Vraagbaak diverse
Schakelende voeding 12V - 230V
TechTalk
Root server » TechTalk » FAQ accessoires » Schakelende voeding
-

-

Sleutelwoorden:
omvormer, inverter, schakelende voeding,
batterij, sinus, netspanning, motor
transformator, gelijkspanning, wisselspanning

Opgelet, deze voeding kan je niet gebruiken om electriciteit weer op het net te zetten (bijvoorbeeld van een zonnepaneel). Deze voedingen zijn daar niet op berekend.

Een schakelende voeding van 12V naar 230V zet de batterijspanning van de wagen of de caravan om van 12V gelijkspanning naar 230V wisselspanning. De meeste omvormers zijn geschikt voor een vermogen van zo'n 200W en kunnen gebruikt worden voor kleine toestellen zoals scheerappar aten, batterijladers voor smartphone, 1.5V batterijen, batterijen voor fototoestellen, laptopvoedingen en dergelijke meer. Je kan ze niet gebruiken voor zwaardere toestellen zoals een frigo (aanloopstroom van minstens 2 à 3A = 500W)

De vorm van de output is geen mooie sinus, maar wat de verkopers zeggen "gemodificeerde sinus", iets dat NIET op een sinus trekt. Het is dan ook normaal dat bepaalde toestellen daar niet goed mee kunnen werken:

  • alles met magnetische spoelen zoals motoren en toestellen die een transformator hebben om de spanning te verlagen (zoals bepaalde radio's).

  • moderne led verlichting, al hangt dit af hoe de lamp geconstrueerd is. De spanningspieken van de "moderne sinus" kunnen de leds overbelasten.

Piekspanning

Op het skoopbeeld zie je dat de piekspanning ongeveer 300V bedraagt (ik gebruik een 10:1 probe op m'n skoop). Dit is ook de piekspanning van onze netspanning: bij 230V wisselspanning heb je een piekspanning van ongeveer 300V. Alle toestellen kunnen een dergelijke piekspanning verdragen (het probleem zit eigenlijk bij de steile flanken).

Bepaalde toestellen werken zelfs heel goed met een dergelijke piekspanning van 300V: dat zijn alle toestellen met een schakelende voeding (laders voor telefoons en andere toestellen). In de lader wordt de voedingsspanning eerst gelijkgericht en gebufferd, en dan heb je opnieuw 300V.

Effectieve spanning

De skoop geeft ook aan dat we met een RMS spanning van 217V zitten. De RMS spanning is de effectieve spanning, dus de spanning uitgerekend over één periode. De spanning is lager dan 300V omdat de spanning een korte tijd nul is.

Bij een echte sinus (netspanning) dan bedraagt de piekspanning 1.7 × meer dan de effectieve spanning, hier ook omdat de netspanning een mooie sinus is. Bij deze inverter wordt de effectieve spanning bekomen door de puls/pauze verhouding te veranderen (de nul-volt duurtijd aan te passen). Is de batterijspanning bijvoorbeeld wat lager en wordt de 300V piekspanning niet gehaald, dan wordt de puls/pauze verhouding veranderd (kortere nul-volt tijd) zodat de effectieve spanning toch ongeveer 230V bedraagt.

Er zijn weinig omvormers die een echte simus leveren: het rendement is veel lager, maximaal 75% voor een lineair werkende uitgangstrap. Inverters die een echte sinus leveren zijn doorgaans professionele omvormers die een hoger vermogen kunnen leveren.

Voorbeeld van een omvormer

We gaan nu even de componenten van zo'n schakelinde voeding bekijken. Tegenwoordig is het nutteloos nog zo'n voeding te herstellen: de componenten kosten meer dan de prijs van een nieuwe voeding (ik heb m'n laaste voeding 35€ betaald).

De stroom gaat van links naar rechts. Links van de transfo 6 hebben we het laagspanningsgedeelte die de 12V gelijkspanning van de batterij omzet in een wisselspanning (blokgolf). De 12V ingang is 1, 2 loopt naar de aan/uit schakelaar. 3 zijn de transistoren die als schakelaar dienen.

De transformator 6 zet de 12V wisselspanning om in een spanning van 300V die door diodes gelijkgericht worden. Het schakelen gebeurt hoogfrekwent (vaak een spanning van 50kHz of meer) zodat de transfo klein gehouden kan worden. De diodes staan onder de condensator 7 die de gelijkspanning buffert.

