6 nejlepších prozkoumaných obvodů střídače IC 555

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Níže uvedených 6 jedinečných návrhů nám vysvětluje, jak lze efektivně využít obyčejný astabilní multivibrátor IC 555 udělat střídač bez zapojení složitých fází.

IC 555 je bezpochyby univerzální integrovaný obvod, který má mnoho aplikací v elektronickém světě. Pokud však jde o střídače, IC 555 se pro ně stává ideálním řešením.



V tomto příspěvku budeme diskutovat o 5 vynikajících obvodech invertoru IC 555, od jednoduché varianty s obdélníkovými vlnami po mírně pokročilejší sinewave designy SPWM a nakonec o plnohodnotný invertorový obvod DC-DC pwm na bázi feritového jádra. Pojďme začít.

Nápad požadoval pan ningrat_edan.



Základní design

S odkazem na zobrazený diagram, jediný IC 555 lze vidět nakonfigurovaný ve standardním astabilním režimu , přičemž jeho pin # 3 se používá jako zdroj oscilátoru pro implementaci funkce invertoru.

jednoduchý středový obvod invertoru IC 555

POZNÁMKA: Vyměňte kondenzátor 1 nF za kondenzátor 0,47 uF pro optimalizaci 50 Hz na výstupu . Může to být polární nebo nepolární .

Jak to funguje

Fungování tohoto obvodu invertoru IC 555 lze pochopit pomocí následující postupné analýzy:

IC 555 je konfigurován v astabilním multivibrátorovém režimu, který umožňuje jeho kolíku # 3 přepínat nepřetržité vysoké / nízké pulsy při určité frekvenci. Tato frekvenční frekvence závisí na hodnotách rezistorů a kondenzátoru na jeho pinu č. 7, pinu č. 6, 2 atd.

Pin # 3 IC 555 generuje požadovanou frekvenci 50 Hz nebo 60 Hz pro MOSFET.

Jak víme, že MOSFETy zde musí běžet střídavě, aby umožnily oscilaci push-pull na připojeném středním vinutí transformátoru.

Obě brány MOSFET proto nelze připojit ke kolíku # 3 integrovaného obvodu. Pokud to uděláme, oba MOSFETy budou fungovat současně, což způsobí, že se obě primární vinutí přepnou dohromady. To by způsobilo dva antifázové signály indukované na sekundárním obvodu, což by způsobilo zkrat na výstupu AC a na výstupu by byla čistá nula AC a zahřátí transformátoru.

Aby se předešlo této situaci, je třeba dva MOSFETy provozovat střídavě v tandemu.

Funkce BC547

Abychom zajistili, že MOSFETy budou střídavě přepínat na frekvenci 50 Hz z pinu č. 3 IC 555, zavedeme stupeň BC547 pro invertování výstupu pinu č. 3 přes jeho kolektor.

Tímto způsobem efektivně umožňujeme pulzu kolíku # 3 vytvářet opačné frekvence +/-, jeden na kolíku # 3 a druhý na kolektoru BC547.

S tímto uspořádáním funguje jedna brána MOSFET z kolíku # 3, zatímco druhá MOSFET pracuje ze sběrače BC547.

To znamená, že když je MOSFET na pinu č. 3 ZAPNUTÝ, MOSFET na kolektoru BC547 je VYPNUTÝ a naopak.

To účinně umožňuje MOSFETům střídat střídání požadovaného přepínání push-pull.

Jak funguje transformátor

The fungování transformátoru v tomto obvodu měniče IC 555 se lze naučit z následujícího vysvětlení:

Když MOSFETy vedou střídavě, příslušné poloviční vinutí je napájeno vysokým proudem z baterie.

Odezva umožňuje transformátoru generovat push pull přepínání přes jeho středové vinutí kohoutku. Účinek toho způsobí, že přes jeho sekundární vinutí bude indukován požadovaný střídavý proud 50 Hz nebo napětí 220 V AC

Během období zapnutí příslušné vinutí ukládá energii ve formě elektromagnetické energie. Když se MOSFETy vypnou, příslušné vinutí odkope svoji uloženou energii na sekundární síťové vinutí, což indukuje 220V nebo 120V cyklus na výstupní straně transformátoru.

