Как из 220 сделать 12 вольт

11

Как сделать 12 вольт — как получить своими руками напряжение в 12В. Подробная инструкция по созданию трансформатора в домашних условиях (видео + секреты)

Разное

Такое напряжение используется для работы многих устройств: ноутбуков, радиоприемников, электрошуруповёртов, светодиодных лент и других.

Все эти электроприборы получают питание от аккумуляторных батарей или источников питания. Но неизбежно батарея разряжается, а блок питания может потерять работоспособность.

И тогда вопрос, как сделать питание для домашних гаджетов напряжением 12 вольт, становится крайне актуальным.

Из 220В получаем 12В

Существует несколько вариантов ответа на вопрос, как сделать питание для электронных приборов 12 вольт;

• Снижение напряжения без использования трансформатора;
• Сетевой понижающий трансформатор 220В 50 герц;
• Импульсный конвертор напряжения совместно с линейным преобразователем.
• Получение пониженного напряжения по схеме без сетевого трансформатора.

Существуют три метода преобразования 220В в 12В, без входного трансформатора:

• Снижение напряжения, используя балластный конденсатор. Такой метод применяется для питания электронных приборов малой мощности: LED ламп, перезарядки маломощных аккумуляторов и т. п. Несмотря на ненадежность метода и низкий cos ϕ, схема применяется в недорогих устройствах.
• Снижение напряжения, используя резистор. При существенных недостатках этот метод применяется для питания нагрузки с очень малым потреблением мощности, например, светодиода. Его ключевой недостаток – значительные теплопотери на резисторе.
• Применение автотрансформатора либо дросселя с аналогичной обмоткой.

Гасящий конденсатор

О том, как сделать, используя гасящий конденсатор, 12 вольтовый блок питания рассказано ниже.

При использовании этой схемы необходимо соблюдать следующие ограничения:

Источник питания по такой схеме рассчитывается и используется только для одного, заранее известного устройства, то есть другие приборы подключать к нему не рекомендуется;

Находящиеся снаружи детали блока должны быть тщательно заизолированы, а на металлические элементы потенциометров надеты электроизолирующие колпачки. Во избежание электротравмы не прикасайтесь к плате блока.

Применяться должны только пленочные конденсаторы. Номинальная емкость гасящего конденсатора вычисляется по формуле: Сгас.=3200 х I (нагр.) / √U(вх.). В интернете также размещены электрические схемы и калькуляторы для расчета номиналов компонентов схемы.

Два других метода – малоэффективны. Резистивный метод понижения напряжения непродуктивен, ввиду большого теплового рассеивания на резисторе и его размеров.

Изготовление дросселя с выводом от промежуточного витка для 12В малопригодно, поскольку размеры и затраченные на изготовление дросселя усилия не окупаются.

Как самостоятельно сделать трансформатор на 12 вольт. Наличие определенных навыков в электротехнике позволит его изготовить без значительных затруднений.

Сечение провода обмоток, количество витков, типоразмер сердечника и применяемые материалы рассчитываются, исходя из величины предполагаемой нагрузки. Все остальные работы требуют только аккуратности и терпения.

Источник питания с трансформатором 220В 50 Гц

Традиционная, прошедшая испытание временем схема, часто применяется для источника питания звукоусилительной аппаратуры и колонок.

Установив качественный конденсатор для фильтрации пульсаций, можно достигнуть требуемого уровня качества сигнала. Также рекомендуется установить любой двенадцативольтовый стабилизатор напряжения.

Если этим пренебречь, напряжение на выходных разъемах будет изменяться пропорционально входному напряжению — Uвых. = Uвх.* К трансформации.

После диодного моста выпрямленное напряжение должно стать на несколько вольт выше, по сравнению с напряжением БП 12В, вместе с тем, оно не должно превышать 30В, что отражается в техническом описании устройства.

На выходе понижающего трансформатора переменные 12-15 вольт. После выпрямления уровень напряжения должен повыситься, и по величине приблизится к амплитудной величине синусоиды на входе.

Преобразование постоянного напряжения 24В или другого в 12В

О том, как сделать генератор на 12 вольт, рассказывается далее. Для этого используется метод линейной или импульсной стабилизации.

