где:

Uвх min – минимальное входное нестабилизированное напряжение (должно быть не менее 1,4 Uст), вольт;
Uст – напряжение стабилизации стабилитрона (справочная величина), вольт;
Iн max – наибольший ток нагрузки;
Iст min – минимальный ток стабилизации (справочная величина).

Если стабилитрон на нужное напряжение отсутствует, его можно составить из двух последовательно включенных. При этом суммарное напряжение должно быть 12 В (например, Д815А на 5,6 вольта плюс Д815Б на 6,8 вольт дадут 12,4 В).

Стабилитроны параллельно не соединяют.

Умощнить параметрический стабилизатор можно тем же способом – включением внешнего транзистора.

Схема мощного стабилизатора.

Для мощного транзистора надо предусмотреть радиатор. Напряжение питания в этом случае будет меньше Uст стабилитрона на 0,6 В. При необходимости выходное напряжение можно подкорректировать в большую сторону включением кремниевого диода (или цепочки диодов). Каждый элемент в цепочке будет увеличивать Uвых примерно на 0,6 В.

Схема стабилизатора со стабилитроном и диодом.

Выбор диодов и изготовление выпрямителя

Диоды в выпрямитель выбираются по трем параметрам:

наибольшее допустимое прямое напряжение;
наибольшее обратное напряжение;
наибольший рабочий ток.

По первым двум параметрам для работы в 12-вольтовой схеме подойдут 90 процентов доступных полупроводниковых приборов, выбор в основном делается по предельному длительно допустимому току. От этого параметра также зависит исполнение корпуса диода и способ изготовления выпрямителя.

Если ток нагрузки не будет превышать 1 А, можно применить зарубежные и отечественные одноамперные диоды:

1N4001-1N4007;
HER101-HER108;
КД258 (“капелька”);
КД212 и другие.

На меньшие токи (до 0,3 А) рассчитаны приборы КД105 (КД106). Все перечисленные диоды можно монтировать как вертикально, так и горизонтально на печатную или монтажную плату, или просто на штырьки. Радиаторов им не нужно.

Диодный мост из маломощных элементов.

Если нужны большие рабочие токи, то надо применять другие диоды (КД213, КД202, КД203 и т.д.). Эти приборы рассчитаны для эксплуатации на теплоотводящих радиаторах, без них они выдержат не более 10% от максимального паспортного тока. Поэтому надо подобрать готовые теплоотводы или сделать их самостоятельно из меди или алюминия.

Другая конструкция диодного моста.

Также удобно использовать готовые мостовые диодные сборки КЦ405, КВРС или подобные. Их не надо собирать – достаточно подать на соответствующие выводы переменное напряжение и снять постоянное.

Сборка КВРС3510.

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:

аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
стационарные насосы для полива огородов;
аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
системы видеонаблюдения и сигнализации;
батареечные радиоприемники и плееры;
ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;

портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
паяльные станции и электропаяльники;
зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.

Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.

Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.

Источник

Как получить напряжение 12 вольт

Для проверки работы отдельных блоков бытовых приборов домашнему мастеру может понадобиться напряжение 12 вольт как постоянного, так и переменного тока. Подробно разберем оба случая, но вначале необходимо рассмотреть еще одну величину электроэнергии — мощность, которая характеризует способность устройства надежно совершить работу.

Если мощности источника будет недостаточно, то он не выполнит задачу. К примеру, блок питания компьютера и аккумулятор автомобиля выдают 12 вольт. Токи нагрузки у компьютера редко превышают значения 20 ампер, а стартерный ток аккумулятора автомобиля больше 200 А.

Автомобильный аккумулятор обладает большим резервом мощности для задач компьютера, а вот блок питания ПК при таком же напряжении 12 вольт абсолютно не пригоден для раскрутки стартера, он просто сгорит.

Способы получения постоянного напряжения

Из гальванических элементов (батареек)

Промышленность выпускает круглые батарейки различных габаритов (зависят от мощности) с напряжением 1,5 вольта. Если взять 8 штук, то из них при последовательном подключении как раз получится 12 вольт.

Соединять между собой выводы батареек надо поочередно «плюсом» предыдущей к «минусу» последующей. Напряжение 12 вольт будет между первым и последним выводами, а промежуточные значения, например, 3, 6 или 9 вольт можно замерить на двух, четырех, шести батарейках.

Емкости элементов не должны отличаться, иначе мощность схемы будет уменьшена ослабленной батарейкой. Для таких устройств желательно применять все элементы однотипной серии с общей датой изготовления. Ток нагрузки от всех 8 батареек, собранных последовательно, соответствует величине, указанной для одного элемента.

Если возникнет необходимость подключения такой батареи к нагрузке, в два раза превышающей номинальную величину источника, то потребуется создать еще одну подобную конструкцию и обе батареи подключить параллельно, соединив между собой их однополярные выводы: «+» к «+», а «-» к «-».

