Jak vytvořit 400 Wattový vysoce výkonný invertorový obvod

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Máte zájem udělat si vlastní napájecí měnič s vestavěnou nabíječkou? V tomto článku je uveden jednoduchý 400 wattový invertorový obvod s nabíječkou, který lze velmi snadno sestavit a optimalizovat. Přečtěte si celou diskusi prostřednictvím úhledných ilustrací.

Úvod

Masivní 400 wattový střídač s integrovaným nabíjecím obvodem byl v tomto článku důkladně vysvětlen prostřednictvím schémat zapojení. Rovněž byl diskutován jednoduchý výpočet pro vyhodnocení rezistorů báze tranzistoru.



Diskutoval jsem o konstrukci několika dobré obvody střídače prostřednictvím některých mých předchozích článků a jsem opravdu nadšený ohromující odpovědí, kterou dostávám od čtenářů. Inspirován populární poptávkou jsem navrhl ještě další zajímavý a výkonnější obvod výkonového měniče se zabudovanou nabíječkou.

Současný obvod, i když je podobný v provozu, je zajímavější a pokročilejší díky tomu, že má vestavěnou nabíječku baterií a je příliš plně automatický.



Jak název napovídá, navrhovaný obvod bude produkovat obrovský 400 wattový (50 Hz) výkon z 24V baterie nákladního vozidla s účinností až 78%.

Jelikož je plně automatický, může být jednotka trvale připojena k elektrické síti. Pokud je k dispozici vstupní střídavý proud, baterie střídače se neustále nabíjí, takže je vždy udržována v pohotovostní pohotovostní poloze.

Jakmile je baterie plně nabitá, interní relé se automaticky přepne a přepne baterii do režimu střídače a připojená výstupní zátěž je okamžitě napájena střídačem.

V okamžiku, kdy napětí baterie klesne pod přednastavenou úroveň, relé přepne a posune baterii do režimu nabíjení a cyklus se opakuje.

Bez zbytečného plýtvání časem pojďme okamžitě do postupu výstavby.

Seznam dílů pro schéma zapojení

Pro konstrukci obvodu střídače budete potřebovat následující součásti:

Všechny rezistory mají ¼ watt, CFR 5%, pokud není uvedeno jinak.

  • R1 ---- R6 = Bude vypočítáno - Přečtěte si na konci článku
  • R7 = 100K (50Hz), 82K (60Hz)
  • R8 = 4K7,
  • R9 = 10K,
  • P1 = 10K,
  • C1 = 1000µ / 50V,
  • C2 = 10µ / 50V,
  • C3 = 103, KERAMICKÁ,
  • C4, C5 = 47µ / 50V,
  • T1, 2, 5, 6 = BDY29,
  • T3, 4 = TIP 127,
  • T8 = BC547B
  • D1 ----- D6 = 1N 5408,
  • D7, D8 = 1N4007,
  • RELÉ = 24 V, SPDT
  • IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
  • IC2 = 7812,
  • INVERTOROVÝ TRANSFORMÁTOR = 20 - 0 - 20 V, 20 A. VÝSTUP = 120 V (60 Hz) NEBO 230 V (50 Hz),
  • NABÍJECÍ TRNASFORMÁTOR = 0 - 24 V, 5 A. VSTUP = 120 V (60 Hz) NEBO 230 V (50 Hz) SÍŤOVÝ AC

Fungování obvodu

Již víme, že střídač v zásadě sestává z oscilátoru, který pohání následné výkonové tranzistory, které zase střídavě přepínají sekundární části výkonového transformátoru z nuly na maximální napájecí napětí, čímž vytvářejí silný zesílený střídavý proud na primárním výstupu transformátoru .

V tomto obvodu tvoří IC 4093 hlavní oscilační složku. Jedna z jejích bran N1 je konfigurována jako oscilátor, zatímco ostatní tři brány N2, N3, N4 jsou všechny připojeny jako vyrovnávací paměti.

Oscilační výstupy z vyrovnávacích pamětí jsou přiváděny k základně tranzistorů T3 a T4 proudového zesilovače. Ty jsou interně konfigurovány jako Darlingtonovy páry a zvyšují proud na vhodnou úroveň.

Tento proud se používá k pohonu koncového stupně tvořeného výkonovými tranzistory T1, 2, 5 a 6.