Такая потребность может появиться при необходимости запитать устройство с напряжением входа 12В и наличии напряжения 24В в бортовой электросети грузового автомобиля или автобуса.

При работающем двигателе автомобиля и мотоцикла напряжение может повыситься до 14,7 вольт, при норме 12В и, следовательно, этот метод стабилизации можно применять на любых средствах передвижения с двигателем.

В схемах с линейной стабилизацией ток нагрузки может достигать 1,5А. Для усиления выходного тока применяют проходной транзистор. Использование такой схемы приведет к уменьшению напряжения выхода на 0,5 вольта.

Также применяются стабилизаторы LDO, аналогичные линейным стабилизаторам AMS-1117-12v, с незначительным падением напряжения, а также их импульсные аналоги.

Оптимальным конвертором, понижающим напряжение по импульсному методу, являются устройства на базе микросхем LM2596. На рынке представлены варианты как с нерегулируемым, так и с устанавливаемым вручную напряжением выхода.

12В из 5В либо иного пониженного напряжения

Далее рассказывается, как сделать, помимо прочего, из зарядника для любого девайса стабилизированное напряжение 12 вольт. 5В присутствует в разъемах USB, телефонных устройствах для зарядки, а также на разъемах литиевых аккумуляторов (в среднем около 4В).

Из такого напряжения получить стабилизированные 12В можно путем внесения изменений в электрическую схему БП или, купив повышающий преобразователь, в частности на базе микросхемы XL6009.

Первый вариант требует значительных познаний в электронике, второй же – намного проще.

Существуют модели с нерегулируемым выходным напряжением 12В, а также с возможностью регулировки напряжения (3,2-30 вольт). Максимальный выходной ток достигает 3А.

Наименее трудоемкие способы получения 12 вольт

Простейший вариант — последовательное соединение 8 батареек типа ААА с выходным напряжением 1,5 вольта.

Выпускаются также и двенадцативольтовые батарейки, имеющие обозначение 23АЕ или 27А.

Компьютерный источник питания также имеет выход 12В. Для его включения без нагрузки следует замкнуть зеленый и черный провода. 12 вольт можно снять с желтого провода, а максимальный ток выхода достигает десятков ампер.

Схематические решения, как из 220в получить напряжение 12в без трансформатора

Вопрос-ответ

Очень часто пользователей световых электроприборов и СБТ интересует: «Как без трансформатора из 220 вольт получить 12в или другое низкое напряжение?». Обычно этим вопросом задаются владельцы электронной техники и аппаратуры, работающей от источников питания на понижающем сетевом трансформаторе. Это тем более актуально, поскольку весогабаритные показатели блока питания (БП) нередко превосходят аналогичные параметры запитываемого гаджета или стационарного устройства.

Основные способы понижения

Например, «ходовой» трансформатор частоты 50 Гц с относительно небольшой мощностью 200 Вт, выполненный на трансформаторном железе, весит более 1 килограмма и стоит от 9–18 $. Это не только делает блок питания громоздким, но и значительно удорожает стоимость девайса.

На трансформаторах реализована классическая схема понижения и последующего преобразования переменного напряжения (АС) в постоянное (DС) по цепи «трансформатор → выпрямитель → стабилизатор».

Существует более сложная схема построения «выпрямитель → импульсный генератор → трансформатор → выпрямитель → стабилизатор» импульсного блока питания, обладающая меньшими габаритами.

Преимуществом приведенных схем является гальваническая развязка. При замыкании цепи нагрузки на «ноль» она предотвращает выход из строя аппаратуры и снижает опасность поражения человека электрическим током.

Однако самыми миниатюрными источниками питания 12 В являются бестрансформаторные блоки питания, в которых производится:

• С помощью балластного конденсатора понижение напряжения.
• При помощи балластного резистора гасится избыточное напряжение.
• Нерегулируемым автотрансформатором снимается требуемое напряжение и сглаживается дросселем.

Балластный конденсатор

Сегодня весьма популярным среди радиолюбителей средством снижения напряжения стала установка гасящего конденсатора. Этот универсальный способ повсеместно используется для питания светодиодных ламп и в зарядных устройствах маломощных аккумуляторных батарей. Установка радиоэлемента в разрыв сети питания диодного моста позволяет получить требуемый ток в электрической цепи без рассеивания значительной мощности на тепло.

