Inversor 12Vdc a 220Vac 75VA

Antes de comenzar, se debe tener precaución con la manipulación de este dispositivo así como también las mediciones que se hagan en el mismo. Este dispositivo eleva la tensión al rededor de los 220Vac y proporciona 75VA de potencia en su salida, lo cual puede ser un riesgo para la salud si no se manipula con el mismo cuidado que la tenemos a los 220Vac del toma de la pared.
Lo mismo con la etapa de 12V, se requieren picos de corriente que pueden provocar calor y en empalmes mal realizados podremos generar resistencia de contacto y calentamiento.
No nos responsabilizamos por la mala manipulación de este dispositivo como así también el mal uso.

 
Un inversor o convertidor de tensión elevadora, es un dispositivo que básicamente ingresa un nivel de tensión y forma de onda, y salda otro nivel de tensión y forma de onda.
En nuestro caso ingresaremos 12V de corriente continua y obtendremos en su salida 220V en corriente continua a 50Hz.
Claramente como todos los circuitos de electrónica vamos a encontrar diversas versiones, algunas simples y otras mas complejas. En casi todos los casos las versiones complejas son las mas acertadas, en este caso tenemos una versión sencilla que cumple su función pero que es ampliamente mejorable.
Cuando digo que es básica y mejorable lo menciono ya que por ejemplo este circuito no esta tomando una muestra de la salida de 220V como para "saber" que la tensión se encuentra en ese valor y así corregirlo si esta fuese mayor o menor (producto de la carga), lo mismo sucede con los 50Hz y lo mismo sucede con la eficiencia, ya que no posee modulación en ancho de pulsos "PWM" para controlar eficientemente este transformador.
Otro tema es la forma de onda, en mi caso preferí sacrificar un poco la eficiencia sin PWM para que en la salida de 220V obtengamos una forma de onda que al menos tenga los hemiciclos positivos y negativos de un periodo similar, si usamos PWM sera diferente y esto nos juega en contra para alimentar algunas cosas desde el convertidor o inversor.
Es muy importante que un buen convertidor o inversor DC/AC posea algunas características, como mantener los 50Hz, garantizar una tensión de salida estabilizada y poseer una forma de onda lo mas cercana a la senoidal.
Los inversores DC/AC comerciales de bajo costo, no son muy diferentes a este, pero uno de buena calidad posee una señal de salida muy similar a la que podremos encontrar en nuestro toma de pared.


El circuito inversor funciona en base a un transformador de 50Hz de primario según el suministro domiciliario y secundario a elección, en este caso se utiliza un transformador con primario de 220V y secundario con punto medio de 18V o 9V+9V. La corriente del mismo es de 4A. Si bien el uso principal de este transformador es como reductor, nosotros en este circuito lo invertimos y nos queda como un transformador elevador.
Claro esta que como toda bobina funciona con corriente alterna y no con continua, en nuestro caso haremos un híbrido y excitaremos el primario con una etapa push-pull de simetría complementaria de continua pulsante.
Esto se logra gracias a un oscilador que nos entrega una frecuencia de +/-50Hz en una salida a 0° y otra a 180° (Q y Q negado) , es necesario que la frecuencia sea de 50Hz por eso se puso un preset en el oscilador (4047), lo ideal seria medir la frecuencia que tiene este circuito con un frecuencimetro, ya sea en el gate de los transistores (para baja tensión) o si cuentan con instrumental profesional se puede medir directamente en la salida de 220V (pero deben leer el manual antes de hacerlo para que no se destruya el frecuencimetro).
Los transistores en este caso son MOSFET canal N, se utilizo el IRFZ44 porque es un transistor de bajo costo y de alta prestaciones, los transistores deben ser disipados ya que en función al consumo incrementaran temperatura. (tener en cuenta que si se ponen los dos transistores en el mismo disipador se deben aislar eléctricamente).
El circuito es el siguiente:






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35 comentarios:

  1. exelente, sencillo y pocos componentes

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  2. hola, me intersó mucho tu protyecto, pero me gustaria saber por cuanto tiempo se puede mantener un electromestico como un bobillo, una heladera, un televisor ,un ventilador, etc. Respondeme por favor via mail (mapmapsmap@hotmail.com) gracias y muy buen proyecto.

