Как повысить напряжение постоянного и переменного тока
Чтобы питать электроприборы, нужно обеспечить номинальные значения параметров электропитания, заявленные в их документации. Безусловно большинство современных электроприборов работают от сети переменного тока 220 Вольт, но бывает так, что нужно обеспечить питание приборов для других стран, где напряжение другое или запитать что-нибудь от бортовой сети автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и что для этого нужно.
Повышение переменного напряжения
Повысить переменное напряжение можно двумя способами – использовать трансформатор или автотрансформатор. Основная разница между ними состоит в том, что при использовании трансформатора есть гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью, а при использовании автотрансформатора её нет.
Интересно! Гальваническая развязка – это отсутствие электрического контакта между первичной (входной) цепью и вторичной (выходной).
Рассмотрим часто возникающие вопросы. Если вы попали за границы нашей необъятной родины и электросети там отличаются от наших 220 В, например, 110В, то чтобы поднять напряжение со 110 до 220 Вольт нужно использовать трансформатор, например, такой как изображен на рисунке ниже:
Следует сказать о том, что такие трансформаторы можно использовать «в любую сторону». То есть, если в технической документации вашего трансформатора написано «напряжение первичной обмотки 220В, вторичной – 110В» – это не значит, что его нельзя подключить к 110В. Трансформаторы обратимы, и, если на вторичную обмотку подать, те же 110В – на первичной появится 220В или другое повышенное значение, пропорциональные коэффициенту трансформации.
Следующая проблема, с которой многие сталкиваются – низкое напряжение в электросети, особенно часто это наблюдается в частных домах и в гаражах. Проблема связана с плохим состоянием и перегрузкой линий электропередач. Чтобы решить эту проблему – вы можете использовать ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Большинство современных моделей могут как понижать, так и плавно повышать параметры сети.
Схема его изображена на лицевой панели, а на объяснениях принципа действия мы останавливаться не будем. ЛАТРы продаются разных мощностей, тот что на рисунке примерно на 250-500 ВА (вольт-амперы). На практике встречаются модели до нескольких киловатт. Такой способ подходит для подачи номинальных 220 Вольт на конкретный электроприбор.
Если вам нужно дёшево поднять напряжение во всем доме, ваш выбор — релейный стабилизатор. Они также продаются с учетом разных мощностей и модельный ряд подходит для большинства типовых случаев (3-15 кВт). Устройство основано также на автотрансформаторе. О том, как выбрать стабилизатор напряжения для дома, мы рассказали в статье, на которую сослались.
Цепи постоянного тока
Всем известно, что на постоянном токе трансформаторы не работают, тогда как в таких случаях повысить напряжение? В большинстве случаев постоянку повышают с помощью дросселя, полевого или биполярного транзистора и ШИМ-контроллера. Другими словами, это называется бестрансформаторный преобразователь напряжения. Если эти три основных элемента соединить как показано на рисунке ниже и на базу транзистора подавать ШИМ сигнал, то его выходное напряжение повысится в Ku раз.
Также рассмотрим типовые ситуации.
Допустим вы хотите сделать подсветку клавиатуры с помощью небольшого отрезка светодиодной ленты. Для этого вполне хватит мощности зарядного от смартфона (5-15 Вт), но проблема в том, что его выходное напряжение составляет 5 Вольт, а распространенные типы светодиодных лент работают от 12 В.
Тогда как повысить напряжение на зарядном устройстве? Проще всего повысить с помощью такого устройства как «dc-dc boost converter» или «импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения».
Такие устройства позволяют повысить напряжение с 5 до 12 Вольт, и продаются как с фиксированной величиной, так и регулируемые, что позволит в большинстве случаев поднять с 12 до 24 и даже до 36 Вольт. Но учтите, что выходной ток ограничен самым слабым элементом цепи, в обсуждаемой ситуации – током на зарядном устройстве.