Схема простого конденсаторного (бестрансформаторного) блока питания с минимальным количеством радиоэлементов и напряжением 12 В мощностью 0,18 Вт выглядит следующим образом:

В качестве Р1 используется любое устройство, рассчитанное на постоянное напряжение 12 В с рабочим амперажом ≤ 0,15А. Конденсатор С1 – балластный, зашунтирован резистором R1. Он предназначен для предотвращения поражения электрическим током от накопленного на пластинах конденсатора С1 заряда. Со своим большим сопротивлением в сотни кОм резистор R1 не влияет на прохождение тока через емкость во время рабочей сессии.

Однако после завершения работы блока питания в течение времени , измеряемого несколькими секундами, через резистор проходит ток разряда обкладок конденсатора. Электролитический конденсатор С2, включенный параллельно нагрузке после диодного моста, сглаживает пульсации выпрямленного тока.

Заметно снизит зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки БП симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора с регулирующим элементом. Осуществляется такая доработка впаиванием параллельно P1 стабилитрона на 12 вольт.

При помощи резистора

Способ подходит для запитки слаботочной нагрузки, например, светодиода или маломощного LED-светильника. Основной недостаток резистивной схемы – низкий КПД по причине рассеивания большого количества активной мощности, затрачиваемой на нагрев резистора. В самом простом варианте БП представляет собой делитель напряжения на резисторах, установленный после диодного выпрямителя, с нижнего плеча которого снимается напряжение.

Стабилизация осуществляется посредством изменения сопротивления одного из плеч делителя: номиналы резисторов подбираются таким образом, чтобы понизить выходное напряжение до приемлемых значений.

Автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки

В автотрансформаторе отсутствует вторичная обмотка: выходное напряжение снимается с одной единственной обмотки на тороидальном магнитопроводе, которая одновременно используется для подачи сетевого напряжения 220 В, 50 Гц.

Принцип действия аналогичен ЛАТР, только снимаемое с витков напряжение имеет определенную фиксированную величину. Поэтому замена силового трансформатора на автотрансформатор повышает КПД блока питания, заметно снижает размеры и вес девайса (при прочих равных условиях весогабаритные характеристики трансформатора в 1,5 раза больше заменяющего изделия).

Схема автотрансформатора с фиксированным напряжением U₂.

Однако нерегулируемый автотрансформатор имеет существенный недостаток: он не защищает от бросков напряжения и наведенных в сети импульсов. Низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) пульсации, сетевые помехи и паразитные гармоники значительно снизятся, если в выходную цепь установить дроссель. В тандеме с автотрансформатором используют дроссель с высокой индуктивностью ≤ 0,5–1,0 ГН, устанавливаемый последовательно с нагрузкой.

Индуктивный элемент накапливает в магнитном поле катушки энергию питающей сети, а затем отдает в нагрузку. Дроссель в электрической цепи противодействует изменению тока в электрической цепи. При резком падении катушка поддерживает протекающий ток, а при резком повышении ограничивает, не давая быстро возрасти. Компактные дроссели переменного тока применяются в бустерах энергосберегающих ламп и LED-драйверах, питающих светодиодные светильники.

Технические требования к конденсатору

Для бестрансформаторного БП подойдет конденсатор, рассчитанный на амплитудное (или большее) значение переменного напряжения. Если действующее значение напряжения равно 220 В, то амплитудное рассчитывается по формуле 220 * = 311 В (номинальное 400 В). Конденсаторы лучше выбрать плёночные, оптимально подходят емкостные элементы серии К73-17.

Бестрансформаторное электропитание: возможные схематические решения

Микросхема линейного стабилизатора

Можно своими руками собрать простой драйвер (источник стабилизированного тока) на недорогой (0,3 $) микросхеме линейного стабилизатора LM317АMDT. На вход преобразователя DС-AC подается напряжение сети 220 В, 50 Гц.

