Автомобильный инвертор напряжения: назначение, способы подключения, различия

Потребители электрической энергии разделены на две большие группы – потребители переменного тока и потребители постоянного тока. Бытовая техника, приборы, используемые дома, рассчитаны на питание от сети переменного напряжения. Достаточно вставить вилку в розетку, чтобы они начали работать. Но их нельзя взять с собой в дорогу, использовать в автомобиле, т.к. для них нет требуемого электропитания.

Бортовое питание транспортных средств основано на использовании постоянного тока. Основным источником энергии является аккумуляторная батарея, подзаряжаемая от генератора при работе двигателя.

Назначение

Назначением инвертора является преобразование постоянного напряжения бортовой сети автомобиля в переменное, пригодное для питания большинства бытовых устройств, офисной техники, электроинструмента.

Казалось бы, проблема питания приборов переменного тока от сети автомобиля решена, но есть несколько ограничений, которые следует учитывать при покупке и монтаже устройства.

В первую очередь выходная мощность инвертора ограничена емкостью аккумулятора и мощностью генератора автомобиля, которая обычно не превышает 0,6 кВт. Прямое потребление от АКБ способно разрядить батарею. Большинство преобразователей выключаются автоматически при разряде аккумулятора до 10 В, но и запустить автомобиль при таком напряжении уже вряд ли удастся.

Различия по форме синусоиды

Инверторы – это электронные импульсные преобразователи напряжения. В режиме ключей выходные транзисторы будут поочередно формировать на выход разнополярные прямоугольные импульсы.

Для адаптации формы напряжения, пригодной для большинства потребителей, импульсы модифицируются до трапеций. Такая форма напряжения удовлетворяет большинство электроустройств и называется модифицированной синусоидой.

Качества такого напряжения достаточно для питания:

• нагревательных приборов;
• кухонного оборудования.

Но модифицированная синусоида не подходит для электроснабжения устройств вычислительной техники. Компьютер, ноутбук, блок бесперебойного питания не станет работать. Телевизоры, аудиосистемы требуют более качественной синусоиды, максимально приближенной по форме к напряжению в обычной домашней розетке.

Инверторы с чистой синусоидой на порядок дороже обычных. Но только с их помощью можно без риска запитать сложную электронную аппаратуру.

Как подключают инверторы?

Одно из главных условий подключения – безопасность бортовой сети от повышенного тока. Поэтому проводка автомобиля должна быть защищена предохранителем.

Подключение в гнездо прикуривателя имеет защиту плавким предохранителем номиналом 10 А. Преобразователи, для нормальной работы которых достаточно такого тока, комплектуются специальным шнуром с вилкой в форме прикуривателя.

Включение вилки инвертора в полярные технологические розетки автомобиля ограничено предохранителем 5 А.

Монтаж цепей питания преобразователя прямо в свободное место на панели предохранителей позволяет использовать плавкую вставку с номиналом, достаточным для питания устройства.

Мощные инверторы подключаются непосредственно на клеммы аккумулятора. Сам блок устройства монтируется в свободном месте кузова. Сечение проводов должно обеспечивать передачу мощности без опасности их нагрева и расплавления.

Необходимо помнить, что преобразователь сам является нагрузкой даже без подключенных внешних потребителей. Поэтому в период его неиспользования нужно обеспечить отключение от бортовой сети, если это не предусмотрено в конструкции инвертора.

Если штатного генератора недостаточно для питания преобразователя, то следует рассмотреть возможность замены генератора на более мощный.

Часто проблему недостаточного питания для инвертора решает замена аккумулятора на батарею с большей емкостью

Питание цифровой электроники от бортовой сети автомобиля.

Всем привет)) Необходимо запитать устройство(в основном, цифра, в том числе и микроконтроллер) от бортовой сети. Схема такая:

http://s017.***********/i428/1503/09/a42625fce8bf.png
Цепочка C9,L2,D1 представляет собой защиту от скачков напряжения. Хочу добавить защиту от переполюсовки на полевом транзисторе. Я правильно понимаю, что добавлять полевик нужно после D1? Ибо если в случае чего вынесет полевик, то защита от скачков окажется бесполезной. Но вот вопрос — а выдержит ли трансил. Либо даташит читал невнимательно, либо нет информации, какое обратное напряжение он держит(чего быть не может).

Согласование бортовой сети автомобиля и мокроконтроллера
В общем нужно мне знать нажата ли педаль тормоза или нет. Использую вот такую обвязку. Правильно я.

Качество электроники автомобиля Pegueot
Здравствуйте, решил прикупить pegueot, но кто то мне говорил что там некачественная электроника.

