3 vysoce výkonné obvody střídače SG3525 Pure Sinewave

Příspěvek vysvětluje 3 výkonné, ale jednoduché sinusové 12V invertorové obvody s použitím jediného IC SG 3525. První obvod je vybaven funkcí detekce a odpojení nízkého stavu baterie a funkcí automatické regulace výstupního napětí.

O tento okruh požádal jeden ze zainteresovaných čtenářů tohoto blogu. Pojďme se dozvědět více o požadavku a fungování obvodu.

Design # 1: Basic Modified Sine

V jednom z dřívějších příspěvků jsem diskutoval o upřesněte fungování IC 3525 S využitím dat jsem navrhl následující obvod, který je ve své konfiguraci docela standardní, obsahuje funkci vypnutí baterie a také vylepšení automatické regulace výstupu.

Následující vysvětlení nás provede různými fázemi okruhu, naučíme se je:

Jak je patrné z daného diagramu, ICSG3525 je vybaven standardním režimem generátoru / oscilátoru PWM, kde je frekvence oscilace určena C1, R2 a P1.

P1 lze upravit pro získání přesných frekvencí podle požadovaných specifikací aplikace.

Rozsah P1 je od 100 Hz do 500 kHz, zde nás zajímá hodnota 100 Hz, která nakonec poskytuje 50 Hz napříč dvěma výstupy na pin # 11 a Pin # 14.

Výše uvedené dva výstupy kmitají střídavě způsobem push-pull (totemový pól), čímž se připojené mosfety dostávají do sytosti při pevné frekvenci - 50 Hz.

Mechfety v reakci, 'tlačte a vytáhněte napětí / proud baterie přes dvě vinutí transformátoru, což zase generuje požadované střídavé napětí na výstupním vinutí transformátoru.

Špičkové napětí generované na výstupu by bylo kdekoli kolem 300 Voltů, které se musí upravit na přibližně 220 V RMS pomocí kvalitního RMS měřiče a nastavením P2.

P2 ve skutečnosti upravuje šířku pulzů na pin # 11 / # 14, což pomáhá zajistit požadovaný RMS na výstupu.

Tato funkce usnadňuje PWM řízený modifikovaný sinusový průběh na výstupu.

Funkce automatické regulace výstupního napětí

Vzhledem k tomu, že IC umožňuje PWM ovládací pin-out, lze tento pin-out využít pro umožnění automatické regulace výstupu systému.

Pin # 2 je snímací vstup interního zabudovaného chybového zesilovače, obvykle by se napětí na tomto pinu (bez inv.) Nemělo standardně zvyšovat nad značku 5,1 V, protože inv pin # 1 je interně fixován na 5,1 V.

Pokud je pin # 2 ve specifikovaném limitu napětí, funkce korekce PWM zůstává neaktivní, avšak v okamžiku, kdy má napětí na pin # 2 tendenci stoupat nad 5,1 V, jsou výstupní impulsy následně zúženy ve snaze opravit a vyvážit odpovídajícím způsobem výstupní napětí.

Zde se používá malý snímací transformátor TR2 pro získání vzorkovacího napětí na výstupu, toto napětí je vhodně usměrněno a přivedeno na pin # 2 IC1.

P3 je nastaveno tak, aby napájecí napětí zůstalo výrazně pod hranicí 5,1 V, když je výstupní napětí RMS kolem 220V. Tím se nastaví funkce automatické regulace obvodu.

Nyní, pokud z jakéhokoli důvodu má výstupní napětí tendenci stoupat nad nastavenou hodnotu, aktivuje se funkce korekce PWM a napětí se sníží.

V ideálním případě by měl být P3 nastaven tak, aby výstupní napětí RMS bylo fixováno na 250V.

Pokud tedy výše uvedené napětí klesne pod 250 V, korekce PWM se pokusí jej vytáhnout nahoru a naopak to pomůže získat obousměrnou regulaci výstupu,

Pečlivé prozkoumání ukáže, že zahrnutí R3, R4, P2 nemá smysl, může být z okruhu odstraněno. P3 lze použít pouze pro získání zamýšleného řízení PWM na výstupu.

Funkce s nízkou úrovní vybití baterie

Další užitečnou funkcí tohoto obvodu je schopnost odpojit nízkou kapacitu baterie.

Toto zavedení je opět možné díky zabudované funkci vypnutí IC SG3525.

Pin # 10 IC bude reagovat na pozitivní signál a vypne výstup, dokud nebude signál potlačen.

Operační zesilovač 741 zde funguje jako detektor nízkého napětí.