To se střídavě děje u dvou primárních vinutí, což způsobuje vyvíjení střídavého síťového napětí 220V / 120V na sekundární straně.

Důležitost reverzních ochranných diod

Tento typ topologie středového vodovodu má nevýhodu. Když primární poloviční vinutí hodí zpětný EMF, je to také vystaveno na svorkách odtoku / zdroje MOSFET.

To může mít zničující účinek na MOSFETy, pokud reverzní ochranné diody nejsou zahrnuty přes primární stranu transformátoru. Ale včetně tyto diody Znamená to také přeměnu vzácné energie na zem, což způsobí, že střídač bude pracovat s nižší účinností.

Technické specifikace:

  • Výstupní výkon : Neomezené, může být mezi 100 W a 5 000 W
  • Transformátor : Podle preferencí bude příkon odpovídat požadavku na výstupní zátěž
  • baterie : Jmenovité hodnoty 12V a Ah by měly být 10krát vyšší než proud vybraný pro transformátor.
  • Průběh : Čtvercová vlna
  • Frekvence : 50 Hz nebo 60 Hz podle kódu země.
  • Výstupní napětí : 220 V nebo 120 V podle kódu země

Jak vypočítat frekvenci IC 555

Četnost Astabilní obvod oscilátoru IC 555 je v zásadě určen RC (rezistorem, kondenzátorem) sítí konfigurovanou přes jeho pin # 7, pin # 2/6 a zem.

Když se použije IC 555 jako invertorový obvod, vypočítají se hodnoty těchto odporů a kondenzátoru tak, že pin # 3 IC vytvoří frekvenci buď kolem 50 Hz, nebo 60 Hz. 50 Hz je standardní hodnota kompatibilní pro výstup 220 V AC, zatímco 60 Hz se doporučuje pro výstupy 120 V AC.

Vzorec pro výpočet RC hodnot v obvodu IC 555 je zobrazen níže:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C.

Kde F je zamýšlený frekvenční výstup, R1 je odpor, který je připojen mezi pin # 7 a zem v obvodu, zatímco R2 je odpor mezi pinem # 7 a pinem # 6/2 IC. C je kondenzátor nalezený mezi vývodem č. 6/2 a zemí.

Pamatujte, že F bude ve Faradech, F bude v Hertzech, R bude v Ohmech a C bude v mikroFaradech (μF)

Videoklip:

Obrázek křivky:

Obrázek křivky invertoru IC 555

Používání BJT místo MOSFETů

Ve výše uvedeném diagramu jsme studovali invertor na bázi MOSFET se středovým odbočkovým transformátorem. Konstrukce využila všech 4 tranzistorů, které se zdají být trochu zdlouhavé a méně nákladově efektivní.

Pro fanoušky, kteří by mohli mít zájem o konstrukci střídače IC 555 pomocí několika výkonových BJT, bude následující obvod velmi užitečný:

Obvod střídače IC 555 využívající pouze dva tranzistory

POZNÁMKA: Tranzistory jsou nesprávně zobrazeny jako TIP147, což jsou ve skutečnosti TIP142


AKTUALIZACE : Věděli jste, že můžete vytvořit chladný modifikovaný sinusový měnič jednoduše kombinací IC 555 s IC 4017, viz druhý diagram z tohoto článku : Doporučeno pro všechny specializované invertorové fandy


2) IC 555 Full Bridge Inverter Circuit

Níže uvedená myšlenka může být považována za nejjednodušší plný mostový obvod invertoru založený na IC 555, který není jen jednoduché a levné stavění ale je také výrazně silný. Výkon střídače může být zvýšen na rozumné meze vhodně upravující počet mosfetů na koncovém stupni.

Jak to funguje

Vysvětlený obvod nejjednoduššího plně přemostěného výkonového měniče vyžaduje jako hlavní složku jeden IC 555, pár mosfetů a výkonový transformátor.

Jak je znázorněno na obrázku, IC 555 byl zapojen jako obvykle v astabilní multivibrátorové formě. Odpory R1 a R2 rozhodují o pracovním cyklu střídače.

R1 a R2 musí být přesně upraveny a vypočítány pro dosažení 50% pracovního cyklu, jinak může výstup střídače generovat nerovnoměrný tvar vlny, což může vést k nevyváženému střídavému výstupu, který je nebezpečný pro zařízení a také mosfety budou mít tendenci se nerovnoměrně rozptylovat, což vede k několik problémů v obvodu.