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    1. Hola, la autonomía depende de la batería que uses, desde ya son solo 160VA... no te alcanza para una heladera... tendrían que ser cargas de menor potencia...
      Saludos.

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  3. Hola de nuevo Sebastian. No lo había visto. Efectivamente es sencillo y con pocos componentes. Entiendo que usas un 4047 en vez de un 555 porque es más estable. Como no tengo en este momento (me lo apunto a la lista de componentes a comprar) un 4047, ¿se puede hacer con un 555 configurándolo a una frecuencia de 50Hz? La frecuencia sería teórica, pues no dispongo de oscilador.

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    1. Buen dia Suso, el 4047 lo uso porque cumple dos funciones, la del oscilador a 50Hz (ajustable mediante el potenciometro de 10k), y la de generar una salida simetrica, es decir, a diferencia del 555 que posee una sola salida de onda cuadrada, este integrado posee dos salidas, una a 180° de la otra, lo que es util para manejar la configuracion push-pull de los transistores de potencia, fijate que mientras se cierra Q1, se abre Q2, y luego mientras se abre Q1 se cierra Q2, esto lo debe hacer rapidamente con el fin de obtener a la salida del transformador los 50Hz, de ahi la conveniencia de utilizar el 4047 por poseer dos salidas desfasadas 180°. Podes hacerlo con un 555 pero tendrias que agregar a la salida del 555 una compuerta NOT y conectar Q1 antes de la NOT y Q2 despues de la NOT, entonces tendrias el mismo desfasaje, pero estarias usando dos integrados. (NOTA: podes hacer la NOT con un transistor NPN en emisor comun).
      Fijate que me dio 180V en el multimetro, eso es porque el multimetro no es TrueRMS, por lo que esta midiendo mal la señal porque no es senoidal. Habría que usar un multimetro TureRMS o bien un osciloscopio.
      Saludos.

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    2. Hola Sebastian. Armé el circuito que muestro en el link de abajo:

      https://www.dropbox.com/s/yh9x9n4614adklc/inverter-555%20-%20copia.gif?dl=0

      Usa, como tu dices, un NPN para desfasar el segundo MOSFET. Los mismos son dos IRFZ46N y el capacitor de frecuencia es de 100nF. El transformador que usé es uno de 9V+9V, pero la potencia la desconozco exactamente. Por el tamaño y una prueba que hice conectándole una resistencia de 2 Ohm/5W, estimo que estará en 1A. Al inversor le conecté una fuente conmutada (pues no tenía batería de 12V) de 3A. A la salida puede encender una lámpara de 40W, pero no del todo. El multímetro me marcaba 140V. Luego le conecté un ventilador de mesa de 15W y me mostró 280V. ¿Se debe la diferencia al multímetro, como tu bien dices? ¿Por qué no pude encender la lámpara del todo? ¿se me quedó corto la potencia del transformador?

      Gracias por las respuestas y saludos.

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    3. Buenas, si, es lo que te decía, poner un transistor para usarlo como una compuerta NOT y así manejar la simetría de los dos MOSFET.
      Con el tema de que te mide primero 140V y después 280V probablemente sea por el consumo de la carga, y cuando le pones una carga que consume menos la tensión se dispara a los 280V. Lo ideal seria usar una realimentacion para que el circuito varié la tensión de salida en funcion del consumo de carga, para que no varie tanto.
      Si el multimetro no es TrueRMS posiblemente este midiendo mal, pero de todas formas debería medir siempre lo mismo, si sube de 140 a 280 es claro que hubo una caída de tensión menor debido a la carga, eso hay que corregirlo porque podes quemar la carga que le pongas (si le pones algo electrónico). Otro tema puede ser falta de potencia debido a la fuente, al usarlo con una batería de 12V garantizas una buena corriente disponible.
      Saludos.