P5 by měl být nastaven tak, aby výstup 741 zůstal logicky nízký, pokud je napětí baterie nad prahovou hodnotou nízkého napětí, což může být 11,5V. 11V nebo 10,5 podle preferencí uživatele, v ideálním případě by nemělo být menší než 11V.

Jakmile je toto nastaveno, pokud má napětí baterie tendenci klesnout pod značku nízkého napětí, výstup IC se okamžitě zvýší a aktivuje funkci vypnutí IC1, čímž zabrání další ztrátě napětí baterie.

Zpětnovazební rezistor R9 a P4 zajišťuje, že poloha zůstane zajištěna, i když má napětí baterie po aktivaci vypínacího režimu tendenci stoupat zpět na některé vyšší úrovně.

Seznam dílů

Všechny rezistory jsou 1/4 watt 1% MFR. Pokud není uvedeno jinak.

• R1, R7 = 22 ohmů
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 ohmů
• R9 = 100 tis
• C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100 nF
• C6, C7 = 4,7uF / 25V
• P1 = 330K přednastaveno
• P2 --- P5 = 10K předvoleb
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... proud podle požadavku
• TR2 = 0-9V / 100mA baterie = 12V / 25 až 100 Ah

Stupeň zeslabení baterie ve výše uvedeném schématu lze upravit pro lepší odezvu, jak je uvedeno v následujícím diagramu:

Zde vidíme, že pin3 operačního zesilovače má nyní vlastní referenční síť používající D6 a R11 a nezávisí na referenčním napětí z IC 3525 pin16.

Pin6 operačního zesilovače využívá zenerovu diodu, aby zastavil jakékoli úniky, které by mohly narušit pin10 SG3525 během jeho normálního provozu.

R11 = 10 tis
D6, D7 = zenerovy diody, 3,3 V, 1/2 watt

Další design s automatickou korekcí zpětné vazby výstupu

Návrh obvodu č. 2:

Ve výše uvedené části jsme se naučili základní verzi IC SG3525 navrženou pro produkci modifikovaného výstupu sinusových vln při použití v topologii střídače a tento základní design nelze vylepšit tak, aby vytvářel čistý sinusový průběh v jeho typickém formátu.

Ačkoli by upravený výstup obdélníkového nebo sinusového signálu mohl být s vlastnostmi RMS v pořádku a přiměřeně vhodný pro napájení většiny elektronických zařízení, nikdy se nemůže vyrovnat kvalitě výstupu čistého sinusového měniče.

Zde se naučíme jednoduchou metodu, kterou lze použít k vylepšení jakéhokoli standardního obvodu měniče SG3525 na čistý sinusový protějšek.

Pro navrhované vylepšení může být základním měničem SG3525 jakýkoli standardní design měniče SG3525 nakonfigurovaný pro produkci upraveného výstupu PWM. Tato část není rozhodující a je možné vybrat libovolnou preferovanou variantu (najdete spoustu online s menšími rozdíly).

Diskutoval jsem o komplexním článku týkajícím se jak převést měnič čtvercových vln na sinusový měnič v jednom z mých dřívějších příspěvků zde aplikujeme stejný princip pro upgrade.

Jak probíhá převod z Squarewave na Sinewave

Možná vás bude zajímat, co přesně se děje v procesu převodu, který transformuje výstup na čistou sinusovku vhodnou pro všechny citlivé elektronické zátěže.

V zásadě se to provádí optimalizací prudkých vzestupných a sestupných pulzů čtvercových vln do jemně stoupajících a klesajících průběhů. To se provádí rozsekáním nebo rozbitím vystupujících čtvercových vln na počet uniformních kusů.

Ve skutečné sinusové vlně je křivka vytvářena prostřednictvím exponenciálního vzestupu a pádu, kde sinusová vlna v průběhu svých cyklů postupně stoupá a klesá.

V navrhované myšlence se křivka neprovádí exponenciálně, spíše se čtvercové vlny rozsekají na kousky, které po určité filtraci nakonec získají tvar sinusoidy.

„Sekání“ se provádí přiváděním vypočítaného PWM k branám FET přes vyrovnávací stupeň BJT.

Níže je uveden typický návrh obvodu pro převod křivky SG3525 na čistý sinusový průběh. Tento design je ve skutečnosti univerzálním designem, který lze implementovat pro upgrade všech měničů s obdélníkovými vlnami na sinusové měniče.

Varování: Pokud jako vstup používáte SPWM, vyměňte spodní BC547 za BC557. Vysílače se spojí s vyrovnávacím stupněm, kolektorem na zemi, základnami na vstupu SPWM.