Стабилизированное напряжение 12 В получается на ИМС с минимальным набором элементов в обвязке (в самом простом варианте используется только R1 и R2). Подбирая номинал резисторов, можно регулировать ток в нагрузке, при суммарном токе светодиодов до 0,3 А микросхема отлично работает без радиатора. Ниже приведена типовая схема устройства на микросхеме LM317:

Зарядное устройство

Самым бюджетным вариантом, безусловно, считается использование зарядного устройства (ЗУ) от сотового телефона. Плата зарядника имеет совсем небольшие габариты и подойдет для питания 12 В гаджета с мощностью ≤ P ном. блока питания. Необходимо только заменить в ней однополупериодный выпрямитель на выпрямитель с удвоенным напряжением (добавляется по одному диоду и конденсатору). После модернизации получаем искомые 12 вольт с током 0.5А и полноценной развязкой от сети.

В качестве альтернативы, не требующей вмешательства в конструкцию, можно к выходу ЗУ через переходник подключается повышающий DС-DС преобразователь напряжения (например, 2-х амперный, размером 30мм х 17мм х 14мм, стоимостью 1$) с USB-разъемом. Требуется только выставить подстроечным резистором требуемое напряжение 12 В и подключить преобразователь к гаджету или стационарному электроприемному устройству.

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:

• аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
• стационарные насосы для полива огородов;
• аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
• системы видеонаблюдения и сигнализации;
• батареечные радиоприемники и плееры;
• ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
• галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;

• портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
• паяльные станции и электропаяльники;
• зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
• слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
• детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
• различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.

Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.

Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.

Как получить 12 Вольт?

В современных бытовых сетях огромное количество приборов и устройств питаются от пониженного напряжения. Как правило, это слаботочные приборы, в цепи питания которых используется 12 Вольт: газовые нагреватели, ручной электроинструмент, переносные и стационарные светильники, детские игрушки и многое другое.

Из-за широкого применения обыватели пытаются организовать питание для таких приборов самостоятельно, поэтому в данной статье мы рассмотрим, как получить 12 Вольт различными способами.

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее доступным источником питания с практически неограниченным ресурсом мощности является бытовая сеть переменного напряжения 220 Вольт. Все что нужно для получения 12 Вольт – понизить, а при необходимости, и преобразовать имеющуюся электрическую величину в постоянную.

Для этого можно использовать один из нескольких способов:

• с использованием трансформатора для понижения и диодного моста для дальнейшего выпрямления;
• при помощи гасящего конденсатора;
• без трансформатора – с применением резистора или полупроводникового устройства.

Теперь рассмотрим каждый из способов более детально.

Способ без трансформатора

В случае отсутствия трансформатора, который мог бы понизить напряжение сети до 12 Вольт, обойтись можно и обычным резистором. Дело в том, что падение напряжения на резисторе, подключенном последовательно нагрузке в 208 Вольт обеспечит 12 Вольт на нужном устройстве, при условии, что в сети 220 Вольт.

Если напряжение сети значительно отличается, то универсальная формула для расчета величины дополнительного резистора будет выглядеть следующим образом:

• R₁ – сопротивление дополнительного резистора;
• R_Н – сопротивление нагрузки;
• I – ток в цепи резистора и нагрузки (можно брать паспортное значение);
• U_C – напряжение в сети.

Такой способ, чтобы получить 12 Вольт нельзя назвать оправданным, так как падение напряжения на резисторе будет приводить к расходу мощности и дополнительным затратам электроэнергии. Поэтому еще одним вариантом для понижения уровня напряжения является использование тиристорного или симисторного регулирования. Пример такой схемы приведен на рисунке ниже:

Понижение напряжения при помощи симистора

Здесь токоограничивающая цепочка конденсатором C1 резисторами R1 и R2, которые определяют время заряда емкости и подачи импульса через динистор VS1 на управляющий электрод симистора VS2. Это классический вариант управления величиной выходного напряжения, который часто применяется в диммерах.

Использование гасящего конденсатора

Помимо вышеприведенных методов чтобы получить 12 Вольт можно использовать схему с гасящим конденсатором.

Понижение напряжения с помощью гасящего конденсатора

На рисунке выше приведен пример с двумя гасящими конденсаторами C1 и C2, здесь обе емкости предназначены для снижения переменного напряжения, поступающего от сети. Время на заряд конденсатора существенно сокращает длительность полупериода, подаваемого на мост VD1. Далее электрическая величина передается через стабилизирующие резистор R3, конденсаторы C3 и C6 к линейному преобразователю D1. Затем от преобразователя через конденсаторы C4 и C5 напряжение подается к питаемому устройству.