Tyto tranzistory v reakci na jeho střídavé základní napětí jsou schopny přepnout celou napájecí energii do sekundárního vinutí transformátoru a generovat ekvivalentní úroveň střídavého výstupu.

Obvod také obsahuje samostatnou část s automatickou nabíječkou baterií.

Jak stavět?

Stavební část tohoto projektu je velmi přímočará a může být dokončena pomocí následujících snadných kroků:

Začněte stavbou výroby chladičů. Odřízněte dva kusy 12 x 5 palců hliníkových plechů, každý o tloušťce ½ cm.

Ohněte je a vytvořte dva kompaktní kanály typu „C“. Vyvrtejte přesně dva otvory o velikosti TO-3 na každém chladiči a pomocí šroubů, matic a pružných podložek pevně utáhněte výkonové tranzistory T3 --- T6 přes chladiče.

Nyní můžete pokračovat v konstrukci desky s plošnými spoji pomocí daného schématu zapojení. Vložte všechny součásti spolu s relé, propojte jejich vodiče a spojte je dohromady.

Tranzistory T1 a T2 udržujte trochu stranou od ostatních součástí, abyste našli dostatek místa pro připevnění chladičů typu TO-220.

Dále pokračujte v propojení základny a vysílače T3, 4, 5 a T6 s příslušnými body na desce s obvody. Připojte kolektor těchto tranzistorů také k sekundárnímu vinutí transformátoru pomocí měděných vodičů o tlustém rozměru (15 SWG) podle zobrazeného schématu zapojení.

Upněte a upevněte celou sestavu uvnitř dobře větrané silné kovové skříně. Pomocí matic a šroubů zajistěte absolutně pevné kování.

Dokončete jednotku namontováním externích spínačů, síťového kabelu, výstupních zásuvek, svorek baterie, pojistky atd. Na skříň.

Tím je ukončena konstrukce tohoto výkonového měniče se zabudovanou nabíjecí jednotkou.

Jak vypočítat tranzistorový základní rezistor pro střídače

Hodnota základního rezistoru pro konkrétní tranzistor bude do značné míry záviset na jeho kolektorovém zatížení a základním napětí. Následující výraz poskytuje přímé řešení pro přesný výpočet základního odporu tranzistoru.

R1 = (Ub - 0,6) * Hfe / ILOAD

Zde Ub = zdrojové napětí do R1,

Hfe = dopředný proudový zisk (u TIP 127 je to víceméně 1000, u BDY29 kolem 12)

ILOAD = Proud potřebný k plné aktivaci zátěže kolektoru.

Takže výpočet základního odporu různých tranzistorů zapojených do současného obvodu je nyní docela snadný. Nejlépe je to provést pomocí následujících bodů.

Začneme nejprve výpočtem základních odporů pro tranzistory BDY29.

Podle vzorce budeme potřebovat znát ILOAD, což je náhodně sekundární vinutí transformátoru. Pomocí digitálního multimetru změřte odpor této části transformátoru.

Dále pomocí Ohmova zákona najděte proud (I), který projde tímto vinutím (zde U = 24 voltů).

R = U / I nebo I = U / R = 24 / R

  • Rozdělte odpověď dvěma, protože proud každé poloviny vinutí se rozdělí paralelně mezi dva BDY29.
  • Jelikož víme, že napájecí napětí přijaté z kolektoru TIP127 bude 24 voltů, dostaneme napětí základního zdroje pro tranzistory BDY29.
  • Pomocí všech výše uvedených údajů nyní můžeme velmi snadno vypočítat hodnotu základních rezistorů pro tranzistory BDY29.
  • Jakmile najdete hodnotu základního odporu BDY29, stane se zjevně zátěží kolektoru pro tranzistor TIP 127.
  • Dále, jak je uvedeno výše, pomocí Ohmova zákona, najděte proud procházející výše uvedeným rezistorem. Jakmile to získáte, můžete pokračovat v hledání hodnoty základního rezistoru pro tranzistor TIP 127 jednoduše pomocí vzorce uvedeného na začátku článku.
  • Výše vysvětlený vzorec pro výpočet jednoduchého tranzistoru lze použít k nalezení hodnoty základního rezistoru libovolného tranzistoru zapojeného do jakéhokoli obvodu

Návrh jednoduchého 400 Wattového měniče založeného na Mosfetu

Nyní pojďme studovat ještě další design, který je možná nejjednodušší 400 wattový ekvivalentní sinusový invertorový obvod. Pracuje s nejnižším počtem komponent a je schopen produkovat optimální výsledky. Okruh požadoval jeden z aktivních účastníků tohoto blogu.