При использовании указанной платы выходной ток будет меньше входного во столько раз, во сколько поднялось напряжение на выходе, без учета КПД преобразователя (он в районе 80-95%).
Подобные устройства строят на базе микросхем MT3608, LM2577, XL6009. С их помощью можно сделать устройство для проверки реле регулятора не на генераторе автомобиля, а на рабочем столе, регулируя значения с 12 до 14 Вольт. Ниже вы видите видео-тест такого устройства.
Интересно! Любители самоделок часто задают вопрос «как повысить напряжение с 3,7 В до 5 В, чтобы сделать Power bank на литиевых аккумуляторах своими руками?». Ответ прост – использовать плату-преобразователь FP6291.
На подобных платах с помощью шелкографии указано назначение контактных площадок для подключения, поэтому схема вам не понадобится.
Также часто возникающая ситуация — необходимость подключить к автомобильному аккумулятору 220В прибор, а бывает что за городом очень нужно получить 220В. Если бензинового генератора у вас нет – используйте автомобильный аккумулятор и инвертор, чтобы повысить напряжение с 12 до 220 Вольт. Модель мощностью в 1 кВт можно купить за 35 долларов – это недорогой и проверенный способ подключить 220В дрель, болгарку, котёл или холодильник к 12В аккумулятору.
Если вы водитель грузовика, вам не подойдёт именно указанный выше инвертор, из-за того, что в вашей бортовой сети скорее всего 24 Вольта. Если вам нужно поднять напряжение с 24В до 220В – то обратите на это внимание при покупке инвертора.
Хотя стоит отметить, что есть универсальные преобразователи, которые могут работать и от 12, и от 24 вольт.
В случаях, когда нужно получить высокое напряжение, например, поднять с 220 до 1000В, можно использовать специальный умножитель. Его типовая схема изображена ниже. Он состоит из диодов и конденсаторов. Вы получите на выходе постоянный ток, учтите это. Это удвоитель Латура-Делона-Гренашера:
А так выглядит схема несимметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).
С его помощью вы можете повысить напряжение в нужное число раз. Это устройство строится каскадами, от числа которых зависит сколько вольт на выходе вы получите. В следующем видео описан принцип работы умножителя.
Кроме этих схем существует еще множество других, ниже изображены схемы учетвертителя, 6- и 8-кратных умножителей, которые используются для повышения напряжения:
В заключении хотелось бы напомнить о технике безопасности. При подключении трансформаторов, автотрансформаторов, а также работе с инверторами и умножителями будьте аккуратны. Не касайтесь токоведущихчастей голыми руками. Подключения следует выполнять при отключенном питании от устройства, а также избегать их работы во влажных помещениях с возможностью попадания воды или брызг. Также не превышайте заявленный производителем ток трансформатора, преобразователя или блока питания, если не хотите, чтобы он у вас сгорел. Надеемся, предоставленные советы помогут вам повысить напряжение до нужного значения! Если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!
Повышающий преобразователь постоянного тока с 8-32 В до 45-390 В
Габариты: 60х50х22
Вес: 55 грамм
Сборка-пайка на четверочку, флюс кое-где не отмыт. 
Силовой Переключающий элемент — RU7088R — MOSFET, 70V, 80A
Остальные микросхемы с заботливо потертыми производителем маркировками.
Вход защищен от переплюсовки автомобильным предохранителем на 10А.
Выходная мощность 40 Ватт (Пиковая 70 Ватт)
Максимальный ток 0,2 А
Ток покоя: 15 мА
Рабочая частота: 75 кГц
Алгоритм работы: Подаем на вход 8-32 В DC, подстроечным резистором выставляем требуемое напряжение на выходе. (изменение входного напряжения в заданном диапазоне не влияет на выходное!)
По факту при 8 вольтах преобразователь работает нестабильно. При 10 В нестабильно работает под нагрузкой. Нормально работает от 12 В и выше.
Выход Мин и Макс: 
Перед тем, как перейти к экспериментам, напоминаю — на разных частях платы присутствует высокое напряжение, которое опасно для ваших любимых дорогостоящих приборов!