Схема с трансформатором

Наиболее распространенным вариантом понижения сетевого напряжения, чтобы получить 12 Вольт, является использование трансформатора. Для этого используется специальная электрическая машина с соответствующими параметрами по входному и выходному напряжению.

Понижение напряжения с использованием трансформатора

Как видите, на высокую сторону обмоток трансформатора подается напряжение сети 220 Вольт. Далее, пониженное напряжение поочередно подается полуволнами на входные клеммы диодного моста VD1 — VD4. От диодного моста постоянное напряжение подается к нагрузке через фильтрующий конденсатор C.

Это наиболее простой вариант схемы с понижающим трансформатором, но при необходимости постоянного использования устройство можно дополнить функциональными элементами – переменным резистором или стабилизатором.

12 Вольт из 24 или другого повышенного постоянного напряжения

Помимо этого существуют ситуации, когда вместо сетевого напряжения 220 Вольт у вас имеется постоянное напряжение большего номинала, к примеру, 24 Вольт. Подобная ситуация может возникнуть, когда автомобилисты хотят заменить автомобильный аккумулятор более мощным от грузовика или автобуса.

Для этой цели может использоваться стабилизирующий элемент на базе того же транзистора, от которого подключается светодиодная лента.

Пример схемы 12В из 24В

Это довольно простая схема, в которой величина выходного тока будет ограничена характеристиками транзистора. Недостатком этого варианта является небольшое снижение напряжения в случае превышения максимального тока для преобразователя. Поэтому в случае недопустимого результата, вместо транзистора можно использовать различные стабилизаторы – линейные или импульсные. Стабилизатор – это более сложное устройство, но схема подключения практически ничем не будет отличаться, так как они продаются единым блоком.

12 Вольт из 5 или другого пониженного постоянного напряжения

Также не будем исключать обратную ситуацию, когда из более низкого уровня напряжения вы можете его повысить, чтобы получить 12 Вольт. Этот пример доступен при наличии 5В в блоке питания персонального компьютера, зарядке для мобильного телефона и от всевозможных переходников и адаптеров под стандартную сеть.

Для повышения постоянных 5 Вольт до уровня 12 Вольт зачастую применяются преобразователи напряжения. В качестве примера мы рассмотрим схему с применением преобразователя на базе микросхемы LM2577. Ее преимущества заключаются в использовании минимального числа компонентов для сборки, также существует несколько моделей со стабильным напряжением на выходе и регулируемый вариант. Единственным существенным недостатком является номинальный электрический ток в 0,8 А.

Пример схемы 12В из 5В

На рисунке выше приведен простой пример, как получить 12 Вольт с помощью микросхемы LM2577. От входных клемм через конденсатор C1 на ввод 5 и 3 микросхемы подается 5 Вольт. Величина на выходе с выводов 4 и 2 микросхемы регулируется соотношением резисторов R2 и R3. Следует отметить, что с практической стороны устройство получается маломощное, поэтому никаких систем принудительного охлаждения или дополнительных радиаторов для нее устанавливать не требуется.

12 Вольт из подручных средств

Несмотря на относительную простоту для электриков, радиолюбителей и людей, хоть немного знакомых с электроникой, всех вышеперечисленных методов, для простого обывателя они могут стать трудноразрешимой задачей, как в плане наличия соответствующих деталей, так и в части понимания электрических процессов. Поэтому здесь мы приведем несколько вариантов, как получить 12 Вольт из подручных средств, которые сегодня можно найти практически в каждом доме.

Такое преобразование можно выполнить из:

• блока питания;
• батареек или аккумуляторов;
• от USB выхода.

Первый вариант – это стандартный блок питания, который дает на выходе 12 Вольт, его используют во многих устройствах, но никаких хитростей, чтобы получить такой уровень электрической величины, здесь нет. Достаточно подключить его к сети 220В и на выходе появится 12. Остальные способы рассмотрим более детально.

