Oto krótki test oraz prezentacja wnętrza przetwornicy samochodowej, zakupionej do zasilania m.in. telewizora na ogródku działkowym z prostej instalacji solarnej. Pokazywana tu przetwornica generuje na wyjściu modyfikowaną sinusoidę, więc nie nadaje się do zasilania niektórych urządzeń, takich jak np. sprzęty wyposażone w silnik prądu przemiennego lub obciążenia o charakterze indukcyjnym, ale jednocześnie może z powodzeniem zasilić typowe urządzenia takie jak np. telewizor, odbiornik DVB-T2, oświetlenie LED czy też różne prostsze zasilacze impulsowe.
Prezentowany tu temat powstał zasadniczo na skutek powodzi, która przeszła przez nasz kraj we wrześniu, po prostu kilka sezonów wcześniej składałem sobie malutką instalację fotowoltaiczną na gotowym zestawie z Chin (pokazana tutaj), a w tym roku zaczęły się popowodziowe problemy z energią elektryczną na ogródkach, więc jeden z moich sąsiadów poszedł w moje ślady i kupił sobie zestaw i "inwerterek"... i ten właśnie "inwerterek" tutaj pokażę.
Jeśli chodzi o moją instalację, to ja sam nie kupowałem żadnego inwertera - użyłem starego zasilacza UPS, którego pokazywałem w tym temacie:
Wnętrze starego komputerowego zasilacza UPS, uruchomienie jako inwerter solarny
Ogółem on też nie ma sinusoidy na wyjściu, ale do moich zastosowań też daje radę. Chyba jedyną niespodziankę sobie zrobiłem podłączając do niego laptopa gamingowego z dość mocniejszym zasilaczem - moc niby się zgadza, ale zasilacz się restartuje, podejrzewam, że w środku jest aktywne PFC które jakoś gryzie się z tym przebiegiem na wyjściu... ale wróćmy do tematu.
A więc chcemy zasilić telewizor i dekoder DVB-T2 na działce. Światło też niby można, ale ja osobiście preferuję bezpośrednio puścić 12V na instalację z paskami LED, szkoda energii na straty na przetwornicach. Naszym celem jest telewizor. Trzeba zsumować z tabliczek znamionowych, ile mocy potrzebujemy.
Ostatecznie więc kupiliśmy prosty inwerter o deklarowanej mocy ciągłej 400W/500VA za około 100 zł. Były dostępne słabsze (240W/300VA) za 80 zł, ale dobrą praktyką jest zostawienie sobie sporego marginesu bezpieczeństwa, bo może coś jeszcze trzeba będzie podłączyć, a i też bo ostatnimi czasy sprzedawcy lubią zawyżać parametry tańszych sprzętów. Dodatkowo te 20 zł dopłaty za prawie dwa razy większą moc to nie jest aż tak dużo.
Z tego wszystkiego nie zrobiłem fotek tak zwanego "unboxingu", czyli wypakowywania, ale i tak mogę pokazać co w zestawie za 100 zł było - dwa mini bezpieczniki oraz grube przewody do akumulatora:
Sam inwerter wygląda tak (zdjęcie z losowo wybranej oferty sprzedaży):
Specyfikacja (angielskojęzyczna):
W zestawie była też instrukcja - wszystko w naszym języku. To jest plus kupowania w naszym kraju. Podoba mi się, że jest tam ładnie wytłumaczone co i jak, jest mowa o przebiegu na wyjściu (tzw. sinus modyfikowany), o przeznaczeniu produktu (nie nadaje się do obciążeń indukcyjnych itd), choć mam wrażenie, że stwierdzenie, że "zadziałają zasilacze" jest uproszczeniem.
Kolejne plusy można przyznać za wyjaśnienie strat na inwerterze (tekst podaje sprawność 90%), jak i przykład szacowania ile mocy potrzebujemy dla naszych sprzętów.
Wzór na oszacowanie wymaganej pojemności akumulatora też dali...
A nawet mówią otwarcie o poborze mocy bez obciążenia - 8W.
A tu co się stało? Czemu w tekście podają przebieg sinusoidalny? To chyba błąd, tak samo jak w stopce...
Instrukcje podłączenia do źródła zasilania - też mogę się tylko zgodzić:
Testy z obciążeniem (USB i 230V)
Pora zacząć testy. Przepraszam za bałagan na stole (ta bateria od laptopa), to było na szybko. Zacząłem od wyjścia USB, da się te 2.2A pobrać, dobre 12W wychodzi:
Napięcie i częstotliwość na wyjściu bez obciążenia:
Różne testy z obciążeniami:
Telewizor i Mac Mini też działa:
Ostatecznie udało mi się docisnąć przetwornicę do prawie 250W, nie przekroczyłem tej granicy, ale to z mojej winy - nie miałem aż tak dobrego źródła prądowego i siadało napięcie.