Купил я как-то парочку конденсаторов на Алиэкспресс и написал про них обзор: Алюминиевый электролитический конденсатор 2200 мкФ 450 В Hitachi или «Hitachi»
Кому лень ходить по ссылкам: при низковольтных измерениях – отличные конденсаторы. Но аборигены mysku.club методом запугивания убедили меня, что вряд ли они будут работать при высоком напряжении, и красивый взрыв с эффектно разлетающимися конфетти из фольги неизбежен. Я переложил на всякий случай конденсаторы из ящика стола в сейф для хранения оружия и запретил к нему подходить всем, кроме тещи. 
Собрал вот такой стенд на лоджии (благо там сейчас ремонт): 
Для пущего эффекта разложил все равномерно вокруг конденсатора. Подключил и токоизмерительные клещи, и термопару примотал изолентой к корпусу- я же серьезный исследователь. Камеру засунул в аквабокс.
После выключения питания конденсатор довольно долго разряжается. Ускорение этого процесса с помощью металлического предмета приводит к вспышке, хлопку и порче металлического предмета.
Если не удалось использовать китайский электролит в качестве китайской петарды, придется его использовать по прямому назначению.
Что можно и нужно измерить? Правильно – ток утечки при заданном напряжении. У меня максимально возможное 394 В, на нем и будем мерить. 
У идеального конденсатора ток утечки стремится к нулю. В реальности все не так, поэтому смотрим в таблицу и выбираем оттуда значение, которое ток не должен превышать. Для моего конденсатора 2200 мкФ на 394 вольтах не более 5,5 мА.
Схема подключения приборов при измерении: 
Методика измерения — замыкаете накоротко амперметр, полностью заряжаете конденсатор, контролируя напряжение вольтметром. После полного заряда размыкаете амперметр – он показывает ток утечки. Если уверенны в своем амперметре, то можете его входы не замыкать, тогда еще и ток заряда посмотрите. 
Для испытуемого конденсатора ток утечки в норме. От этого он не стал японским, но его смело можно использовать.
Выводы:
Не знаю, годен ли обозреваемый в качестве источника питания, пульсации я осциллографом не смотрел, но заряжать конденсаторы, пытать шпионов и убивать хомяков данным устройством можно.
Плюсы:
+ работает
+ приличный изменяемый диапазон выходного напряжения
+ есть возможность выбора входного напряжения
Минусы:
— можно предъявить претензии к качеству пайки и отмывки платы. Не критично, но все же.
Если нужен источник высокого напряжения, можно брать.
- 12 августа 2017, 09:05
- автор: Evidencia
- просмотры: 21780
Нет, вы там не были, вот что там написано:
5000 flashes at rated voltage applied at 5
35°C repeating every 30 seconds thru a Xe flash tube having a discharge resistance if 0.7
Цитата из вики, сорри что на английском, но думаю что разберетесь.
Конденсатор при этом тоже портится Не обязательно — зависит от «кондовости» конденсатора и запасённой энергии, которую пытаются методом КЗ через него выдернуть.
Т.е. мелким электролитам — пофиг. А вот «банки» уже столько в себе помещают кулонов/вольтов, что при КЗ может элементарно внутри отвариться контакт от фольги.
Поэтому — через около-МегаОм-ный резистор.
— К слову, в эхе Su.Hardw.Audio рассказывалась метода «тренировки» электролитов. ЕМНИП, смысл — в постепенной подаче высокого напряжения от источника с очень большим внутренним сопротивлением — при превышении некоего порога, происходил «микропробой» — никаких фейерверков — просто нано-КЗ, которое имеет 2 следствия:
1) виден реальный потолок по напряжению для конкретного экземпляра, БЕЗ его порчи;
2) микропробой при некотором токе «вышибает» «слабое звено» — фольга обкладок в этом месте оплавляется и «отходит» от этого слабого места в изоляторе, т.е. таким образом можно неколько повысить максималку для конденсатора.