Из батареек

Практически в каждом доме или квартире не обходится без пальчиковых, мини-пальчиковых или батареек-таблеток. Они являются неотъемлемой частью нашего обихода, так как без них не идут часы, отказывается работать любой пульт или не едет детская игрушка. Если вы возразите, что каждая из них выдает напряжение всего в 1,5 Вольта, то это вполне поправимая проблема, с точки зрения электротехники.

С точки зрения физики источники ЭДС при последовательном включении дают сумм напряжения на выходе отдельно взятого каждого источника. Поэтому, чтобы получить 12 Вольт из обычных батареек вам необходимо соединить последовательно 8 единиц по 1,5 Вольта. Соответственно, если номинал имеющихся у вас батареек отличается, получить нужную электрическую величину можно путем изменения их количества. Пример такого преобразования приведен на рисунке ниже:

Как получить 12 В из батареек

Из аккумуляторов

Если вы хотите выдавить 12 Вольт из стандартного повербанка, максимум которого колеблется в пределах 5В, то можете воспользоваться одной хитростью, которая доступна за счет команды «быстрая зарядка». Эта функция от смартфона, приводит к значительному повышению электрической величины, с теоретической точки зрения на выходе можно получить до 20 Вольт. Но с подключенной нагрузкой напряжение находиться в пределах 12 Вольт.

А так как вместо гаджета вам нужно запитать совершенно иное устройство, для этой цели, то к повербанку необходимо подключить эмулятор быстрой зарядки, на котором устанавливается соответствующий режим (желательно Quick Charge 2.0, так как 3.0 под силу не всем источникам). Для контроля тех самых 12 Вольт можно использовать тестер, на эмуляторе присутствуют кнопки, которые позволят увеличить или уменьшить напряжение.

Получение 12В из аккумулятора

Из USB

В стандартном разъеме USB величина питающего напряжения составляет всего 5В, но и выход такого типа более чем обычное явление в связи с широким распространением компьютерной техники и других устройств, использующих такой порт для подключения. Для этого вам понадобится блок питания самого компьютера и отходящий USB порт.

Весь фокус будет заключаться в следующем: в блоке питания и так присутствует 12 Вольт, но для его вывода к разъему вам понадобится подключить один из выходов к желтому проводу, который обозначен на рисунке. Вывод зеленого провода, при этом соединяется с одним из черных.

12В из блока питания ПК

Если у вас нет желания использовать USB выход, то 12 Вольт можно брать проводами напрямую к нагрузке. Но от персонального компьютера такой блок обязательно должен отключаться. Следует отметить, что в сравнении с любыми другими вариантами, это достаточно мощный источник, поэтому он потянет и гораздо большую нагрузку.

Как из 220 сделать 12 вольт

Все, что вам нужно знать о ремонте

В современных бытовых сетях огромное количество приборов и устройств питаются от пониженного напряжения. Как правило, это слаботочные приборы, в цепи питания которых используется 12 Вольт: газовые нагреватели, ручной электроинструмент, переносные и стационарные светильники, детские игрушки и многое другое.

Из-за широкого применения обыватели пытаются организовать питание для таких приборов самостоятельно, поэтому в данной статье мы рассмотрим, как получить 12 Вольт различными способами.

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее доступным источником питания с практически неограниченным ресурсом мощности является бытовая сеть переменного напряжения 220 Вольт. Все что нужно для получения 12 Вольт – понизить, а при необходимости, и преобразовать имеющуюся электрическую величину в постоянную.

Для этого можно использовать один из нескольких способов:

• с использованием трансформатора для понижения и диодного моста для дальнейшего выпрямления;
• при помощи гасящего конденсатора;
• без трансформатора – с применением резистора или полупроводникового устройства.

Теперь рассмотрим каждый из способов более детально.

Способ без трансформатора

В случае отсутствия трансформатора, который мог бы понизить напряжение сети до 12 Вольт, обойтись можно и обычным резистором. Дело в том, что падение напряжения на резисторе, подключенном последовательно нагрузке в 208 Вольт обеспечит 12 Вольт на нужном устройстве, при условии, что в сети 220 Вольт.

Если напряжение сети значительно отличается, то универсальная формула для расчета величины дополнительного резистора будет выглядеть следующим образом:

R1 = Uc / I — Rн

• R1 – сопротивление дополнительного резистора;
• RН – сопротивление нагрузки;
• I – ток в цепи резистора и нагрузки (можно брать паспортное значение);
• UC – напряжение в сети.