Из малогабаритных акккумуляторов

Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются с напряжением 1,2 вольта. Чтобы получить от них 12 вольт понадобится 10 элементов соединять последовательно, как в рассмотренной перед этим схеме.

По такому же принципу собирают батарею из никель-металл-гидридных АКБ.

Аккумуляторная батарея используется для более длительной работы, чем из обычных гальванических элементов: АКБ можно подзаряжать и перезаряжать многократно при необходимости.

От блоков питания, работающих на переменном токе

Многие бытовые приборы имеют встроенную электронику, которая питается от выпрямленного напряжения, получаемого в результате преобразования ≈220 вольт. Блоки питания компьютера, ноутбука как раз выдают 12 вольт выпрямленного и стабилизированного напряжения.

Достаточно подключиться к соответствующим клеммам выходного разъема и запитать блок питания, чтобы получить от него 12 вольт.

Аналогичным образом можно воспользоваться блоками питания старых радиоприемников, магнитофонов и устаревших телевизоров.

Кроме того, можно самостоятельно собрать блок питания для постоянного тока, выбрав для него подходящую схему. Наиболее распространенытрансформаторные устройства, преобразующие 220 вольт во вторичное напряжение, которое выпрямляется диодным мостом, сглаживается конденсатором и регулируется транзистором с помощью подстроечного резистора.

Схема простого зарядного устройства

Подобных схем можно найти много. В них удобно включать стабилизаторные устройства.

Способы получения переменного напряжения

Посредством трансформатора

Самым доступным методом считается применение понижающего трансформатора, который уже показан на предыдущей схеме. Промышленность уже давно выпускает такие устройства для различных целей.

Однако домашнему мастеру совсем не сложно сделать трансформатор для своих нужд из старых конструкций.

Для подключения трансформатора к сети 220 на первичную обмотку следует подавать питание через защиту, вполне можно обойтись проверенным предохранителем, хотя автоматический выключатель лучше подойдет для этих целей.

Вся схема вторичной нагрузки должна быть собрана заранее и проверена. Резерв мощности трансформатора около 30% позволит длительно его эксплуатировать без перегрева изоляции.

Другие методы

Технически возможно получить 12 вольт переменного тока от генератора, который приводится во вращение каким-либо двигателем или за счет преобразования постоянного тока инвертором. Однако эти способы более подходят для промышленных установок и отличаются сложной конструкцией. Поэтому в быту практически не используются.

www.pomoshelektrikam.ru

Самостоятельное изготовление

Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.

Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.

Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».

На следующем этапе стоит изготовить каркас. Можно использовать различные материалы, например, стеклотекстолит. Для его расчёта можно воспользоваться программой Power Trans. При этом стоит отметить, что хотя это приложение умеет рассчитывать также и количество витков, для этих целей лучше её не использовать, из-за не совсем корректных результатов.

В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.

Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки

Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток)

Расчёт конструкции

Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.

Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1)½ = 150 = 12.2 см2. Теперь можно найти и необходимое количество витков в первичной обмотке для получения одного вольта: W =50/ S = 4.1. То есть для напряжения 220 вольт потребуется намотать 917 витков, а для вторичной — 48 витков.

Вам это будет интересно Физический смысл полного закона Ома для замкнутой цепи

Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I)½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d 2. Она соответственно составит — 0,3 мм2 и 5 мм2.

https://youtube.com/watch?v=7gyXZyfxRiU

Применение многоуровневых инверторов [ править | править код ]

Многоуровневые инверторы включают в себя матрицу силовых полупроводников и конденсаторных источников напряжения, выход которых генерирует напряжения со ступенчатыми формами сигналов. Коммутация переключателей позволяет добавлять напряжения конденсатора, которые достигают высокого напряжения на выходе, в то время как силовые полупроводники должны выдерживать только пониженные напряжения. На рисунке справа показана принципиальная схема одного фазового отрезка инверторов с различным количеством уровней, для которых действует мощность полупроводников представленных идеальным выключателем с несколькими положениями.

Двухуровневый инвертор генерирует выходное напряжение с двумя значениями (уровнями) относительно отрицательного терминала конденсатора , в то время как трехуровневый инвертор генерирует три напряжения и так далее.

Представим, что m является количеством шагов фазового напряжения относительно отрицательного терминала инвертора, тогда количество шагов в напряжении между двумя фазами загрузки k,

k = 2 m + 1 <displaystyle k=2m+1>

и количество шагов p в фазовом напряжении трехфазной нагрузки в соединении

p = 2 k − 1 <displaystyle p=2k-1>

Имеется три различные топологии для многоуровневых инверторов: зафиксированная на диод (нейтрально зафиксированная) ; зафиксированная на конденсатор (навесные конденсаторы); и каскадно-расположенный многоэлементный с отдельными источниками постоянного тока .Кроме того, несколько модуляций и стратегий управления были разработаны или приняты для многоуровневых инверторов включая следующее: многоуровневая синусоидальная модуляция длительности импульса (PWM), многоуровневое выборочное гармоническое устранение и векторная пространством модуляция (SVM).

