Ich habe mir einen Wechselrichter der Firma FraRon electronic 12V zu 230V mit 150W Dauerleistung fürs Auto gekauft und war mal daran interessiert, was man so für den kleinen Preis so bekommt....

Stand: 27.05.2008

Erster Eindruck: Sauber und solide verarbeitet, keine Grate am Alu-Ghäse, 12V-Kabel mit Zugentlastung, solide wirkender Stecker für den Zigarettenanzünder. Anleitung und Ersatzsicherung sind auch dabei. Prima.

Der gute Eindruck bleibt auch beim Öffnen des Gehäuses bestehen: Leiterplatte ist Epoxy/Glasfaser, Leistungshalbleiter schön mit dem Gehäuse verschraubt, Hochspannungsseite gut isoliert - und wie es aussieht auch galvanisch vom 12V-Netz getrennt.

Außenansicht: kompakt, gut Verarbeitet

Innenansicht des Wechselrichters

Nach der oberflächlichen Analyse gehen wir mal in die Tiefe:

Blockschaltbild

Zur Funktionsweise:

Die 12V werden etwas gefiltert (Ringkerne auf den Zuleitungen), gesiebt (1000µF) und dann mit xxkHz in einer Gegentakt-Stufe zerhackt, so dass sie mit einem kleinen Übertrager in ca. 360V AC hochtransformiert werden können. Ich vermute, dass der Takt der Zerhackerstufe vom Microcontroller EM78P458 (Hersteller: ELAN, Taiwan) erzeugt wird, so dass Soft-Anlauf und ggfs. Nachregelung vom µC übernommen werden. Die 12V der Eingangsseite versorgen über einen 7805 auch den Controller mit Betriebsspannung.

Auf der Hochspannungsseite werden die 360V AC dann mit einer Greatz-Brücke aus schnellen Dioden wieder gleichgerichtet und mit 47µF gesiebt. Die Spannung an dieser Stelle wird über einen Optokoppler analog an den µC übertragen ("Feedback") und gemessen, so dass einige Schutzfunktionen realisiert werden können. Anschliessend werden die 360V DC von einer MOSFET-H-Brücke, die über Optokopper ("Control") wieder vom µC gesteuert wird in einen "modifizierten Sinus" zerstückelt.
Naja... also Sinus... da dreht sich die Kreisfunktion im Grab rum. Trapez ist da wohl eher das Wort der Wahl, wie man auf dem Oszillogramm ganz gut sieht. (Achtung bei den Spannungswerten, ich hatte einen 10:1 Spannungsteiler vor den Tastkopf geschaltet). Die Ausgangsspannung wird wieder über Ringkerne auf den Leitungen zur Schuko-Steckdose etwas gefiltert, so dass die Anstiegszeit rund 28µs beträgt. Die Spannungen für die Ansteuerung der MOSFET-Gates werden auf der Hochspannungsseite über eine Zener-Diode erzeugt.

Oszillogramm der Ausgangsspannung unbelastet mit 10:1 Vorteiler

Die Amplitude der Trapezspannung beträgt die vollen 360V, RMS ergibt das laut Scope immernoch 260V...

Für ohmsche Lasten und Schaltnetzteile mag so eine Trapez-Ansteuerung in Ordnung sein, aber für induktive Lasten wie z.B. alte Steckernetzteile wird das nicht so gut sein. Da fragt man sich schon, warum mit dem µC nicht zumindest eine grobe sinusbewertete PWM abgebildet wird. Okay, Schaltverluste in den Mosfets, Performance des µC, Leistung der MOSFET-Gatetreiber... vielleicht bietet sich hier das Potential, den Inverter noch etwas zu "pimpen", da der µC netterweise sogar gesockelt ist und man auch das Datenblatt des EM78P458 im Netz findet.

Der EM78P458 basiert auf dem PIC-Design von Microchip, so dass man im Microchip-Sortiment ein etwa passendes Derivat finden sollte. Naja, wenn man mit 16kHz sinusbewertet PWM betreiben will braucht man da natuerlich etwas Performance, aber da wird sich was finden...