Jak může být ve výše uvedeném diagramu, dolní dva tranzistory BC547 jsou spouštěny napájením nebo vstupem PWM, což způsobuje jejich přepínání podle pracovních cyklů PWM ON / OFF.

Toto zase rychle přepíná 50Hz pulsy BC547 / BC557 přicházející z výstupních pinů SG3525.

Výše uvedená operace nakonec donutí mosfety také několikrát zapnout a vypnout pro každý z cyklů 50/60 Hz a následně vytvořit podobný tvar vlny na výstupu připojeného transformátoru.

Výhodně by měla být vstupní frekvence PWM čtyřikrát vyšší než základní frekvence 50 nebo 60 Hz. takže každý cyklus 50/60 Hz je rozdělen na 4 nebo 5 kusů a ne více než toto, což by jinak mohlo vést k nežádoucím harmonickým a zahřívání mosfetu.

Obvod PWM

Vstupní zdroj PWM pro výše vysvětlený design lze získat použitím libovolného standardní astabilní design IC 555 Jak je ukázáno níže:

Tento Obvod PWM založený na IC 555 lze použít pro napájení optimalizovaného PWM k základnám tranzistorů BC547 v první konstrukci tak, že výstup z invertorového obvodu SG3525 získává RMS hodnotu blízkou RMS hodnotě čistého sinusového průběhu.

Pomocí SPWM

Ačkoli výše vysvětlený koncept by výrazně zlepšil výstup s obdélníkovými vlnami typického invertorového obvodu SG3525, ještě lepším přístupem by mohlo být jít na Obvod generátoru SPWM .

V tomto konceptu je „sekání“ každého z pulzů obdélníkové vlny implementováno spíše proporcionálně se měnícími pracovními cykly PWM než pevným pracovním cyklem.

Už jsem o tom hovořil jak generovat SPWM pomocí operační zesilovač , stejnou teorii lze použít pro napájení budicího stupně libovolného obdélníkového měniče.

Níže je uveden jednoduchý obvod pro generování SPWM:

Použití IC 741 pro zpracování SPWM

V tomto designu vidíme standardní operační zesilovač IC 741, jehož vstupní piny jsou konfigurovány s několika zdroji trojúhelníkových vln, přičemž jeden je mnohem rychlejší než druhý.

Vlny trojúhelníku by mohly být vyrobeny ze standardního obvodu založeného na IC 556, zapojeného jako astabilní a zhutňovač, jak je znázorněno níže:

FREKVENCE RYCHLÝCH TROJÚHELNÍCH VLN BY MĚLA BÝT OKOLO 400 Hz, LZE NASTAVIT NASTAVENÍM PŘEDNASTAVENÍ 50 k NEBO HODNOTOU KAPACITORU 1 nF

FREKVENCE POMALÉHO TROJÚHELNÍKU VLN MUSÍ BÝT ROVNÁ S POŽADOVANOU VÝSTUPNÍ FREKVENCÍ MĚNIČE. TOTO MŮŽE BÝT 50 Hz NEBO 60 Hz, A ROVNĚŽ FREKVENCE PIN # 4 SG3525

Jak je vidět na výše uvedených dvou obrázcích, rychlé trojúhelníkové vlny jsou dosaženy z obyčejného astabilního IC 555.

Pomalé trojúhelníkové vlny se však získávají prostřednictvím IC 555 zapojeného jako „generátor čtvercových vln do trojúhelníkových vln“.

Čtvercové vlny nebo obdélníkové vlny jsou získány z pinu č. 4 SG3525. To je důležité, protože dokonale synchronizuje výstup operačního zesilovače 741 s frekvencí 50 Hz v obvodu SG3525. To zase vytvoří správně dimenzované sady SPWM napříč dvěma kanály MOSFET.

Když je tento optimalizovaný PWM napájen do prvního obvodu, způsobí výstup z transformátoru další vylepšený a jemný sinusový průběh, který má vlastnosti hodně identické se standardním střídavým sinusovým průběhem sítě.

Avšak i pro SPWM bude nejprve nutné správně nastavit hodnotu RMS, aby se na výstupu transformátoru vytvořil správný napěťový výstup.

Jakmile je implementován, lze očekávat skutečný sinusový ekvivalentní výstup z jakéhokoli provedení invertoru SG3525 nebo může být z jakéhokoli modelu invertoru s obdélníkovými vlnami.

Pokud máte další pochybnosti ohledně obvodu sinusového střídače SG3525, můžete je vyjádřit prostřednictvím svých komentářů.

AKTUALIZACE

Níže je uveden základní příklad konstrukce oscilátoru SG3525, který lze integrovat do výše vysvětleného PWM sinewave BJT / mosfetového stupně pro získání požadované vylepšené verze designu SG3525:

Kompletní schéma zapojení a rozložení desek plošných spojů pro navrhovaný invertorový obvod čisté sinusové vlny SG3525.

