Інвертори часто виявляються корисними у автомобілях і на катерах. Зазвичай їх основне завдання полягає в перетворенні напруги живлення акумулятора в змінну напругу 120 В з частотою 60 Гц, щоб можна було користуватися різними приладами, такими як електробритви, телевізори та радіоприймачі, лампи денного світла і багато інших. Такі інвертори вельми корисні, якщо вони можуть забезпечити потужність в діапазоні від 20 до 100 Ватт. Це передбачає використання укомплектованого відповідним вихідним трансформатором підсилювача звукової частоти, на вхід якого надходить напругу з частотою 60 Гц від генератора. Ця ідея особливо приваблива, оскільки підсилювачі можна дуже дешево купити на радіоринках і товкучках.

Після того, як підсилювач звукової частоти підданий пропонованої нами переробці, він стає інвертором із зовнішнім збудженням. Слід чітко усвідомлювати, що в нашому випадку є багато можливостей для експериментування. Справа в тому, що хоча використання підсилювача в цьому режимі представляється справою простою і зрозумілою, насправді ми дуже мало знаємо про реальну потужності купленого підсилювача. Це обумовлено тим, що остаточне доведення його «конструкції» робиться в процесі передпродажної підготовки, а не в дослідницькій лабораторії. Тому так званий 100-ватний підсилювач може забезпечувати 100 Ватт вихідний потужності тільки протягом коротких і не часто повторюваних піках потужності в музичному сигналі. Спроба отримати від такого підсилювача потужність 100 Ватт протягом деякого часу може виявитися прелюдією до дорогої заміни потужних транзисторів і інших зіпсованих радіодеталей. З іншого боку, деякі більш якісні підсилювачі, можливо, здатні видавати 100 Вт номінальної потужності протягом тривалого часу, а якщо й ні, то вони можуть бути доведені до заявлених характеристик шляхом невеликих змін, таких як посилення охолодження і заміна кількох пасивних радіодеталей.

Далі слід підібрати вихідний трансформатор, первинна обмотка якого замінює звукову котушку гучномовця (більшість сучасних підсилювачів має або пряме підключення гучномовця, або через вихідний конденсатор великої ємності). Тут можна зробити припущення, яке добре виправдовується на практиці. Воно полягає в тому, що простіше всього використовувати «накальний трансформатор», який забезпечить необхідний імпеданс і ставлення напруг для задовільного вирішення цього завдання. Є широкий вибір таких трансформаторів з напругою вторинної обмотки 5, 6,3, 7,5, 10, 12,6, 24, 36 і 48 В. Так як вторинна обмотка часто має відвід від середньої точки, а первинні обмотки можуть мати кілька відводів, то експериментатор може насолодитися широкими можливостями при виборі оптимального відносини числа витків. Зауважимо, що вторинна обмотка накального трансформатора стає первинною, коли він використовується як вихідний трансформатор інвертора. Чи не зашкодить вибрати більш потужний трансформатор, ніж розрахована номінальна потужність. Нагрівання, пропорційний потужності PR, не викликає особливих проблем, але насичення магнітного сердечника може скласти проблему, якщо використовується вихідна напруга у формі меандру.

На ріс.4.35 наведена схема часто зустрічається підсилювача звукової частоти, призначеного для роботи від автомобільного акумулятора. Багато подібних підсилювачі мають просту конструкцію завдяки використанню спеціалізованих потужних інтегральних схем замість набору дискретних транзисторів. Основою схеми на рис. 4.35 є мостовий підсилювач. Мостовий підсилювач складається з двох двотактних підсилювачів, керованих таким чином, що їх виходи послідовно-узгоджені: В той час як на один кінець навантаження подано позитивне напруга, на інший кінець навантаження подається негативна напруга (для стереопідсилювачем необхідно два таких каналу, тобто, дві пари двотактних підсилювачів). Для реалізації інвертора, досить мати один такий канал. Експериментатор може подвоїти потужність, використовуючи два канали, не забуваючи при цьому звернути увагу на правильну фазировку і балансування.