Такой способ, чтобы получить 12 Вольт нельзя назвать оправданным, так как падение напряжения на резисторе будет приводить к расходу мощности и дополнительным затратам электроэнергии. Поэтому еще одним вариантом для понижения уровня напряжения является использование тиристорного или симисторного регулирования. Пример такой схемы приведен на рисунке ниже:

Понижение напряжения при помощи симистора

Здесь токоограничивающая цепочка конденсатором C1 резисторами R1 и R2, которые определяют время заряда емкости и подачи импульса через динистор VS1 на управляющий электрод симистора VS2. Это классический вариант управления величиной выходного напряжения, который часто применяется в диммерах.

Использование гасящего конденсатора

Помимо вышеприведенных методов чтобы получить 12 Вольт можно использовать схему с гасящим конденсатором.

Понижение напряжения с помощью гасящего конденсатора

На рисунке выше приведен пример с двумя гасящими конденсаторами C1 и C2, здесь обе емкости предназначены для снижения переменного напряжения, поступающего от сети. Время на заряд конденсатора существенно сокращает длительность полупериода, подаваемого на мост VD1. Далее электрическая величина передается через стабилизирующие резистор R3, конденсаторы C3 и C6 к линейному преобразователю D1. Затем от преобразователя через конденсаторы C4 и C5 напряжение подается к питаемому устройству.

Схема с трансформатором

Наиболее распространенным вариантом понижения сетевого напряжения, чтобы получить 12 Вольт, является использование трансформатора. Для этого используется специальная электрическая машина с соответствующими параметрами по входному и выходному напряжению.

Понижение напряжения с использованием трансформатора

Как видите, на высокую сторону обмоток трансформатора подается напряжение сети 220 Вольт. Далее, пониженное напряжение поочередно подается полуволнами на входные клеммы диодного моста VD1 — VD4. От диодного моста постоянное напряжение подается к нагрузке через фильтрующий конденсатор C.

Это наиболее простой вариант схемы с понижающим трансформатором, но при необходимости постоянного использования устройство можно дополнить функциональными элементами – переменным резистором или стабилизатором.

Виды преобразователей и их устройство

Трансформатор представляет собой изделие, состоящее из двух основных частей:

• сердечника, собранного из электротехнической стали;
• обмоток, выполненных в виде витков из проводникового материала.

Его работа основана на появлении электродвижущей силы в замкнутом проводящем контуре. При протекании по первичной обмотке переменного тока образовываются переменные линии магнитного потока. Эти линии пронизывают сердечник и все обмотки, на которых появляется электродвижущая сила. Когда вторичная обмотка находится под нагрузкой, то под действием этой силы начинает протекать ток.

Значение разности потенциалов будет определяться отношением количества витков первичной обмотки и вторичной. Таким образом, изменяя это соотношение, можно получить любое значение.

Для снижения значения напряжения количество витков во вторичной обмотке делается меньше. Стоит отметить, что описанное выше работает только при подаче на первичную обмотку переменного тока. При использовании постоянного тока создаётся постоянный магнитный поток, который не наводит ЭДС и энергия передаваться не будет.

Бестрансформаторный преобразователь с 220 на 12 вольт

Такие устройства питания называют импульсными. Главной частью такого устройства обычно является специализированная микросхема (широтно-импульсный модулятор).

Инвертирование 220 в 12 вольт происходит следующим образом. Сетевое напряжение поступает на выпрямительную цепь, а далее сглаживается ёмкостью номиналом 300400 вольт. Затем выпрямленный сигнал с помощью транзисторов преобразуется в высокочастотные прямоугольные импульсы с требуемой скважностью. Преобразователь импульсного типа за счёт применения инвертирующей схемы, выдаёт на выходе стабильное напряжение. При этом преобразование происходит как с гальванической развязкой от выходных цепей, так и без неё.

В первом случае используется импульсный трансформатор, на который поступает высокочастотный сигнал до 110 кГц.

При изготовлении сердечника используют ферромагнетики, что ведёт к снижению веса и размеров. Во втором вместо трансформатора используется фильтр нижних частот.

Преимущества импульсных источников заключаются в следующем:

1. малый вес;
2. улучшенный КПД;
3. дешевизна;
4. наличие встроенной защиты.

