Presentamos en este artículo un inversor con integrados CMOS y transistores Darlington de excelente rendimiento. Podemos utilizar este inversor en el accionamiento de sistemas de emergencia, con batería de 6 o 12 V, en la iluminación de remolques, con lámparas fluorescentes, e incluso en el encendido de pequeñas lámparas incandescentes de 110 V. Los componentes usados en este proyecto son de bajo costo y, muy comunes en nuestro mercado.
La elevación de la tensión de 6 o 12 V de una batería a valores que pueden utilizarse en el accionamiento de lámparas fluorescentes o incluso pequeñas bombillas incandescentes, presenta diversos tipos de problemas.
El más importante es el rendimiento, que no siempre está a la altura de lo deseado, cuando entonces una buena parte de la potencia entregada por la fuente (batería) se pierde en el transformador y otros elementos del circuito.
Con la utilización de transistores Darlington de potencia, operando en contrafase a una frecuencia relativamente elevada (entre 1 y 2 kHz), podemos trabajar con transformadores comunes y aún así obtener un buen rendimiento para el circuito.
De hecho, para el proyecto indicado este rendimiento estará entre 70 y 80%, lo que significa una buena potencia entregada a la lámpara fluorescente u otra carga, con menor consumo de la batería y consecuentemente mayor durabilidad.
La potencia máxima que podemos obtener de este pequeño inversor es del orden de 20 W, lo que es suficiente para encender, a pleno brillo, pequeñas fluorescentes que servir para iluminación de carpas, trailers o incluso sistemas de emergencia.
En la figura 1 damos como sugerencia un sistema de emergencia que puede emplear con éxito este inversor.
Con la presencia de energía en la red de alimentación, la batería se mantiene en carga lenta.
En el momento en que la energía es cortada, el relé se desactiva y entra en operación el convertidor que alimenta una lámpara fluorescente colocada en un lugar estratégico.
Dos o más inversores como el descrito en este proyecto pueden ser alimentados por una sola batería de 12 V durante horas, en un sistema más amplio de iluminación de emergencia.
EL CIRCUITO
En la figura 2 tenemos el diagrama esquemático completo del inversor.
La frecuencia de operación, entre 1 y 2 kHz, es determinada por el multivibrador asimétrico formado por 3 puertas NAND de las 4 disponibles en el integrado CMOS 4011.
C1 y R1 / R2 forman la red de realimentación que determina esta frecuencia, generando una señal rectangular disponible en el pin 10 y Cl-1.
La señal rectangular es entonces separada para el accionamiento de los dos transistores Darlington de potencia.
Para el accionamiento de Q1 la señal pasa por un simple inversor y luego por dos inversores, volviendo a tener la fase original.
El uso de dos inversores en paralelo es necesario para obtener una buena corriente de excitación.
Con ello, Q1 conduce en fase con la señal de salida del oscilador, alimentando el devanado de baja tensión del transformador en uno de sus sectores.
Para el accionamiento de Q2 la señal pasa simplemente por los dos inversores en paralelo formados por CI-2c y Cl-2d, de modo que tenemos la conducción de este componente en las fases opuestas en que ocurren las conducciones de Q1.
La corriente de colector de este transistor también circula por el devanado de baja tensión del transformador.
En el secundario del transformador de bobina de alta tensión, aparece entonces una tensión suficientemente elevada para encender lámparas fluorescentes.
Por otro lado el rendimiento en la transferencia de energía en este circuito es muy bueno, lo que posibilita la obtención de corrientes elevadas para las cargas.
Encendemos con éxito y con gran brillo pequeñas lámparas incandescentes de 10 W y fluorescentes de hasta 40 W en nuestro prototipo.
Recuerde, sin embargo, que la tensión obtenida en la salida tiene forma de onda no senoidal y frecuencia igual a la del oscilador.
Por lo tanto, los aparatos que requieren señales senoidales de 60 Hz para alimentación no pueden ser alimentados por este circuito.
En realidad, los picos de conmutación en el transformador hacen que aparezcan valores instantáneos de tensión en su bobinado de hasta 600 V.
En la figura 3 tenemos las formas de onda que ilustran el funcionamiento del circuito.
MONTAJE
Nuestra sugerencia de placa de circuito impreso se muestra en la figura 4.
Observe que los transistores Darlington deben montarse en buenos radiadores de calor, ya que tienden a calentar durante el funcionamiento.
Los resistores son todos de 1/8 o ¼ W con tolerancia de 5% o 10%, y el capacitor C1 puede ser cerámico o de poliéster, así como C3.
C2 es un electrolítico de 470 uF o incluso 1000 uF con tensión de trabajo 50% mayor que la tensión de alimentación.
Recordamos que este circuito puede funcionar con batería de 6 o 12 V pero que, el mejor rendimiento, se obtiene con tensiones más altas.
El transformador T1 es del tipo de alimentación con bobinado primario de 110/220 V y secundario de 12 + 12 V y corriente de 500 mA a1 A.
Equivalentes a los transistores TIP115 que se pueden utilizar son los TIP116 y TIP117.
En la figura 5 damos una sugerencia de instalación, para alimentación directa de una lámpara fluorescente en un sistema de iluminación de emergencia.
El cable de conexión a la lámpara fluorescente debe estar bien aislado, dada la presencia de alta tensión que puede causar choques desagradables en quien en él toque.
No hay problema en conectar la lámpara lejos del inversor, pero no recomendamos que el cable tenga más de 5 metros debido a la posibilidad de irradiación de interferencias para aparatos de radio cercanos.
PRUEBA Y USO
Para probar el inversor, conéctelo a una fuente de al menos 2 A de corriente o batería y asegúrese de que la lámpara fluorescente se enciende.
La oscilación de CI-1 se puede comprobar con la conexión de un amplificador en el pin 10, o incluso la aproximación de una pequeña radio.
CI-1, CI-2 - CD4011 - Circuitos integrados CMOS
Q1, Q2 - TIP115 - transistores PNP Darlington de potencia
T1 - transformador con primario de 110/220 V y secundario de 12 + 12 V X
1 A o 800mA
Cl - 8n2 - capacitor de poliéster o cerámica
C2 - 470 uF x 16 V - capacitor electrolítico
C3 - 100 nF - capacitor de poliéster o cerámica
R1 - 120 k - resistor (marrón, rojo, amarillo)
R2 - 47 k - resistor (amarillo, violeta, naranja)
R3, R4 - 1 k - resistores (marrón, negro, rojo)
F1 - 3 A - fusible
Varios: soporte para fusible, placa de circuito impreso, caja para montaje, radiadores de calor para los transistores, conectores fluorescentes, fluorescentes de 5 a 40 W, hilos, soldadura, conectores para batería, sockets para los integrados, etc.
