Úvod:
Menič se hodí k bateriovému napájení síťových spotřebičů. Jedná se o spínaný měnič, který neobsahuje žádný rozměrný, těžký a drahý železný
transformátor. Výhodou jsou malé rozměry a hmotnost, Přesná stabilizace výstupního napětí
a mimo jiné i velmi malá klidová spotřeba, kterou pomocí klasického trafa nelze dosáhnout.
Nevýhodou je snad jen trochu větší složitost :).
Použití:
Lze použít pro většinu spotřebičů kromě kapacitních a těch, které vyžadují čistý sinus z jiného důvodu.
Není vhodný pro kapacitně srážené minizářivky a LED-žárovky. Z klasických zářivkových (výbojkových) svítidel
je nutné odpojit kondenzátor.
Popis zapojení:
Spínaný měnič s modifikovanou sinusovkou se typicky skládá ze dvou částí: 1) DC/DC měniče, který zvyšuje vstupní stejnosměrné napětí 12V (24V, 48V)
na vysoké stejnosměrné napětí odpovídající přibližně amplitudě sítě (pro síť 230V~ je to 325V),
a 2) střídacího mostu, který z tohoto zvýšeného napětí vytváří modifikovanou sinusovku.
Pro spínané měniče menších výkonů (do cca 150W) lze DC/DC měnič řešit jako blokující zdroj.
Pro větší výkon by bylo nutné použít dvojčinný zdroj (případně propustný, ale komplikací je značně vysoké sekundární napětí).
Zvyšovač se nehodí, protože zvyšovací poměr je příliš velký.
Vzhledem k malému výkonu mého spínaného měniče jsem DC/DC měnič nakonec postavil jako blokující zdroj.
Podrobnějšímu popisu DC/DC se zde věnovat nebudu, protože toto zapojení jsem již detailně popsal v článku
DC/DC měnič 12V / 325V 150W.
Střídací most je sestaven z tranzistorů T3, T4, T5 a T6 typu MOSFET N. Ty jsou řízeny integrovanými obvody IO2 a IO3 typu IR2153.
Obvod IR2153 je integrovaný budič polomůstku s vlastním oscilátorem. Oscilátor IO3 zde pracuje jako řídící zdroj frekvence 50Hz.
Oscilátor v IO2 je zde využit jako fázový zpožďovač, závislý na IO3.
Aby měnič s modifikovanou sinusovkou mohl zvládat i indukční zátěže, musí v době nulového výstupního napětí
výstup zablokovat (zkratovat) sepnutím dvou tranzistorů v mostu - buď obou spodních nebo obou horních.
Pro rovnoměrné rozdělení ztrát je pochopitelně vhodné, když jednou to jsou horní a podruhé dolní.
Tento účel nejlépe splňuje právě použití dvou obdélníkových singálů s fázovým posunem.
Při vstupním napětí 325V dosahujeme efektivního výstupního napětí 230V s posuvem 90° a tedy střídou 25%.
Někdy bývá v měničích použit i jiný kompromis, např. střída 30%, pro kterou vychází vstupní napětí 297V,
nebo 33,3%, pro kterou vychází 282V.
Napětí DC/DC měniče se nastavuje pomocí trimru P1. DC/DC měnič je vhodné oživit samostatně.
Pokud jsme zvolili střídu 25%, nastavíme P1 tak, aby na výstupu DC/DC měniče bylo 325V.
P2 nastavuje frekvenci. Měříme frekvenci na vývodu 2 IO3 a nastavíme 50Hz.
Nakonec pomocí P3 nastavíme správnou střídu. Pozor - voltmetry (multimetry), které neumí
měřit efektivní (RMS) hodnotu napětí, nebudou na výstupu měniče ukazovat správně 230V, ale o něco méně!
Proto podle takového měřidla nemůžeme střídu nastavovat!.
Měnič má ochranu proti přetížení a zkratu. Proud mostem je snímán pomocí bočníku R3 a tranzistoru T7.
Pokud dojde k přetížení či zkratu, otevře se T7 a následně i T8. T7 s T8 se navzájem udržují otevřené.
Přivede se záporné napětí na vývody 3 IO2 a IO3, což aktivuje funkci shutdown (SD)
a most zůstane vypnutý až do odpojení a opětovného připojení napájení.
Vzhledem k tomu, že většina spotřebičů vytváří při zapnutí proudový náraz, je nutné, aby ochrana reagovala
zpožděně, jinak bude vypínat stále. Zpoždění zajišťuje C9. Krátkodobě tedy lze měnič přetížit, aniž by se ochrana aktivovala.
Pro případ zkratu se měnič při určitém proudu musí ale umět vypnout rychle. Proudový práh rychlého vypnutí je několikanásobně
vyšší, než práh zpožděného vypnutí a je určen odporem R4. R3 určuje práh zpožděného vypnutí. L2 slouží k omezení rychlosti nárůstu proudu v případě
zkratu. Bez ní by ochrana chránila pouze proti přetížení, ale nikoliv pro tvrdému zkratu.
Za běžných okolností je napětí na L2 zanedbatelné. Aktivace ochrany je indikována
Rozsvícením LED1. Účinnost měniče je přes 90%.
Nechcete-li měnič stavět, můžete si koupit hotový na www.menice-napeti.cz.