Нестандартный БП. Питание электроники диммера.
День добрый. Дабы не плодить возмещенные отзывы по поводу лишних записей в блоге, пишу сюда. .

Питание микроконтроллера от бортсети автомобиля
Делаю одно устройство для автомобиля на МК. Встал вопрос о питании микроконтроллера от бортсети.

Схемка довольно слабенькая, в прикуриватель пойдёт, а на постоянное подключение лучше что нибудь более злое.
Например, если нагрузка не особо мощная, можно включить последовательно входу проволочный резистор на десяток Ом, он довольно серьезно облегчит жизнь TVS диоду на длительных выбросах, вроде тестовых импульсов N5 и N7. Если одного TVS диода мало, можно поставить несколько последовательно. Можно стабилизатор заменить на более высоковольтный, из ширпотреба — дискретный параметрический на >=100В биполярном транзисторе и стабилитроне.

Почитайте ГОСТ 28751-90, там описаны основные проблемы в БС, требования и методики тестирования.

Зарядка планшетных компьютеров в автомобиле

Недавно в одном из интернет-аукционов заказал себе планшетный компьютер и чисто ради интереса решил собрать к нему зарядку от бортовой сети автомобиля 12 Вольт, хотя машина пока не имеется 🙂 Нужно было разработать схему с входным питанием 12 Вольт, а на выходе 5-6 при токе нагрузки не менее 3-х Ампер.

Использовать стандартный линейный стабилизатор напряжения из серии 78ХХ тут нельзя, поскольку максимальный ток таких микросхем стабилизаторов ограничен 1,5-2 Ампер. Было решено собрать стабилизатор напряжения с применением стабилитрона и силового транзистора.

В качестве силового компонента использован мощный биполярный транзистор КТ818ГМ или любой другой аналогичной мощности. В качестве стабилитрона использован отечественный стабилитрон малой мощности с номинальным напряжением стабилизации 4,7-5 Вольт, максимальная величина стабилизируемого напряжения составляет 10 Вольт. Можно использовать другой стабилитрон с аналогичным напряжением стабилизации.
Силовой компонент (транзистор) устанавливаем на теплоотвод, может наблюдаться тепловыделения.

Напряжение электролитического конденсатора подбирается на 16, 25 или 50 Вольт, емкость может отклонятся от указанного на 20% в ту или иную сторону………………
Выходной ток такой зарядки напрямую зависит от используемого транзистора, в нашем случает ток порядка 4-5 Ампер, что более, чем достаточно для зарядки любых планшетных компьютеров.

Такая схема может быть использована для зарядки мобильных телефонов MP3 плееров и CD проигрывателей и их питания в автомобиле.
Готовая схема получается очень компактной и может помещаться в компактном корпусе, размеры не более спичечного коробка.

Выходное напряжение 5-5.5 Вольт стабильное и не меняется в зависимости от скачков входного напряжения (напряжение автомобильного аккумулятора может снизится до 10 Вольт и подняться до 15 Вольт).

Устройства питания от бортовой сети автомобиля

Войти

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Питание чувствительной электроники от бортовой сети легкового автомобиля

Ссылка на оригинал статьи — Techno Mind. Комментировать можно здесь.

Часто начинающие электронщики-любители мастерят примочки для автомобилей, не задумываясь о правильном ее подключении к бортовой сети. Дело в том, что электричество в авто генерируется генератором переменного тока, работающего в переменных условиях (меняется нагрузка на генератор и частота вращения его ротора в зависимости от оборотов двигателя), и потребляется массой электромоторов, катушек и кучей других потребителей. В результате условные 12В, к которым мы привыкли, превращаются в кашу электрических сигналов, часть которых на очень короткие промежутки времени может доходить до сотен и даже тысяч (на грузовиках) вольт. Подобные скачки напряжения происходят, например, когда двигатель постоянного тока, подключенный к тому же выключателю, что и система зажигания, после выключения зажигания, в силу механической инерции, продолжает работать как генератор. (Подумайте, что делает с бортовым напряжением стартер, пожирающий сотни ампер во время работы.) Длительность скачков напряжения, разумеется, невелика, но вполне достаточна, чтобы спалить следующую, традиционную, схему питания электроники, а следом и саму электронику:

На схеме выше представлен широко известный интегральный регулятор напряжения 7805. Согласно даташиту, он может переварить входное напряжение до 35 вольт. На нижеследующей картинке представлена выдержка из ГОСТ 28751-90, регламентирующего параметры испытательных импульсов, которые должна выдерживать бортовая электроника:

Разумеется, никакой 7805 не выдержит подобных издевательств. А даже если и чудом выдержит, то ваше устройство будет работать неустойчиво. Поэтому питающая схема для вашей электроники должна быть дополнена несколькими важными элементами. И первый их них – трансил (от англ. transient voltage suppression (TVS) diode, продающегося под названием Transil). Трансил это что-то вроде стабилитрона, но способного стравливать через себя значительное напряжение. Вдобавок ко всему, трансил крайне быстродействующий элемент — время срабатывания составляет несколько пикосекунд. Для питания от 12В сети стоит ставить трансил на 18 вольт, например P6KE18.