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    4. Gracias Sebastian. También le puse una fuente ATX y no llegó a prender del todo la lámpara. Me inclino a pensar que el transformador no entregue 1A como calculé (no tiene descripción ni nada). Cuando consiga una transformador mayor vuelvo a hacer la prueba.

      Gracias de nuevo y saludos.

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    5. Hola, Es posible también que sea un problema en el transformador, el que yo use en este circuito es de 3A aproximadamente.

      Saludos.!

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  4. Hola, para que el circuito sea aún más simple, colocar una R de 330K en lugar del preset y sustituir el paralelo capacitivo por un cerámico de 10nf. Con eso tienen 50hz. Lo quieren para 24v - 220v?...cambiar los IRFZ44 por IRFP150 y adecuar la alimentación del circuito para que funcione con 12v mediante un regulador con zener y Tr...no usar 7812 porque no tolera 24v en su entrada. Más potencia?...usar IRF3205 (colocarlos en paralelo de dos en dos) y cambiar las R de gate por 470 ohm...obvio que con un trafo de 12+12 de 10amp o 24+24 5amp según el caso. van conseguir potencias del órden de 300w en 220v

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    1. Yo sólo quiero que funcione con una corriente de entrada de 12v/5A y me de a la salida 127/220v con una frecuencia de 50Hz. Aunque no entiendo cual es el capacitor que se deberá sustituir por el de 10nF, si el de 330nF o el de 47nF, otra cosa que quiero saber es de cuantos watts son las resistencias y cuales serían las más adecuadas para el circuito y lo mismo del zener para no adivinar mal el que usaré así como saber como va ir conectado al igual que el 7805 ya que he gastado mucho dinero en componentes electrónicos para hacer distintos inversores y ninguno funciona...

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    2. Yo sólo quiero que funcione con una corriente de entrada de 12v/5A y me de a la salida 127/220v con una frecuencia de 50Hz. Aunque no entiendo cual es el capacitor que se deberá sustituir por el de 10nF, si el de 330nF o el de 47nF, otra cosa que quiero saber es de cuantos watts son las resistencias y cuales serían las más adecuadas para el circuito y lo mismo del zener para no adivinar mal el que usaré así como saber como va ir conectado al igual que el 7805 ya que he gastado mucho dinero en componentes electrónicos para hacer distintos inversores y ninguno funciona...

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    3. Es necesario un preset, porque la frecuencia de red debe ser 50Hz para garantizar que la carga que le pongas no se queme (en una lampara incandescente no tenes problema si pero si usar una fuente electrónica como en todo electrodoméstico podes destruir la etapa de entrada ya que los filtros y demás protecciones están calculadas para 50Hz). Ni hablar si vas a poner alguna carga inductiva como un motor. Hay que respetar la frecuencia de operacion. Por eso la importancia del preajuste de frecuencia. Lo de reemplazar el IRFZ44 por el IRFP150, podes hacerlo no te va a cambiar mucho, de echo el IRFZ44 tiene una Ron menor. Esta claro que este circuito no puede ser alimentado con un regulador lineal, este dispositivo tiene un consumo elevado y ningún regulador lineal comercial soporta la corriente superior a los 7A, ya que este consume al rededor de esa corriente en 12V para convertir 75VA en 220Vac.

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  5. Hola, por favor te consulto lo siguiente, El circuito es muy simple y al parecer muy efectivo. Es posible hacer funcionar con este conversor un tocadisco Winco de los de antes??? hablo de ademas de los circuitos amplificadores hacer girar un motor, es decir una carga inductiva. Gracias !!!

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    1. Hola como estas?, habría que ver el consumo de ese motor, supongo que es poco pero no lo he probado nunca con un tocadiscos, si tenes los componentes por ahí, te conviene probar montando el circuito. Con carga inductiva lo probé, pero no se como sera el comportamiento con el tocadiscos.
      Saludos.

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  6. Hola de nuevo Sebastián.