Hodnota C1 musí být zvolena tak, aby výstupní frekvence dosáhla přibližně 50 Hz pro specifikace 220V a 60 Hz pro specifikace 120V.

Mechfety mohou být jakékoli výkonové MOSFETy schopné zvládat obrovské proudy, mohou mít až 10 ampérů nebo více.

Tady od provoz je plný most typu bez integrovaných integrovaných obvodů můstku řidiče jsou místo jedné zabudovány dvě baterie pro napájení zemního potenciálu transformátoru a aby sekundární vinutí transformátoru reagovalo na pozitivní i negativní cykly z provozu mosfetu.

Myšlenka byla navržena mnou, ale dosud nebyla prakticky otestována, takže laskavě vezměte v úvahu tuto otázku při její tvorbě.

Měnič by pravděpodobně měl být schopen snadno a s vysokou účinností zvládnout výkon až 200 wattů.

Výstup bude obdélníkového typu.

Plný můstek IC 555 využívající 2 baterie

Seznam dílů

  • R1 a R2 = viz text,
  • C1 = Viz text,
  • C2 = 0,01 uF
  • R3 = 470 ohmů, 1 watt,
  • R4, R5 = 100 ohmů,
  • D1, D2 = 1N4148
  • Mosfety = viz text.
  • Z1 = 5,1 V 1 wattová zenerova dioda.
  • Transformátor = požadavek na výkon Asper,
  • B1, B2 = dvě 12voltové baterie, AH bude přednostně.
  • IC1 = 555

3) Obvod střídače Pure Sinewave SPWM IC 555

Navrhovaná čistá sinusová vlna založená na IC 555 obvod měniče generuje přesně rozmístěné PWM pulsy, které velmi těsně napodobují sinusovou vlnu, a lze jej tedy považovat za stejně dobrý jako jeho design čítače sinusových vln.

Zde používáme dva stupně pro vytváření požadovaných pulzů PWM, stupeň obsahující IC 741 a druhý zahrnující IC 555. Pojďme se podrobně naučit celý koncept.

Jak funguje obvod - fáze PWM

generátor modulace čtvercových a trojúhelníkových vln založený na operačním systému TL072 pro IC 555

Schéma zapojení lze pochopit pomocí následujících bodů:

Dva operační zesilovače jsou v zásadě uspořádány tak, aby generovaly požadované napětí zdroje vzorku pro IC 555.
Pár výstupů z této fáze je zodpovědné za generování čtvercových a trojúhelníkových vln.

Druhá fáze, která je ve skutečnosti srdcem obvod se skládá z IC 555 . Zde je IC zapojen v monostabilním režimu s čtvercovými vlnami ze stupně operační zesilovače aplikovanými na jeho spouštěcí kolík # 2 a trojúhelníkovými vlnami aplikovanými na jeho kolík řídicího napětí # 5.

Vstup pravoúhlé vlny spouští monostabilní generovat řetězec pulzů na výstupu, kde jako trojúhelníkový signál moduluje šířku těchto výstupních pulzů obdélníkové vlny.

Výstup z IC 555 nyní postupuje podle „pokynů“ ze stupně operační zesilovače a optimalizuje svůj výstup v reakci na dva vstupní signály, čímž vytváří sinusově ekvivalentní PWM pulsy.

Nyní už jde pouze o vhodné přivádění pulzů PWM do výstupních stupňů měniče sestávajícího z výstupních zařízení, transformátoru a baterie.

Integrace PWM do výstupní fáze

Výkonový tranzistor a transformátorový stupeň pro sinusový obvod invertoru IC 555

Výše uvedený výstup PWM se aplikuje na výstupní stupeň, jak je znázorněno na obrázku.

Tranzistory T1 a T2 přijímají impulzy PWM na svých základnách a přepínají napětí baterie na vinutí transformátoru podle pracovních cyklů PWM optimalizovaného průběhu.

Další dva tranzistory zajišťují, že vedení T1 a T2 probíhá v tandemu, tj. Střídavě, takže výstup o z transformátoru generuje jeden úplný střídavý cyklus se dvěma polovinami pulzů PWM.