Насчёт второго может уже и насочинял… или спутал с «тренировкой» ламп (форум-то ХайФай-ный) — уже прошло-то лет двадцать…
Конденсаторный инвертор с развязкой.
Для понимания процесса, или от куда растут ноги настоящего повествования, рекомендую ознакомиться с материалом «Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока». В ней рассмотрен и реализован в устройстве прибор, ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО с понижением напряжения и увеличением тока.
Недавно в сети был представлен прибор на основе конденсаторов с повышением напряжения.
Видеоролик автора устройства с демонстрацией возможностей устройства
Я вспомнил, что в 2011 году публиковал архив с материалами инвертора 5000 Вт повышающий на конденсаторах (скачать архив можно по ССЫЛКЕ)
Применяемый принцип инвертора, обратный «Конденсаторному преобразователю с умножением тока» правда по названию можно ошибочно определить, что появляется лишний ток. Этого на самом деле не происходит, так как по закону равновесия, понижается напряжение и распределяется в соответствующих емкостях. На заряд емкости меньшего напряжения, чем на разряд с меньшим напряжением но большей ёмкостью. Особенность работы схемы, это разделение периодов с развязкой ЗАРЯД/РАЗРЯД при заряде нагрузочных конденсаторов от источника, нагрузка отключена, а при разряде заряженных конденсаторов на нагрузку уже источник отключен. Таким образом заряженные конденсаторы выполняют роль самостоятельного источника постоянного тока для нагрузки. В инверторе который повышает напряжение, принцип тот же только обратный. К примеру равновесие можно выразить так исходя из формулы электрической мощности постоянного тока: W=I*U
Пример: 100 Вт = 120 В * 0,83 А = 12В * 8,3А
Скрин коллаж из материалов по инвертору где обособленна цепь заряда конденсаторов в параллельном варианте
Определенно с некими особенностями, наличия токоограничивающего резистора и 3-го банка конденсаторов, которые заряжаются параллельно гирлянде перестраиваемых конденсаторов (ПАРАЛЛЕЛЬНО/ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО), схема полностью подтверждает принцип «Конденсаторного преобразователя с умножением тока«. Для того чтобы разрядить заряженные конденсаторы, нужна соответствующая цепь. Я дополнил схему недостающими элементами (диодами и ключом транзистором). Вместо резистора токоограничения лампочка накаливания (лампа 1)
соотношение основных элементов
Синим цветом цепь разряда. А обособленные конденсаторы, очевидно выполняют роль сглаживания импульса который идет на нагрузку. Особенность цепи разряда не буду описывать (при желании оставьте свой комментарий и если желающих будет много я дополню материал). Ключи, которые вероятно используются это транзисторы P-N-P перехода, кроме того если использовать составные транзисторы. можно организовать управление через оптопару, что позволить иметь развязку от цепи управления.
Это моя версия принципа работы данного устройства. Она не предусматривает ни какой Сверх Единичности.
Возможно автор и применил некие НОУ-ХАУ, я не буду утверждать. Вы это можете уточнить у него самого по его правилам:
Возможно визуально просто совпадение, хорошо тогда просто поразмыслим, а какая схема может быть реализована? На ум приходит только свич Теслы.
Ссылка симуляции работы Свитча Теслы: https://tinyurl.com/yzr92hpg
Рассмотрим, по заявлению автора, успешную репликацию ССЫЛКА:
Электросхемы с интернета скачиваются неработоспособные . Хотя может на буржуйских транзисторах они и работают ?
Я решил сделать схему с наличием решения стандартных проблем для такого типа схем , плюс — простую , легко повторяемую радиолюбителем средней руки , плюс — включить в неё возможность оперативного изменения основных параметров для экспериментирования . Ещё одна задача — чтоб не было «экзотических» деталей или материалов .