    He visto circuitos Inverter por Internet que usan un transformador sin toma central, y por la configuración creo que usan PWM, con un 555.
    ¿En que afecta al rendimiento este sistema? Como apuntas al inicio, usaste un señal que pasa por cero sacrificando PWM, pero claro, con un transformador con toma central.
    Es porque conseguí uno de 14V 220V de unos 3A o más, sin toma central, y ver si era posible usarlo en un Inverter.

    Gracias y saludos.

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    1. Buenas! como estas?, yo no usaría PWM a menos que sea un inverter SMPS, este inverter es "lineal" y el PWM genera mucho ruido en la salida. La configuración PushPull para este tipo de inversor es la mas eficiente (manteniendo una buena relación señal/ruido).
      Te va a quedar una topología Step-Up supongo que debería andar también pero no lo he probado para cargas de 220Vac.
      Siempre que realizo esa topología es con la finalidad de rectificar la salida (para alguna válvula o algo así).
      Saludos!

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    2. Hola Sebastian.

      Éste es uno de los circuitos que encontré:

      http://www.circuitdiagramworld.com/inverter_circuit_diagram/12v_to_240v_INVERTER_Circuit_12457.html

      y si no me equivoco, el transformador no tiene toma central. Comentas entonces que algo así generaría mucho ruido a la salida, a parte de ser poco eficiente. Vamos, ni para encender una lámpara de 25W.

      Gracias y saludos.

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    3. Buenas! como estas?, esta bien ahí lo que están haciendo es una etapa de salida pushpull con un capacitor de bootstrap (es lo mismo que se hace en audio con amplificadores que se alimentan con fuente simple), también podrías hacer un medio puente o half.bridge para algo similar donde el punto medio lo tomas del nodo central de la serie de dos capacitores, como para hacer una simetría virtual.
      Para mi lo mejor es el método con fuente partida, pero es valido eso también, solo que habría que ver cuanto soporta ese capacitor, en cuanto a la potencia de operación y medas.
      Saludos!

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    4. Gracias por la rápida respuesta.

      Si aumentásemos el valor del condensador a, por ejemplo, 4700uF ¿trabajaría más cómodo? ¿afectaría a la señal que le metemos al transformador? ¿o ese valor está calculado?
      Tampoco pretendo alimentar una electrodoméstico de 2000W, pero si puede encender una lámpara de 40W o similar, me conformo con el resultado.

      Gracias de nuevo.

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    5. Jaja, si, es que todo depende de cuando lo vea, ahora estoy con el correo abierto y cuando veo y puedo respondo, a veces ni me fijo, en los fines de semana me cuesta un poco mas prender la pc.
      Aumentar el valor del capacitor aumenta la corriente, lo cual si te sobre pasas podes sobre cargar los transistores. La señal la podes pensar como un sistema de audio, claramente un capacitor de boostrap tiene una distorsión pero no creo que sea muy complicado para lo que estamos haciendo. No creo que tengas problema para una carga de 40W o por ahí.
      Saludos!

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  7. Jaja, si, es que todo depende de cuando lo vea, ahora estoy con el correo abierto y cuando veo y puedo respondo, a veces ni me fijo, en los fines de semana me cuesta un poco mas prender la pc.
    Aumentar el valor del capacitor aumenta la corriente, lo cual si te sobre pasas podes sobre cargar los transistores. La señal la podes pensar como un sistema de audio, claramente un capacitor de boostrap tiene una distorsión pero no creo que sea muy complicado para lo que estamos haciendo. No creo que tengas problema para una carga de 40W o por ahí.
    Saludos!

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    1. Hola de nuevo.

      Acabo de probarlo con un HCF4047, usando una de las salidas y a 50Hz medidos. Cambié los transistores por un BD137 y BD138, condensador de 2200uF, 12V de entrada y diversos transformadores. Con ninguno obtuve los 220V ni de cerca. 76VAC, 56VAC, 96VAC, muy lejos de los 220V.
      Tengo varios transformadore con TAP, pero son de poca potencia y temo quemarlos con cualquier carga, porque el circuito que probé anteriormente, similar al tuyo pero con un 555 funcionó a la primera, pudiendo encender una lamparita de 25W pero no a plena luz.