240W w pełni spełnia docelowe wymagania postawione przed projektem, więc przetwornica sprawdzi się w planowanym zastosowaniu.
Wpływ obciążenia na przebieg napięcia
W wolnej chwili podłączyłem oscyloskop do wyjścia i zbadałem jak wygląda u nich ta "modyfikowana sinusoida". Zacząłem od obciążenia 11.5W, w roli obciążenia były żarówki zwykłe i LED:
Rzeczywiście, prostokąt to nie jest. Teraz 114W:
Zmienił się troszkę kształt przebiegu. I ostatecznie 174W:
To wygląda już prawie jak prostokąt... napięcie też troszkę spadło pod obciążeniem, a częstotliwość widzę, że też troszkę pływała. Nie wiem jednak na ile to jest normalne, że się tak "ścisnął" ten przebieg, nie zajmuję się przetwornicami, tym bardziej tego typu. Z tego powodu zapytam - czy ktoś z czytających wie co tu się stało i dlaczego?
Wnętrze przetwornicy
Demontujemy. Wystarczy odkręcić śrubki. Uziemienie jest na obudowie. W środku jest jedno PCB.
Te przewody 230V nie są takie grube, ale to w sumie raptem 400W...
Przewody 12V muszą być odpowiednio grubsze, bo tam płyną znacznie większe prądy. Moc to iloczyn napięcia i prądu, a moce muszą się zgadzać (uwzględniając straty, wydzielone ciepło).
Wyjście USB jest zrealizowane w oparciu o przetwornicę step down LT6605Q. Widać obok niej charakterystyczną cewkę. Co ciekawe, w pobliżu jest też mały sześcionóżkowy układ scalony na pinach D+ i D- od portów, służący pewnie do negocjacji (zgłoszenia się) zasilacza tak, aby telefon wiedział, że może pobrać większy prąd. Omawiałem to szerzej w innym temacie:
Dwuportowa ładowarka USB która przyśpieszyła ładowanie mojego iPhone
Bardziej nas interesuje sam inwerter.
A więc są tutaj cztery K2645:
Ale one są na wyjściu, więc zacząłem troszkę od złej strony. Widać to po ścieżkach. Wejście 12V jest trochę mocniej pocynowane i ścieżki są znacznie szersze. Dopiero potem są dwa tranzystory kluczujące, dalej jest transformator, a te cztery K2645 są za nim...
Między transformatorem a K2645 jest mostek prostowniczy złożony z czterech diod:
Na płytce jest jednak bezpiecznik:
Nie miałem jak dostać się do dwóch tranzystorów przełączających 12V po stronie niskonapięciowej transformatora impulsowego:
Grube uzwojenie pierwotne (na 12V) transformatora:
Ostatecznie naniosłem sobie komponenty na płytkę w Paincie:
Został do uwzględnienia tylko ten tranzystor w rogu - chyba do załączenia 12V w ogóle:
Ostatecznie określiłem, że mamy tu następujące etapy:
- wejście 12V, bezpiecznik, filtrowanie, ew. załączenie tego 12V (PTP04N04N luzem)
- przetwornicę impulsową na dwóch tranzystorach MOSFET, obstawiałbym typ push-pull
- transformator o przekładni zwiększającej napięcie
- za transformatorem mamy mostek prostowniczy z czterech diod
- za nim jest kondensator elektrolityczny, filtrujący, na 400V
- za nim dodatkowo mamy jeszcze cztery tranzystory MOSFET które z odpowiednim sterowaniem generują modyfikowaną sinusoidę, połączone są w mostek H
Samej części sterowania nie analizowałem dalej przez brak oznaczeń na układzie scalonym.
Podsumowanie
Początkowo nie planowałem tego publikować, bo testy były wykonywane na szybko oraz nie udało mi się nawet obciążyć tego inwertera do granic jego możliwości, ale analiza wnętrza okazała się na tyle ciekawa, że jednak zdecydowałem się tu całość zaprezentować. Sam inwerter dopiero przejdzie test bojowy przez cały tegoroczny sezon wiosenno-letni, ale myślę, że i tak był kupiony z takim zapasem mocy, że w pełni podoła wyzwaniom. A może mam zbyt optymistyczne podejście i kupiliśmy szrot?
Zapraszam do komentowania, to nie moja tematyka, więc może i sam się czegoś dowiem. Czy korzystaliście z tego typu inwerterów, a jeśli tak, to w jakich okolicznościach - kemping, ogródek, wyjazd?
PS: Co do mojej mini instalacji solarnej z tego tematu - dalej działa i daje radę, nie ma to jak paski LED 12V oraz laptop zasilone z "własnego" prądu. Jedynie wciąż muszę ogarnąć przetwornicę 12V->18V by zasilić laptopa bezpośrednio, bez udziału 230V...
Fajne? Ranking DIY Pomogłem? Kup mi kawę.