Zdvořilost: Ainsworth Lynch

Design # 3: Obvod střídače 3kva pomocí IC SG3525

V předchozích odstavcích jsme komplexně diskutovali o tom, jak lze design SG3525 převést na efektivní design sinewave, nyní pojďme diskutovat o tom, jak lze pomocí IC SG3525 konstruovat jednoduchý invertorový obvod 2kva, který lze snadno upgradovat na sinewave 10kva zvýšením baterie, MOSFET a specifikace transformátoru.

Základní obvod je podle návrhu předloženého panem Anasem Ahmadem.

Vysvětlení navrhovaného invertorového obvodu SG3525 2kva lze pochopit z následující diskuse:

ahoj swagatam, postavil jsem následující 3kva 24V invertorem modifikovaná sinusová vlna (Použil jsem 20 MOSFET s rezistorem připojeným ke každému, navíc jsem použil středový transformátor a použil jsem SG3525 pro oscilátor) .. Nyní chci převést na čistou sinusovou vlnu, prosím, jak to mohu udělat?

Základní schéma

Moje odpověď:

Ahoj Anas,

nejprve vyzkoušejte základní nastavení, jak je vysvětleno v tomto článku o měniči SG3525, pokud vše půjde dobře, poté můžete zkusit paralelně připojit více mosfetů .....

invertor zobrazený ve výše uvedeném daigramu je základní konstrukce s obdélníkovými vlnami, abyste jej mohli převést na sinusovou vlnu, musíte postupovat podle níže vysvětlených kroků. Konce brány / odporu mosfetu musí být konfigurovány s fází BJT a měl by být připojen 555 IC PWM jak je uvedeno v následujícím diagramu:

Pokud jde o připojení paralelních mosfetů

ok, mám 20 mosfetů (10 na vedení A, 10 na vedení B), takže musím ke každému mosfetu připojit 2 BJT, to je 40 BJT, a stejně musím připojit pouze 2 BJT vycházející z PWM paralelně k 40 BJT ? Omlouvám se začátečník, jen se snažím vyzvednout.

Odpovědět:
Ne, každý spoj emitoru příslušného páru BJT pojme 10 mosfetů ... proto budete potřebovat pouze 4 BJT celkem ....

Použití BJT jako vyrovnávacích pamětí

1. ok, pokud vám mohu dát za pravdu, protože jste řekli 4 BJT, 2 na vedení A, 2 na vedení B, POTOM další 2 BJT z výstupu PWM, že?
2. Používám 24voltovou baterii, doufám, že nedojde k žádné úpravě kolektorového terminálu BJT na baterii?
3. Musím použít proměnný rezistor z oscilátoru k ovládání vstupního napětí do MOSFETu, ale nevím, jak to bude s napětím, které v tomto případě půjde na základnu BJT, co udělám že chci skončit vyhodit do povětří BJT?

Ano, NPN / PNP BJT pro fázi vyrovnávací paměti a dva NPN s ovladačem PWM.
24V nepoškodí vyrovnávací paměti BJT, ale nezapomeňte použít a 7812 pro jeho snížení na 12V pro stupně SG3525 a IC 555.

Potenciometr IC 555 můžete použít k úpravě výstupního napětí z trafa a jeho nastavení na 220V. pamatuj si transformátor musí být dimenzován na nižší hodnotu, než je napětí baterie pro získání optimálního napětí na výstupu. pokud je vaše baterie 24V, můžete použít trafo 18-0-18V.

Seznam dílů

Obvod IC SG3525
všechny rezistory 1/4 watt 5% CFR, pokud není uvedeno jinak
10K - 6nos
150 tis. - 1 č
470 ohm - 1č
předvolby 22K - 1č
předvolba 47K - 1č
Kondenzátory
0,1 uF keramika - 1 č
IC = SG3525
Fáze Mosfet / BJT
Všechny mosfety - IRF540 nebo jakýkoli ekvivalent Gate rezistory - 10 ohmů 1/4 watt (doporučeno)
Všechny NPN BJT jsou = BC547
Všechny PNP BJT jsou = BC557
Základní rezistory jsou všechny 10K - 4nos
Stupeň IC 555 PWM
1K = 1no 100K pot - 1no
Dioda 1N4148 = 2nos
Kondenzátory 0.1uF keramické - 1č
10nF Ceramic - 1č
Různé IC 7812 - 1č
Baterie - transformátor 12V 0r 24V 100AH ​​podle specifikace.

Jednodušší alternativa