      Nada, parece que esta configuración push-pull no va.

      Gracias y saludos.

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    2. Tal vez necesitas transistores mas grandes, proba si podes con algún TIP35C y TIP36C, o TIP3055 y TIP2955, ahí vas a tener potencia se sobra para las pruebas.
      Luego habría que ver si no necesitas un driver, ya que la ganancia de estos es baja.
      Pero, efectivamente, esta configuración con bootstrap no es la mejor de todas.
      Saludos!!

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  8. De acuerdo. Tengo TIP31/32 y TIP41/42 además de algunos Darlington de potencia, a ver si cambia el resultado.

    Gracias y saludos.

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    1. Dale, tene en cuenta el tema de la ganancia de esos transistores de potencia.
      Saludos!!

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    2. Perfecto Sebastian. Si es por ganancia, empezaré con los Darlington.

      Gracias y saludos.

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    3. Dale!, proba con ambos a ver cual te da el mejor resultado!
      Saludos!

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  9. Hola otra vez.

    Al final me picó la curiosidad de probar tu circuito, con un 4047, pues yo había probado uno similar pero con 555 más un transistor BC546 para negar uno de los MOSFET. En aquella prueba no pude saber con exactitud la frecuencia. Ahora que dispongo de multímetro con esa capacidad más, el 4047, monté el que compartes aquí y entrega los 220V desde el inicio (bueno, realmente 269V no TrueRMS).
    Con un transformador de 9+9 pude mover sin problemas un ventilador de 15W, bajando la tensión a 188V.
    Sin carga, el transformador hace ruido, pero al encender el ventilador se le quita. Si bajo o subo la frecuencia, el ventilador no trabaja a sus máximas revoluciones.

    Probé con una lámpara de 40W y evidentemente se encendió poco, pues el transformador será de aproximadamente 1A.

    La pena es no tener uno de mayor potencia para otras cargas.

    ¿La potencia de este inverter se calcula en base al voltaje de entrada (12V) y la corriente máxima en el secundario 9+9? Me refiero a que si el trafo es de 1A pues sería de 12W ¿o está mal mi cálculo?

    Gracias y saludos.

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    1. Hola! como estas?, tene en cuenta que el rendimiento de un transformador es del orden del 90% aproximadamente, por lo que vas a tener una perdida. Esto para un trafo nuevo que funciona bien. Después la relación de transofrmacion como elevador debería ser la misma que en el uso normal como reductor. Esto si la señal de entrada es senoidal, en este caso vas a tener algunos picos de señal por la forma de onda "cuadrada" y esos picos por FCEM puede que te deforme un poco la tensión. La potencia claramente no va a ser mas grande que la que la sección del cobre te proporcione, que es para la cual esta calculado ese transformador., En mis pruebas siempre puede obtener un 10% menos de la potencia nominal del transformador (esto funcionando en condiciones optimas).
      Saludos!

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    2. Perfectamente explicado, Sebastian.

      Me queda probar la otra configuración si TAP, a ver como se comporta.

      Gracias de nuevo y saludos.

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    3. Dale! y contame como queda!
      Saludos!

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  10. Hola, no soy un esperto en esto, me gusta saber sobre energia renovsble y el bajo cosumo. Pero en este caso el aumentar la potensia, no an intentado aser un transformador apartir de una fuente de MICRIONDAS, sustituyendo el segundo y rebobinando a su gusto. Estos son de 120v a 12 - 18 Amp . Solo es una sugerencia.
    Y gracias por sus exelente post.

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    1. Hola como estas?, Gracias por la sugerencia, esta bueno ese transformador porque es grande y permite extraer una buena potencia, tendremos que probarlo, aquí en este post lo hemos probado con un transformador pequeño que teníamos a mano, pero podría ser un proyecto mas interesante con un transformador de potencia.
      Saludos!

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