Основные положительные стороны многоуровневых инверторов заключаются в следующем:

1) Они могут генерировать выходные напряжения с чрезвычайно низким искажением и понизить dv/dt.

2) Они тянут входной ток с очень низким искажением.

3) Они генерируют меньшее напряжение общего режима (CM), таким образом уменьшая стресс в моторных подшипниках. Кроме того, с помощью сложных методов модуляции, напряжения CM могут быть устранены.

4) Они могут работать с более низкой частотой переключения.

Топология каскадных многоуровневых инверторов

Различная топология преобразователя представленная здесь, основывается на последовательном соединении однофазных инверторов с отдельными источниками постоянного тока. Рисунок справа показывает цепь электропитания для одного участка фазы девятиуровневого инвертора с четырьмя клетками в каждой фазе. Получающееся фазовое напряжение синтезируется добавлением напряжений, сгенерированных различными участками.

Каждый однофазный инвертор полного моста генерирует три напряжения на выводе: + Vdc, 0, и — Vdc. Это стало возможным путем подключения конденсаторов последовательно с ac стороной через четыре выключателя питания. Получающееся выходное колебание напряжения переменного тока от-4 Vdc до 4 Vdc с девятью уровнями и ступенчатой формой сигнала, почти синусоидальной, даже без применения фильтров.

Для преобразования электроэнергии, а точнее сказать, напряжения, можно использовать различные устройства, такие как трансформаторы, генераторы, зарядные устройства. Все они являются преобразователями электрической энергии. Так как для питания многих современных устройств нужно не только переменное, но и постоянное напряжение, то для этих целей не всегда есть возможность применять такой источник энергии, как аккумуляторная батарея. Именно она выдаёт идеальное постоянное напряжение путём химической реакции. Раньше для преобразования и понижения напряжения применялись только низкочастотные трансформаторы, работающие в паре с выпрямителем и сглаживающим фильтром. Однако они обладали очень большими габаритами. С ростом и развитием инновационных технологий в быту и на производстве стали появляться электронные устройства, требующие миниатюрных преобразовательных устройств. Так и появились импульсные преобразователи постоянного напряжения. Миниатюрность их требуется больше для переносных мобильных устройств, нежели для стационарных.

Все импульсные преобразователи можно разделить на следующие группы:

Повышающие, понижающие, инвертирующие;
Со стабилизацией и без неё;
С гальванической развязкой и без неё;
Регулируемые и нерегулируемые;
Обладающие различным диапазоном входного и выходного напряжения.

Однако импульсные преобразователи собраны на более сложных схемах, нежели их предшественники классические понижающие выпрямители.

Достоинства низковольтной системы подсветки

Чтобы понять, эффективно ли будет освещение, рассчитанное на 12 вольт в домашних помещениях (в спальне, гостиной, ванной и т.д.), необходимо разобраться с основными преимуществами такой системы. К достоинствам в данном случае относятся:

сверхнизкое напряжение, которое считается для здоровья и жизни человека условно безопасным. Поэтому в ванной, кухне, спальной, детской и гостиной будет актуальным установка именно такого варианта освещения;

такое освещение не нуждается в трепетном отношении к себе;
значительная экономия. Здесь вам удастся сэкономить на потреблении электроэнергии, а также закупке дорогих защитных материалов для проводки проводов (специальный кабель-канал, гофротруба и т.д.);
практически полное отсутствие риска возникновения пожара или поражения людей электрическим током. Это все возможно благодаря низкому напряжению в сети питания осветительных приборов данного типа подсветки;
отсутствие необходимости высококвалифицированного обслуживания;
возможность установки дополнительной защиты ламп от скачков напряжения и перегрузок.

Кроме этого плюсом низковольтного типа освещения служит то, что сегодня очень популярны точечные светильники, которые отлично вписываются в любого рода подвесные потолочные конструкции (из гипсокартона или натяжной пленки).

Точечные светильники на потолке

Все за несколько лет точечные светильники с низковольтными источниками света на 12 вольт стали отличной заменой устаревшего формата подсветки. Так, их достаточное количество на потолке позволит избежать установки громоздких люстр, а также организовать хорошее освещение полок, ниш и даже мебели, что очень актуально для некоторых домашних помещений (ванной, детской, спальни, коридора и т.д.). Сегодня в качестве источника света в любых точечных светильниках часто используют светодиодные и галогеновые лампочки. Кроме низкого потребления электричества, такие лампочки имеют и другие преимущества использования:

создают качественный световой поток;
имеют длительный период службы;
обладают отличными техническими характеристиками.

Здесь стоит заметить, что покупка светодиодной продукции обойдется в разы дороже, чем галогеновой. Но зато вы получаете максимальную экономию на потреблении электроэнергии, а также более продолжительный срок службы.