Cómo hacer 12v DC a 220v convertidor de CA / diseño de circuito inversor?

Los inversores a menudo se necesitan en lugares donde no es posible obtener suministro de CA de la red eléctrica. Un circuito inversor se utiliza para convertir la alimentación de CC a alimentación de CA. Los inversores pueden ser de dos tipos inversores de onda sinusoidal pura/pura e inversores cuasi o modificados. Estos inversores de onda sinusoidal verdadera/pura son costosos, mientras que los inversores modificados o cuasi-inversores no son costosos.

Estos inversores modificados producen una onda cuadrada y no se utilizan para alimentar equipos electrónicos delicados. Aquí, se construye un circuito inversor de tensión simple que utiliza transistores de potencia como dispositivos de conmutación, que convierte la señal de 12V CC en una sola fase de 220V AC.

 

Principio detrás de este circuito

La idea básica detrás de cada circuito inversor es producir oscilaciones usando la CC dada y aplicar estas oscilaciones a través del primario del transformador mediante la amplificación de la corriente. Este voltaje primario se aumenta luego a un voltaje más alto dependiendo del número de vueltas en las bobinas primaria y secundaria.

También tenga una idea sobre 12V para Circuito del convertidor de 24V DC

Circuito del inversor Uso de transistores

Un convertidor de 12V DC a 220 V AC también se puede diseñar usando transistores simples. Se puede usar para encender lámparas hasta 35W pero se puede fabricar para impulsar cargas más potentes agregando más MOSFETS.

El inversor implementado en este circuito es un inversor de onda cuadrada y funciona con dispositivos que no requieren AC de onda sinusoidal pura.

Diagrama de circuito

 

Componentes necesarios

• 12 v Batería
• MOSFET IRF 630-2
• 2N2222 Transistores
• 2.2uf condensadores-2
• Resistencia
  • 680 ohm-2
  • 12k-2
• 12v-220v transformador de paso girado del centro.

• Hoja de datos 2N2222
• IRF630 Hoja de datos

Trabajo

El circuito se puede dividir en tres partes: oscilador, amplificador y transformador. Se requiere un oscilador de 50Hz ya que la frecuencia del suministro de CA es de 50Hz.

Esto se puede lograr construyendo un multivibrador Astable que produce una onda cuadrada a 50Hz. En el circuito, R1, R2, R3, R4, C1, C2, T2 y T3 forman el oscilador.

Cada transistor produce ondas cuadradas de inversión. Los valores de R1, R2 y C1 (R4, R3 y C2 son idénticos) decidirán la frecuencia. La fórmula para la frecuencia de onda cuadrada generada por el multivibrador astable es

F = 1/(1.38 * R2 * C1)

Las señales de inversión del oscilador se amplifican con los Power MOSFETS T1 y T4. Estas señales amplificadas se dan al transformador elevador con su toma central conectada a 12V DC.

Salida Video

La relación de vueltas del transformador debe ser 1:19 para poder convertir 12V a 220V. El transformador combina ambas señales de inversión para generar una salida de onda cuadrada alterna de 220 V.

Al usar una batería de 24V, las cargas de hasta 85W pueden recibir alimentación , pero el diseño es ineficiente. Para aumentar la capacidad del inversor, se debe aumentar el número de MOSFETS.

Para diseñar un inversor de 100 vatios, lea Inversor simple de 100 vatios

Circuito del convertidor de 12v CC a 220v CA con Multivibrador Astable

Los circuitos del inversor pueden usar tiristores como dispositivos de conmutación o transistores. Normalmente para aplicaciones de potencia baja y media, se utilizan transistores de potencia. La razón para usar un transistor de potencia es que tienen una impedancia de salida muy baja, permitiendo que la corriente máxima fluya en la salida.

Una de las aplicaciones importantes de un transistor es traspuesta. Para esta aplicación, el transistor está polarizado en la región de saturación y corte.

Cuando el transistor está polarizado en la región de saturación, tanto el emisor del colector como las uniones de la base del colector son sesgados hacia adelante. Aquí el voltaje del emisor del colector es mínimo y la corriente del colector es máxima.

Otro aspecto importante de este circuito es el oscilador. Un uso importante de 555 Timer IC está en su uso como un multivibrador astable.

Un multivibrador astable produce una señal de salida que cambia entre los dos estados y por lo tanto puede ser usado como un oscilador La frecuencia de oscilación está determinada por los valores del condensador y las resistencias.