К недостаткам относят то, что используя в работе высокочастотные импульсы, устройство само создаёт помехи. Это требует устранения и приносит усложнения электрических схем.

Как из 220 вольт сделать 12 вольт самостоятельно

Проще всего сделать аналоговое устройство на базе трансформатора вида тор. Такое устройство несложно выполнить самостоятельно. Для этого понадобится любой трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на 220 вольт. Вторичная обмотка рассчитывается согласно несложным формулам или подбирается практическим путём.

Для подбора может понадобиться:

• прибор для измерения напряжения;
• изолирующая лента;
• киперная лента;
• медная проволока;
• паяльник;
• инструмент для разборки (кусачки, отвёртки, плоскогубцы, нож и т. п. ).

В первую очередь необходимо определить, с какой стороны переделываемого трансформатора расположена вторичная обмотка. Аккуратно снять защитный слой для получения к ней доступа. Используя тестер, измерить напряжение на выводах.

В случае меньшего напряжения к любому из концов обмотки допаять проволоку, тщательно заизолировав место соединения. Используя эту проволоку сделать десять витков и опять измерить напряжение. В зависимости от того насколько увеличилось напряжение и рассчитать дополнительное количество витков.

В случае если напряжение превышает требуемое, делаются обратные действия. Отматываются десять витков, измеряется напряжение и рассчитывается, сколько их необходимо их убрать. После этого лишний провод обрезается и запаивается на клемму.

По окончании работ трансформатор собирается в обратной последовательности. Если все правильно рассчитано, то получится преобразователь из 220 в 12 вольт переменного напряжения. Для получения постоянного напряжения необходимо добавить выпрямитель. Это простейшее электронное устройство, состоящее из диодного моста и конденсатора. Используя свойства диодов, напряжение выпрямляется, а с помощью конденсатора убираются паразитные влияния.

Следует отметить, что при использовании диодного моста выходная разность потенциалов поднимется на величину, равную произведению переменного напряжения и величины 1.41.

Главным преимущество трансформаторного преобразования является простота и высокая надёжность. А недостатком — габариты и вес.

Самостоятельная сборка импульсных инверторов возможна только при хорошем уровне подготовке и знаний электроники. Хотя можно купить готовые наборы КИТ. Такой набор содержит печатную плату и электронные компоненты. В набор также входит электрическая схема и чертёж с подробным расположением элементов. Останется только всё аккуратно распаять.

Используя импульсную технологию, можно сделать и преобразователь с 12 на 220 вольт. Что очень полезно при использовании в автомобилях. Ярким примером может служить источник бесперебойного питания, сделанный из стационарного оборудования.

Самостоятельное изготовление

Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.

Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.

Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».

На следующем этапе стоит изготовить каркас. Можно использовать различные материалы, например, стеклотекстолит. Для его расчёта можно воспользоваться программой Power Trans. При этом стоит отметить, что хотя это приложение умеет рассчитывать также и количество витков, для этих целей лучше её не использовать, из-за не совсем корректных результатов.

В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.

Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки. Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток).

На последнем этапе готовится провод. Так как будет необходимо намотать трансформатор 220 В 12 В 10а, то есть понижающий, вторичная катушка будет выполняться толстым проводом, а первичная тонким.

Расчёт конструкции

Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.

Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1)½ = 150 = 12.2 см2. Теперь можно найти и необходимое количество витков в первичной обмотке для получения одного вольта: W =50/ S = 4.1. То есть для напряжения 220 вольт потребуется намотать 917 витков, а для вторичной — 48 витков.

Вам это будет интересно Буквенное обозначение элементов на электрических схемах

Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I)½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d 2. Она соответственно составит — 0,3 мм2 и 5 мм2.

Если вдруг провод такого сечения трудно достать, то можно использовать несколько проводников соединённых друг с другом параллельно. При этом их суммарная площадь сечения должна быть немного больше расчётной.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:

1. Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
2. Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
3. Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
4. Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
5. Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

Вам это будет интересно Последовательность в открытии электричества

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:

• U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
• N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
• I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

1. Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
2. КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
3. Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
4. Количество обмоток.
5. Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Вам это будет интересно Разновидности бытовых и промышленных электрических выключателей