Obvod ve skutečnosti není sinusová vlna, ale je to digitální verze a je téměř stejně efektivní jako jeho sinusový protějšek.

Jak to funguje

Z obvodového diagramu jsme svědky mnoha zřejmých fází topologie střídače. Brány N1 a N2 tvoří oscilátorový stupeň a jsou zodpovědné za generování základních pulzů 50 nebo 60 Hz, zde byly dimenzovány pro generování výstupu kolem 50 Hz.

Brány pocházejí z IC 4049, který se skládá ze 6 NENÍ bran, dvě byly použity ve fázi oscilátoru, zatímco zbývající čtyři jsou nakonfigurován jako vyrovnávací paměti a invertory (pro převrácení pulzů obdélníkové vlny, N4, N5)

Až do této chvíle se stupně chovají jako běžný měnič obdélníkových vln, ale zavedení stupně IC 555 transformuje celou konfiguraci na digitálně řízený obvod střídače sinusových vln.

Sekce IC 555 byla zapojena jako astabilní MV, hrnec 100K se používá k optimalizaci PWM efektu z pinu # 3 IC.

Záporné impulsy z IC 555 se zde používají pouze k oříznutí pulzů obdélníkové vlny u bran příslušných MOSFETů prostřednictvím příslušných diod.

Použité MOSFETy mohou být jakéhokoli typu schopného zvládnout 50V při 30 ampérech.

24 baterií musí být vyrobeno ze dvou baterií 12V 40 AH v sérii. Napájení integrovaných obvodů musí být zajištěno z kterékoli z baterií, protože integrované obvody se při 24 voltech poškodí.

Potenciometr 100K by měl být nastaven pomocí RMS měřiče, aby se hodnota RMS na výstupu co nejblíže původnímu signálu sinusové vlny při příslušném napětí.

Obvod byl vyvinut a navržen výhradně mnou.

Zpětná vazba od pana Rudi ohledně problému s tvarem vlny získaným z výše uvedeného 400 wattového invertorového obvodu

Ahoj, pane,

potřebuji vaši pomoc, pane. Právě jsem dokončil tento okruh. ale výsledek není takový, jaký jsem očekával, podívejte se prosím na mé obrázky níže.

Toto je míra vln ze strany brány (také z ic 555 a 4049): vypadá to hezky. frekvence a pracovní cyklus téměř na hodnotě přání.

toto je míra vln ze strany odtoku mosfetu. všechno je pokazené. frekvence a pracovní cyklus jsou změny.

to je i opatření z výstupu mého transformátoru (pro účely testování jsem použil 2A 12v 0 12v - 220v CT).

jak získat výstupní vlnu transformátoru stejně jako bránu? mám doma ups. Snažím se měřit výstup brány, odtoku a transformátoru. křivka je téměř stejná na malých ups (modifikovaná sinusová vlna). Jak mohu dosáhnout tohoto výsledku v mém obvodu?

prosím laskavě pomozte, díky pane.

Řešení problému s průběhem

Hi Rudi,

pravděpodobně se to děje kvůli indukčním špičkám transformátoru, zkuste následující:

nejprve zvyšte frekvenci 555 o něco více, aby „pilíře“ napříč každým cyklem obdélníkové vlny vypadaly jednotně a dobře distribuovány. Může být cyklus se 4 pilíři vypadat lépe a přijatelněji než současný vzor vln.

připojte velký kondenzátor, může to být 6800uF / 35V přímo přes svorky baterie.

připojte 12V zenerovy diody přes bránu / zdroj každé z mosfetů.

a připojte kondenzátor 0,22uF / 400V přes výstupní vinutí transformátoru .... a znovu zkontrolujte odezvu.




Předchozí: Byly prozkoumány 4 obvody jednoduchého zdroje nepřerušitelného napájení (UPS) Další: Jak udělat jednoduchý 200 VA, domácí obvod střídače - koncept čtvercové vlny