Для того чтобы сгладить пульсации напряжения, применим стандартную цепочку LC. Результат:

Дроссель в фильтре можно взять любой малогабаритный, номиналом примерно 50 мкГн – главное, чтобы ток, на который он рассчитан, с запасом покрывал ток потребления питаемого девайса.

Такая схема надежно защитит вашу электронику от скачков напряжения.

К сожалению, на этом беды не заканчиваются. Часто нужно реализовать взаимодействие схемы с водителем, например кнопками. Если кнопка находится прямо на схеме или очень близко к ней – все просто. Но если схема установлена, например, в багажнике, а кнопка в салоне, то длинный провод, идущий до кнопки и обратно, соберет по дороге массу сильных наводок. Например, если ваше устройство основано на микроконтроллере, то обычное подключение кнопки принесет вам массу неудобств – чувствительный микроконтроллер будет реагировать на каждую наводку, а со временем сгорит вовсе.

Классическое подключение кнопки к микроконтроллеру выглядит следующим образом:

Для решения проблемы высоковольтных наводок, дополним схему. Создадим «опорное» напряжение подтяжки для ног микропроцессора. Туда же, через трансил на 6.8 вольт P6K6.8 будут «сливаться» высоковольтные помехи (эта часть выделены красным на схеме). Это опорное напряжение подается на вход микропроцессора, защищённого стабилитроном и варистором (например, 05K201).

Варистор, это полупроводниковый элемент, сопротивление которого значительно падает при увеличении напряжения на нем (причем неважно положительного или отрицательного). При возникновении высоковольтного импульса, сопротивление варистора резко уменьшается до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. При этом через варистор может протекать импульсный ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после исчезновения помехи его сопротивление вновь становится большим.

Для примера, на схеме я изобразил подключение двух кнопок.

Подобное подключение обеспечит надежную защиту микропроцессора и других чувствительных электронных компонентов, и позволят им безотказно работать в вашем авто.

Питание радиоаппаратуры от бортовой сети автомобиля

Питание радиоаппаратуры от бортовой сети автомобиля

У многих имеются переносные приемники и магнитофоны, а если у вас есть еще и автомобиль, то в дороге питать эти устройства удобнее от аккумулятора машины, не разряжая батарейки. Подключать радиоаппаратуру непосредственно к аккумулятору нельзя (за исключением тех приборов, которые для это предназначены), так как его напряжение может меняться от 10 до 15 В, а переносная аппаратура питается меньшим напряжением. Особенностью бортовой сети автомобиля при работающем двигателе является наличие импульсных помех в виде выбросов положительной и отрицательной полярности, амплитуда которых может достигать 160 В (спадающих через 1 мс). В цепи питания появляются также импульсы положительной полярности с амплитудой до 90 В и спадающие через 0,4 с.

Все эти перегрузки блок питания устраняет и обеспечивает на выходе стабилизированное напряжение 9 В (ток нагрузки может быть до 0,8 А). На входе блока питания стоят защитные диоды VD1 и VD2, а также фильтр из дросселя L1 и конденсаторов С1. СЗ, который значительно ослабляет помехи. Если вы уверены, что не потребуется включать питание радиоаппаратуры во время движения автомобиля, то катушку L1 можно не устанавливать. Для стабилизации выходного напряжения используется широко распространенная микросхема КР142ЕН8А, Г или 142ЕН8А, Г которая крепится к теплорассеивающей пластине. Устройство имеет внутреннюю защиту от перегрузки по току, которая срабатывает при превышении им 1 А. Для изготовления катушки фильтра необходимо взять ферритовые броневые чашки типоразмера Б22 из феррита марки 2000НМ1 (1500НМ1) и на внутреннем диэлектрическом каркасе намотать витки проводом ПЭЛ диаметром 0,25 мм до полного его заполнения. Между чашками нужно сделать зазор около 0,1. 0,2 мм (внутри), что исключит намагничивание магнитопровода постоянно протекающим током в катушке.