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Diagrama de circuito

Diagrama de circuito del convertidor de 12v CC a 220v CA-

Componentes del circuito

• V1 = 12V
• R1 = 10K
• R2 = 150K
• R3 = 10Ohms
• R4 = 10Ohms
• Q1 = TIP41
• Q2 = TIP42
• D1 = D2 = 1N4007
• C3 = 2200uF
• T1 = 12V/220V intensificador de transformador

Explicación del diseño del circuito

Diseño del oscilador: Un multivibrador astable se puede usar como un oscilador. Aquí se diseña un multivibrador astable que usa un temporizador 555. Sabemos que la frecuencia de oscilaciones para un temporizador 555 en modo astable viene dada por:

f = 1.44/(R1 + 2 * R2) * C

donde R1 es la resistencia entre el pin de descarga y Vcc, R2 es la resistencia entre el pin de descarga y el pin de umbral y C es la capacitancia entre el pin de umbral y suelo. Además, el ciclo de trabajo de la señal de salida viene dado por:

D = (R1 + R2)/(R1 + 2 * R2)

Dado que nuestro requisito es f = 50Hz y D = 50% y suponiendo que C es 0.1uF, podemos calcular que los valores de R1 y R2 sean 10K y 140K Ohms respectivamente. Aquí preferimos usar un potenciómetro de 150K para afinar la señal de salida.

También se usa un condensador cerámico de 0.01uF entre el pin de control y el suelo.

Diseño de circuito de conmutación: Nuestro objetivo principal es desarrollar una señal de CA de 220V. Esto requiere el uso de transistores de alta potencia para permitir el flujo de la máxima cantidad de corriente a la carga. Por esta razón, utilizamos un transistor de potencia TIP41 con una corriente de colector máxima de 6 A, donde la corriente de base viene dada por la corriente del colector dividida por la ganancia de corriente CC. Esto proporciona una corriente de polarización de aproximadamente 0,4 A * 10, es decir, 4, A. Sin embargo, dado que esta corriente es más que la máxima corriente de base del transistor, preferimos un valor menor que la corriente de base máxima. Supongamos que la corriente de polarización es 1A. La resistencia de polarización viene dada por

Rb = (Vcc-VBE (ON))/Ibias

Para cada transistor, el VBE (ON) es de aproximadamente 2V. Por lo tanto, se calcula que Rb para cada uno es de 10 ohmios. Dado que los diodos se utilizan para polarización, la caída de tensión directa a través de los diodos debe ser igual a la caída de tensión directa a través de los transistores. Por este motivo, se utilizan los diodos 1N4007.

Las consideraciones de diseño para los transistores PNP y NPN son las mismas. Estamos utilizando un transistor de potencia PNP TIP42.

Diseño de carga de salida: Dado que la salida del circuito de conmutación es una salida modulada por ancho de pulso, podría contener frecuencias armónicas distintas de la frecuencia fundamental de CA. Por esta razón, se necesita usar un condensador de electrolito para permitir que solo la frecuencia fundamental pase a través de él. Aquí usamos un condensador de electrolito de 2200uF, lo suficientemente grande como para filtrar los armónicos. Como se requiere para obtener una salida de 220V, se prefiere usar un transformador intensificador. Aquí se usa un transformador elevador de 12V/220V.

Operación del circuito convertidor de 12v CC a 220v CA

• Cuando este dispositivo está alimentado con la batería de 12V, el temporizador 555 conectado en modo astable produce una señal de onda cuadrada de 50Hz de frecuencia.
• Cuando la salida está en nivel lógico alto, el diodo D2 la conducta y la corriente pasarán a través del diodo D1, R3 a la base del transistor Q1.
• Por lo tanto, el transistor Q1 se encenderá. Cuando la salida está en el nivel lógico bajo, el diodo D1 conducirá y la corriente fluirá a través de y D1 y R4 a la base de Q2, haciendo que se encienda.
• Esto permite que la tensión de CC se produzca a través del primario del transformador a intervalos alternos. El condensador asegura que la frecuencia de la señal se encuentre en la frecuencia fundamental requerida.
• Esta señal de 12V AC a través del primario del transformador se intensifica luego a 220V AC señal a través del transformador secundario.

Aplicaciones de 12v DC a 220v Circuito convertidor de CA

1. Este circuito puede ser se usa en automóviles y otros vehículos para cargar baterías pequeñas.
2. Este circuito se puede usar para conducir motores de CA de baja potencia
3. Se puede usar en sistemas de energía solar.

Limitaciones

1. Como se usa 555 Timer, la salida puede variar ligeramente en torno al ciclo de trabajo requerido del 50%, es decir, 50 % de señal del ciclo de trabajo es difícil de lograr.
2. El uso de transistores reduce la eficiencia del circuito.
3. El uso de transistores de conmutación tiene la posibilidad de causar una distorsión cruzada en la señal de salida. Sin embargo, esta limitación se ha reducido hasta cierto punto mediante el uso de diodos de polarización.

Nota 

En lugar del temporizador 555, se puede usar cualquier multivibrador astable Por ejemplo, estos circuitos también se pueden construir utilizando 4047 multivibrador astable, cuya corriente de salida se amplifica y se aplica al transformador.