Obrázky vln:

IC 555 sinusový průběh střídače

(Zdvořilost: pan Robin Peter)

Přečtěte si také toto 500 VA upravený design sinusových vln , vyvinutý mnou.

Seznam dílů pro výše uvedený obvod střídače čisté sinusové vlny IC 555

  • R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
  • R7 = 8K2,
  • R11, R14, R15, R16 = 1K,
  • R12, R13 = 33 ohmů 5 Watt,
  • R4 = 1M přednastaveno,
  • R5 = 150 K přednastaveno,
  • R6 = 1K5
  • C1 = 0,1 uF,
  • C2 = 100 pF,
  • IC1 = TL 072,
  • IC2 = 555,
  • T1, T2 = BDY29,
  • T5, T6 = TYP 127,
  • T3, T4 = TIP122
  • Transformátor = 12 - 0-12 V, 200 W,
  • Baterie = 12 voltů, 100 AH.
  • IC 555 Pinout
IC 555 podrobnosti pinout

IC TL072 Detaily vývodů

IC pinout TL072 podrobnosti

Tvar vlny SPWM znamená sinusový průběh modulace šířky pulsní šířky a je aplikován v diskutovaném obvodu invertoru SPWM pomocí několika 555 integrovaných obvodů a jednoho operačního zesilovače.

4) Další verze sinusové vlny využívající IC 555

V jednom z mých dřívějších příspěvků jsme se komplikovaně naučili, jak postavit Obvod generátoru SPWM využívající operační zesilovač a dva trojúhelníkové vlnové vstupy, v tomto příspěvku používáme stejný koncept ke generování SPWM a také se naučíme metodu jeho použití v rámci invertorového obvodu založeného na IC 555.

Obvod střídače IC 555 s sinusovým průběhem PWM

Použití IC 555 pro střídač

Výše uvedený diagram ukazuje celou konstrukci navrhovaného obvodu invertoru SPWM pomocí IC 555, kde středový IC 555 a přidružené stupně BJT / mosfet tvoří základní obvod invertoru s obdélníkovými vlnami.

Naším cílem je rozdělit tyto obdélníkové vlny 50 Hz do požadovaného tvaru vlny SPWM pomocí obvodu založeného na operačním zesilovači.

Proto podle toho nakonfigurujeme jednoduchý stupeň komparátoru operační zesilovače pomocí IC 741, jak je znázorněno ve spodní části schématu.

Jak již bylo diskutováno v našem minulém článku o SPWM, tento operační zesilovač potřebuje několik zdrojů trojúhelníkových vln napříč svými dvěma vstupy ve formě rychlé trojúhelníkové vlny na svém pinu č. 3 (neinvertující vstup) a mnohem pomalejší trojúhelníkové vlny na svém pinu # 2 (invertující vstup).

Použití IC 741 pro SPWM

Dosáhli jsme výše uvedeného pomocí dalšího astabilního obvodu IC 555, který je možné vidět v krajní levé části diagramu, a použijeme ho k vytvoření požadovaných rychlých trojúhelníkových vln, které se pak použijí na kolík # 3 IC 741.

Pro pomalé trojúhelníkové vlny jednoduše extrahujeme to samé ze středu IC 555, který je nastaven na 50% pracovní cyklus a jeho časovací kondenzátor C je vhodně vyladěn pro získání frekvence 50 Hz na jeho kolíku # 3.

Odvozením pomalých trojúhelníkových vln ze zdroje 50 Hz / 50% je zajištěno, že sekání SPWM napříč vyrovnávacími BJT je dokonale synchronizováno s vodivými ionty mosfetu, což zase zajišťuje, že každá ze čtvercových vln je dokonale „vyřezána“ jako na vygenerovaný SPWM z výstupu operační zesilovače.

Výše uvedený popis jasně vysvětluje, jak vytvořit jednoduchý obvod invertoru SPWM pomocí IC 555 a IC 741, pokud máte nějaké související dotazy, můžete pro rychlé odpovědi použít níže uvedené pole pro komentář.

5) Beztransformátorový střídač IC 555

Níže zobrazený design zobrazuje jednoduchý, ale velmi efektivní invertorový obvod IC 555 s plným můstkem 4 MOSFET n kanálů.