De transformator is nodig om de spanning van 12V om te zetten naar een spanning van 300V, maar een transfo werkt enkel met een wisselspanning, vandaar die verschillende extra stappen. Ook aan de uitgang wordt de spanning omgezet naar wisselspanning, zodat de meeste belastingen gevoed kunnen worden.

De transistoren 4 vormen een H-brug en zetten de gelijkspanning weer om in een wisselspanning. Er is meer technische uitleg over de verschillende omvormersoorten op deze pagina.

De uitgang is 5 en er zit een ferrietkraal om de spikes wat op te vangen. De frekwentie van de wisselspanning bedraagt ongeveer 55Hz, zodat zowel 50Hz als 60Hz toestellen gevoed kunnen worden.

Blokkenschema omvormer

Dit is de schakelende voeding in blokgolf, het is een algemene tekening en die komt niet 100% overeen met de omvormer die hier besproken wordt. De omvormer heeft een transfo met middenaftakking aan primaire zijde om de 12V om te zetten naar 300V. Je merkt het aan het feit dat er twee transistoren aan primaire kant gebruikt worden. Dit is vaak het geval met kleinere omvormers. De tweede schakeling rechts (een halve H-brug) wordt soms gebruikt bij high end omvormers.

Bij deze schakelende voeding werden de condensatoren een paar jaar geleden allemaal vervangen. Door het schakelen met steile flanken (om een hoger rendement te halen) slijten de condensatoren redelijk snel.

Defekt

Deze specifieke voeding heeft het tweede gedeelte dat defekt is, de transistoren die de H-brug naar de uitgang vormen zijn defekt. Transistoren gaan heel snel defekt: een kleine stroompiek boven de maximale waarde en de transistoren zijn kapot.

Maar dit is eigenlijk niet zo'n groot probleem: de voeding werkt nog altijd (tenminste het gedeelte dat 300V levert) en kan gebruikt worden zonder het deel dat opnieuw 230V wisselspanning levert.

Veel kleine toestellen (batterijladers en dergelijke meer) gaan eerst de wisselspanning gelijkrichten. Het kan dus geen kwaad van direct gelijkspanning aan te bieden.

Lijst van apparaten

We geven hier aan of het toestel op wisselspanning of ook op gelijkspanning kan werken.
  1. De "effectieve" wisselspanning wordt berekend aan de hand van het vermogen (= warmte) dat in een weerstand ontwikkeld zou worden, en een gloeilamp is een verwarmingstoestel.

  2. Dat zijn alle lichte voedingsblokken (zonder transfo). Ook laptopvoedingen en displays horen in deze categorie. Bij relatief grote toestellen (verbruik > 50W) is het aan te raden het toestel eerst op de omvormer aan te sluiten en dan de omvormer te verbinden met de 12V spanning om stroompieken te beperken (opladen van elko in het apparaat).

  3. Een universele motor kan zowel op gelijkspanning als wisselspanning werken. Op gelijkspanning moet de spanning verlaagd worden want er is geen zelfinductie in de stator. De motor loopt vaak veel soepeler op gelijkspanning. Boormachines op batterijen hebben doorgaans een universele motor.

  4. Hier is wisselspanning verplicht. Er is een aanloopstroom die bij motoren sterk kan oplopen. Sommige voedingblokken hebben een transfo in plaats van een schakelende voeding, deze hebben een relatief lage ohmse weerstand aan de ingang (< 1kΩ).

1- GloeilampAC = 230VDC = 230VEffectieve spanning (verwarming)
2- Kleine transfoloze voedingAC = 230VDC = 150 - 300VWisselspanning wordt aan de ingang gelijkgericht
3- Kleine universele motorAC = 230VDC = 120VVerlaagde gelijkspanning mogelijk,
zeer hoge aanloopstroom,
vonkenvorming aan borstels
4- Toestel met transfoAC = 230V--Wisselsspanning verplicht
4- Kleine asynchrone motorAC = 230V--Wisselspanning verplicht

Deze omvormer kan ook gebruikt worden in lampenversterkers die een hoogspanning nodig hebben. De versterker heeft een 12V voedingstransfo. Deze spanning kan direct gebruikt worden voor de gloeispanning. De spanning wordt ook gelijkgericht en naar de omvormer gestuurd en zo heb ik 300V gelijkspanning. De volledige omvormer zit in een metalen behuizing en heeft smoorspoelen op de in- en uitgangen om schakelgeluiden te vermijden.

Publicités - Reklame

-