Одноканальний підсилювач на рис. 4.35 може видати близько 100 Ватт на навантаження, що має опір 4 ома. Звернемо увагу на з’єднання входів і зворотного зв’язку двох ІС фірми Sprague. З теорії операційних підсилювачів випливає, що кожен каскад на І З має коефіцієнт посилення 100. Вхідна напруга подається на лівий підсилювач, який не інвертує сигнал. Вихідна напруга цього каскаду ділиться в 100 раз і подається на правий підсилювач, який інвертує полярність сигналу. Завдяки такому з’єднанню на два висновки навантаження подається одночасно і позитивне і негативне напруги. Потужність в навантаженні в два рази більше, ніж у випадку однієї ІВ. Підлаштування резистор призначений для отримання

нульового струму спокою у відсутність вхідного сигналу.

Наша задача полягає в заміні відповідним накальних або вихідним трансформатором котушки гучномовця і в виборі генератора з частотою 60 Гц для управління підсилювачем. Це дозволить перетворити підсилювач в інвертор із зовнішнім збудженням, які мають на виході напругу 120 В з частотою 60 Гц. При відповідному тепловідвід можна забезпечити потужність на навантаженні близько 100 Вт Якщо управляти інвертором синусоїдальним сигналом, то такий инвертор має переваги в порівнянні з інверторами з насичуючої сердечником. При роботі з синусоїдальним сигналом електромагнітні перешкоди будуть незначні. Немає проблем з запуском. Крім того, значно легше отримати точну і стабільну частоту. Якщо це необхідно, то можна здійснити стабілізацію напруги простим і зрозумілим способом. Електродвигуни зазвичай просто «щасливі», коли на них подається синусоїдальна напруга; звичайне напруга у формі меандру містить багато гармонік, що істотно збільшує втрати в електродвигунах за рахунок вихрових струмів і гістерезису, а іноді викликає і зменшення обертального моменту. Нарешті, доступність ІС та відповідних накальних трансформаторів істотно спрощує апаратурну реалізацію.

Рис. 4.35. Підсилювач автомагнітоли, модифікований для викорис-тання в якості інвертора.

Показаний на рис 4.36 генератор звукової частоти годиться для управління інвертором. Він дозволяє вибрати прямокутну або синусоїдальну форму напруги. Синусоїдальна форма дуже далека від «чистої» синусоїди з точки зору меломанів, але цілком годиться для нашої мети.

Рис. 4.36. Генератор сигналу для підсилювача звукової частоти, викорис-зуемих в якості інвертора з зовнішнім збудженням.

Відповідна комбінація для /? С-ланцюжка, що визначає частоту, складається із змінного резистора з опором 10 кОм і конденсатора ємністю 1 мкФ. Частота коливань дорівнює 60 Гц при опорі змінного резистора близько 8 кОм. Передбачається, що всі попередні експерименти проводяться з синусоїдальним сигналом частотою 100 Гц. Це робиться для того, щоб уникнути ненавмисного насичення трансформатора. Крім того, розумно спочатку ретельно перевірити роботу інвертора на потужності 50 Вт, перш ніж досягати рівня 100 Вт Це, звичайно, визначається амплітудою напруги генератора. Під час випробувань слід використовувати резистивну навантаження.

Якщо включити десятковий лічильник між джерелом напруги у вигляді меандру та інвертором, то при частоті генератора 240 Гц і коефіцієнті розподілу лічильника 4 виходить дуже цікавий режим роботи інвертора. Сигнал ступінчастою форми на виході лічильника з частотою 60 Гц має унікальну властивість, що складається в тому, що його пікове і середньоквадратичне значення такі ж, як для відповідного сигналу синусоїдальної форми. Такий сигнал може формуватися десятковим лічильником типу 4017 спільно з невеликим трансформатором, що мають обмотку з центральним відведенням. Ця схема показана на рис. 4.37. В цьому випадку навантаження «Відчуває» майже синусоїдальну форму напруги. Така форма напруги зазвичай викликає меншу перевантаження транзисторів інвертора, ніж традиційна форма у вигляді меандру з шпаруватістю 50%.

Рис. 4.37. Унікальна форма ступеневої сигналу, вплив якого еквівалентно синусоїді.

Яка б форма сигналу не була обрана, все ж краще використовувати частоту 90 або 100 Гц замість 60 Гц. Зазвичай при підвищенні частоти вихідна потужність трохи збільшується, а більшість приладів ведуть себе так само, як і на частоті 60 Гц. Деякі електричні бритви підвищують швидкість, що зазвичай вітається.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.