Для такой цели великолепно подошла очень широко распространённая микросхема TL494 . Она является сердцем блока питания компьютеров поколения 97-го — 04 годов . Таких аппаратов по кладовкам до сих пор валяется множество . Да и в интернет магазинах они стоят не дорого . В тех же кладовках обнаружились и транзисторы . На них собрана автоматика бесперебойных источников питания для тех же компьютеров . Ну и т.д.
Вот схема : (внизу)
Схема автора под ником СЕЯТЕЛЬ
Микросхема TL494 или KA7500 или KIA494P или 1114еу4 и есть ещё DAEWOO кажется DL494 . Все они полные аналоги , то есть заменяя одну другой , распайку и обвязку менять не надо . Внутри прямоугольника микросхемы — надписи к делу не относятся — ориентируйтесь по номерам выводов .
Все транзисторы — MOSFET с током больше 20А и напряжением 55вольт .
Тип оптронов значения не имеет , главное правильно подключить .
Резисторы с 1го по 6-й 1 ком . 8-й — 2-ком . 10-й — 3 ком .11-й — 10 ком . 12 и 13-й — 220 ом . 14 и 16й — 6,8 ком . 7-й и 15-й подстроечные соответственно 2,2 ком и 470 ом . 9-й переменный 50 ком . Конденсаторы : с1 — 220 мкф х 25-вольт . Другие — любая керамика . К ножке 3 — 33нф , к ножке 5 — 68нф . Диод — любой с допустимым током до 0,4 А
Аккумуляторы подключены все — через предохранители . Это во многих случаях спасёт детали от выгорания .
Резистор 9-й — меняет частоту переключения , 16й — регулирует «мёртвую зону» , 7-й — устанавливает порог отключения генерации при достижении напряжения на аккумуляторе до выбранной величины .
Мёртвой зоной называют временной промежуток от конца предыдущего импульса до начала следующего .
Сразу сообщаю — работает !
внешний вид устройства и 4 акб
После включения лампочка загорается но вольтметр (на любом из аккумуляторов) покажет снизившееся под нагрузкой напряжение . Начинаем увеличивать регулятором частоту — в какой то момент вольтметр покажет изначальное напряжение и не останавливаясь идёт вверх и вверх . В начале работы обнаружилось , что очень быстро эффект пропадает , вольтметр показывает обычное напряжение под нагрузкой . Но в процессе работы замечено , что после некоторого перерыва можно опять включать , и опять напряжение растёт с каждым разом всё значительнее .
Выяснилось , что на самом деле повышающееся напряжение показывает повышение степени заряда аккумуляторов , а не какой нибудь побочный эффект . Побродив по сети обнаружил информацию , что «к зарядке радиантной энергией аккумулятор надо приучать» . В кавычках — потому , что я цитирую . В любом случае очевидно , что это — факт !
Ход процесса зависит от многих факторов . У меня нагрузку изображает 21 ваттная «стоповая» автомобильная лампочка . Подключение 30-ти ваттного 12-ти вольтового стандартного паяльника ускоряет процесс зарядки . Напряжение растёт быстрее . Аккумуляторы собирал из старых бесперебойников — они все разные , но заряжаются до одного и того же напряжения . Надо всё же покупать одинаковые аккумуляторы , «из одной коробки» , иначе — слабые перегружаются , а свежие недозаряжаются .
Дальше — надо экспериментировать и пробовать .
Да , совсем забыл . Лампочка подключается между выводами , обозначенными кружками с обозначением Vpp. Ток там будет течь с изменением направления (переменный) 200-800 раз в секунду .
Для использования устройства по постоянному току на место лампочки надо поставить диодный «мостик «, на котором и будет Вам «+» и «-«
просто интересный свич Теслы с просторов сети
Или еще одна схема с славянского форума
Данная схема будет разряжаться, причина этому внутреннее сопротивление контура. Парень научился подзаряжать конденсаторы в свитче из конденсаторов. Он определенно коммутирует нагрузку лампочки между конденсаторами включенные в своеобразный свитч