12 V DC z baterie se nejprve převede na 310 V DC prostřednictvím připraveného modulu převodníku DC na AC.

Toto 310 VDC se aplikuje na MOSFET plný můstkový ovladač pro jeho převedení na výstup 220 V AC.

4 M kanálové MOSFETy jsou vhodně bootstrapovány pomocí individuální dide, kondenzátoru a sítě BC547.

Přepínání celého můstkového úseku je prováděno oscilátorovým stupněm IC 555. Frekvence je kolem 50 Hz nastavená 50k předvolbou na pinu č. 7 IC 555.

4 nkanálový obvod můstku IC 555 s plným mostem

6) Střídač IC 555 s automatickou nabíječkou baterií Arduino

V tomto 6. provedení invertoru používáme 4017 dekádní čítač a časovač ne555 Ic se používají ke generování signálu sinewave pwm pro střídač a automatické odpojení baterie s alarmem na základě Arduina.

Autor: Ainsworth Lynch

Úvod

V tomto obvodu se ve skutečnosti stane, že 4017 vydá signál pwm ze 2 ze svých 4 výstupních kolíků, který je poté rozřezán a pokud je na sekundární straně transformátoru správně filtrováno, má tvar nebo dostatečně blízko k tvar skutečné sinusové formy.

První NE555 přivádí signál na pin 14 4017, což je čtyřnásobek požadované výstupní frekvence, kterou potřebujete, protože 4017 přepíná mezi svými 4 výstupy, jinými slovy, pokud potřebujete 60 Hz, musíte na pin 14 dodat 4 * 60 Hz 4017 IC, což je 240 Hz.

Tento obvod má funkci vypnutí nadměrným napětím, funkci vypnutí pod napětím a funkci alarmu vybití baterie, což vše dělá platforma mikrokontroléru zvaná Arduino, kterou je třeba naprogramovat.

Program pro Arduino je přímočarý a byl uveden na konci článku.

Pokud máte pocit, že tento projekt nebudete moci dokončit s přidaným mikrokontrolérem, lze jej vynechat a obvod bude fungovat stejně.

Jak obvody fungují

Tento měnič IC 555 s obvodem pro vypnutí Hi / Low baterie Arduino může pracovat od 12v, 24 a 48v do 48v, musel by být vybrán vhodný regulátor napětí a odpovídajícím způsobem dimenzován také transformátor.

Arduino může být napájeno z 7 na 12v nebo dokonce 5v z usb, ale pro takový obvod by bylo dobré jej napájet z 12v, aby nedošlo k žádnému poklesu napětí na digitálních výstupních pinech, které se používají k napájení relé, které zapne Ic v obvodu a také bzučák pro alarm nízkého napětí.

Arduino bude použito ke čtení napětí baterie a funguje pouze od 5V DC, takže se použije obvod děliče napětí. V mém návrhu jsem použil 100k a 10k a tyto hodnoty jsou vyneseny v kódu, který je naprogramován v čipu Arduino, takže musíte použít stejné hodnoty, pokud jste nezměnili kód nebo nezapsali jiný kód, který lze provést, protože Arduino je otevřený zdrojový formulář a je levný.

Deska Arduino v tomto provedení je také propojena s LCD displejem 16 * 2 pro zobrazení napětí baterie.

Níže je schéma obvodu.

Program pro odpojení baterie:

#include
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12)
int analogInput = 0
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text!
float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text!
int value = 0
int battery = 8 // pin controlling relay
int buzzer =7
void setup(){
pinMode(analogInput, INPUT)
pinMode(battery, OUTPUT)
pinMode(buzzer, OUTPUT)
lcd.begin(16, 2)
lcd.print('Battery Voltage')
}
void loop(){
// read the value at analog input
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.09){
vin=0.0//statement to quash undesired reading !
}
if (vin<10.6) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin>14.4) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin<10.9)) {
digitalWrite(buzzer, HIGH)
else {
digitalWrite(buzzer, LOW
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('INPUT V= ')
lcd.print(vin)
delay(500)
}

Pro více informací můžete své dotazy vyjádřit prostřednictvím komentářů.




Předchozí: GSM Fire SMS Alert Project Další: Jak vyrobit obvod čítače vinutí transformátoru