![Инвертор 12V-220V с CD4047 и трансформатор Viking B-2](http://ardudevelop.eu/wp-content/uploads/2024/10/Инвертор-12V-220V-с-CD4047-и-трансформатор-Viking-B-2.png)
Въведение
Инверторите са устройства, които преобразуват постоянен ток (DC) в променлив ток (AC), което ги прави основни елементи в системи, които използват батерии за захранване на стандартни 220V AC устройства. В тази статия ще разгледаме подробно схемотехниката и основните компоненти на инвертор с входно напрежение 12V и изходно 220V, който използва таймер CD4047, MOSFET транзистори и трансформатор Viking B-2.
Основни компоненти
1. CD4047 – мултивибратор/таймер
CD4047 е CMOS таймер, който работи в астабилен режим, като генерира импулси с определена честота. В този режим, CD4047 осигурява квадратни импулси, които се използват за управление на MOSFET транзисторите в схемата. Той е ключов елемент за генериране на синхронизирани импулси за комутацията на транзисторите, като работи с външни резистори и кондензатори за настройка на честотата на работа.
Документация на CD4047
CD4047Този таймер е избран заради своята стабилност, лесна конфигурация и възможността да осигурява необходимите импулси с правилната честота за управление на транзисторите в инвертора. В типичен инвертор, работещ с честота 50 Hz (честотата на мрежовото напрежение), CD4047 е настроен така, че да генерира импулси с период от 20 ms (50 импулса в секунда).
2. MOSFET транзистори (IRF3205)
В схемата се използват IRF3205 MOSFET транзистори за комутация на мощността. Тези транзистори могат да управляват големи токове (до 110 ампера) при ниско напрежение (12V). Основната им задача е да превключват тока от акумулатора към трансформатора в синхрон с импулсите, генерирани от CD4047. MOSFET транзисторите се избират заради тяхната висока ефективност и способност за работа при високи честоти на комутация, което намалява загубите на мощност.
Документация на IRF3205
IRF3205В този инвертор се използват четири транзистора, които работят в H-мостова конфигурация, осигурявайки плавно превключване на тока и позволявайки ефективно преобразуване на постоянно напрежение в променливо.
3. Трансформатор Viking B-2
Трансформаторът Viking B-2 е съществен компонент в схемата на инвертора. Той преобразува ниското напрежение (12V) от акумулатора до 220V на изхода, което позволява захранването на стандартни домакински уреди. Трансформаторът работи с три входни извода (9-0-9V), един изходен извод за 220V и една отделна намотка от 18v.
В нашия случай трансформатора е взет от счупен UPS Mustek PowerMust 2000VA USB. Според спецификацията на UPS-а трансформатора трябва да е с мощност 1080W (поне UPS-а е с тази мощност). На картинката отдолу е диаграмата на намотките на трансформатора. Напреженията са вземати опитно, като може да варират в тесен диапазон (според точния модел трансформатор).
![Трансформатор Viking B-2](http://ardudevelop.eu/wp-content/uploads/2024/10/Viking-B-2.png)
Този трансформатор е проектиран да поддържа мощност над 500w-700w, което го прави подходящ за захранване на устройства с по-високо натоварване. Мощността, подавана към трансформатора от 12V страна, се преобразува чрез магнитното поле в 220V на изхода.
Схема на CD4047 инвертор 12V-220V с трансформатор Viking B-2
inverter-12v-220vАнализ на схемата
- Генериране на импулси с CD4047:
CD4047 е конфигуриран да работи в астабилен режим и генерира квадратни импулси, които управляват MOSFET транзисторите. Тези импулси осигуряват необходимата честота от 50Hz, която е стандартната честота на мрежовото напрежение. Честотата на осцилатора се настройва с външни резистори и кондензатори (RV1 и C1), свързани към таймера. - Управление на MOSFET транзисторите:
CD4047 генерира два синхронизирани сигнала, които се подават към четирите MOSFET транзистора в H-мостова конфигурация. Тези транзистори превключват тока между 12V и трансформатора, създавайки променлив ток с правилната форма на вълната. - Трансформиране на напрежението:
Когато MOSFET транзисторите превключват тока, променливото напрежение се подава към трансформатора Viking B-2, който го повишава до 220V на изхода. Тази преобразувана мощност е в състояние да захранва стандартни електроуреди. - Включването на инвертора става посредством ключ (SW1 Start-inverter), който на практира подава захранване на интегралната схема CD4047.
- Ценеровите диоди (D1 и D2) служат за защита от пренапрежения върнати към интегралната схема CD4047. Ценеровите диоди са на 15v, поради максималното захранващо напрежение на схемата от 14.4v, което е върхово за оловен акомулатор.
Мощност на инвертора
Мощността на инвертора зависи от способността на трансформатора и транзисторите да обработват енергията. Viking B-2 трансформаторът може да осигури мощност над 500W-700W, което е достатъчно за захранване на уреди като осветление, вентилатори и други нискомощностни устройства. Входният ток на 12V страна при пълно натоварване може да достигне 50-60 ампера, което изисква здрави кабели и добра охлаждаща система за компонентите. Относно MOSFET транзисторите, избрали сме тези защото издържат голям ток на “дрейна” (до 110А), което прави схемата повече от тройно презапасена.
Вид на изходното напрежение
Инверторът генерира модифицирана синусоида, която е компромис между правоъгълна вълна и чиста синусоида. Тази форма на вълната е подходяща за повечето домакински уреди, но може да не е идеална за чувствителни електронни устройства като аудиосистеми и компютри. Модифицираната синусоида осигурява достатъчна стабилност за захранване на осветителни тела, вентилатори и други обикновени електроуреди.
Акумулатор за инвертора
За този инвертор е препоръчително използването на 12V оловно-киселинен акумулатор с капацитет от поне 50Ah. При пълно натоварване инверторът ще черпи значителен ток (до 50-60A), което прави необходим акумулатор с по-голям капацитет, за да се осигури достатъчно време на работа при максимална мощност.
Снимки на инвертор 12V-220V с CD4047 и трансформатор Viking B-2
![](http://ardudevelop.eu/wp-content/uploads/2024/10/Инвертор-12V-220V-с-CD4047-и-трансформатор-Viking-B-2_2.png)
![](http://ardudevelop.eu/wp-content/uploads/2024/10/Инвертор-12V-220V-с-CD4047-и-трансформатор-Viking-B-2_3-1.png)
![](http://ardudevelop.eu/wp-content/uploads/2024/10/Инвертор-12V-220V-с-CD4047-и-трансформатор-Viking-B-2-1.png)
Заключение
Инверторът 12V-220V с CD4047, IRF3205 MOSFET транзистори и трансформатор Viking B-2 е ефективно решение за преобразуване на постоянно напрежение в променливо. Със своята мощност от 500W и генерирането на модифицирана синусоида, той е подходящ за захранване на редица домакински уреди. CD4047 осигурява стабилно генериране на импулси, а MOSFET транзисторите гарантират ефективно превключване на тока.
След време ще се опитаме да направим управление за този инвертор с Arduino или ESP8266/ESP32, като ще пуснем публикациите в тези раздели.