A la publicació s’expliquen tres circuits inversors de 12V d’ona sinusoïdal potents però senzills que fan servir un únic IC SG 3525. El primer circuit està equipat amb una funció de detecció i tall de bateria baixa i una funció de regulació automàtica del voltatge de sortida.
Aquest circuit va ser sol·licitat per un dels lectors interessats en aquest bloc. Aprenem més sobre la sol·licitud i el funcionament del circuit.
Disseny # 1: sinus modificat bàsic
En una de les publicacions anteriors vaig parlar sobre el funcionament de l'IP 3525 Mitjançant les dades, vaig dissenyar el següent circuit, que encara que és bastant estàndard en la seva configuració, inclou una funció d’aturada de la bateria baixa i també una millora de la regulació automàtica de la sortida.
La següent explicació ens guiarà per les diferents etapes del circuit, anem a aprendre-les:
Com es pot comprovar en el diagrama donat, l'ICSG3525 està equipat amb el seu mode generador / oscil·lador PWM estàndard on la freqüència d'oscil·lació està determinada per C1, R2 i P1.
P1 es pot ajustar per obtenir freqüències precises segons les especificacions requerides de l'aplicació.
L’interval de P1 oscil·la entre els 100Hz i els 500 kHz, aquí ens interessa el valor de 100 Hz que proporciona en última instància 50Hz a les dues sortides del pin # 11 i el pin # 14.
Les dues sortides anteriors oscil·len alternativament de manera push pull (tòtem), convertint els mosfets connectats en saturació a la freqüència fixa - 50 Hz.
Els mosfets com a resposta 'empenyen i tiren la tensió / corrent de la bateria a través dels dos bobinats del transformador, que al seu torn generen la CA de xarxa necessària al bobinat de sortida del transformador.
El voltatge màxim generat a la sortida seria de 300 volts en qualsevol lloc, que s’ha d’ajustar a uns 220 V RMS mitjançant un mesurador RMS de bona qualitat i ajustant P2.
P2 realment ajusta l’amplada dels polsos al pin # 11 / # 14, cosa que ajuda a proporcionar el RMS requerit a la sortida.
Aquesta característica facilita una forma d'ona sinusoïdal modificada controlada per PWM a la sortida.
Funció de regulació automàtica de la tensió de sortida
Atès que l’IC facilita un pin-out de control PWM, aquest pin-out es pot aprofitar per permetre una regulació automàtica de la sortida del sistema.
El pin # 2 és l'entrada de detecció de l'error intern incorporat Opamp, normalment la tensió d'aquest pin (sense inv.) No hauria d'augmentar per defecte per sobre de la marca de 5.1V, perquè el pin d'inv # 1 es fixa internament a 5.1V.
Mentre el pin # 2 estigui dins del límit de tensió especificat, la funció de correcció PWM es manté inactiva, però, en el moment en què el voltatge del pin # 2 tendeix a pujar per sobre de 5,1 V, els polsos de sortida es redueixen posteriorment per intentar corregir i equilibrar la tensió de sortida en conseqüència.
Aquí s’utilitza un petit transformador de detecció TR2 per adquirir una tensió de mostra de la sortida, aquesta tensió es corregeix adequadament i s’alimenta al pin número 2 de l’IC1.
P3 es configura de manera que el voltatge alimentat es mantingui molt per sota del límit de 5,1 V quan el voltatge de sortida RMS és d’uns 220 V. Això configura la característica de regulació automàtica del circuit.
Ara bé, si per alguna raó la tensió de sortida tendeix a augmentar per sobre del valor establert, la funció de correcció PWM s'activa i la tensió es redueix.
L’ideal seria establir P3 de manera que el voltatge de sortida RMS estigui fixat a 250V.
Per tant, si la tensió anterior cau per sota dels 250V, la correcció PWM intentarà tirar-la cap amunt i viceversa, això ajudarà a adquirir una regulació bidireccional de la sortida,
Una investigació acurada demostrarà que la inclusió de R3, R4, P2 no té sentit, ja que es poden eliminar del circuit. P3 només es pot utilitzar per obtenir el control PWM previst a la sortida.
Funció de tall de bateria baixa
L’altra característica útil d’aquest circuit és la capacitat de tall de la bateria baixa.
Una vegada més aquesta introducció torna a ser possible a causa de la característica de tancament integrat de l'IC SG3525.
El pin # 10 de l'IC respondrà a un senyal positiu i tancarà la sortida fins que el senyal s'inhibeixi.
Un opamp 741 funciona aquí com a detector de baixa tensió.
El P5 s’ha d’establir de manera que la sortida de 741 es mantingui a la lògica baixa sempre que la tensió de la bateria estigui per sobre del llindar de baixa tensió, pot ser d’11,5 V. 11V o 10,5 segons preferència de l'usuari, idealment no hauria de ser inferior a 11V.
Un cop configurat, si la tensió de la bateria tendeix a baixar de la marca de baixa tensió, la sortida de l’IC es fa instantàniament alta, activant la funció d’aturada de l’IC1, inhibint qualsevol pèrdua de tensió de la bateria.
La resistència de retroalimentació R9 i P4 assegura que la posició es mantingui bloquejada fins i tot si la tensió de la bateria tendeix a pujar a nivells més alts després d’activar l’operació d’aturada.
Llista de peces
Totes les resistències són 1/4 de watts 1% MFR. llevat que s'indiqui el contrari.
- R1, R7 = 22 ohms
- R2, R4, R8, R10 = 1K
- R3 = 4K7
- R5, R6 = 100 ohms
- R9 = 100.000
- C1 = 0,1uF / 50V MKT
- C2, C3, C4, C5 = 100nF
- C6, C7 = 4,7uF / 25V
- P1 = 330K predefinit
- P2 --- P5 = 10K predefinits
- T1, T2 = IRF540N
- D1 ---- D6 = 1N4007
- IC1 = SG 3525
- IC2 = LM741
- TR1 = 8-0-8V ..... actual segons el requisit
- TR2 = 0-9V / 100mA Bateria = 12V / 25 a 100 AH
L'etapa opamp de bateria baixa en l'esquema mostrat anteriorment es podria modificar per obtenir una millor resposta tal com es mostra al següent diagrama:
Aquí podem veure que el pin3 de l’opamp ara té la seva pròpia xarxa de referència mitjançant D6 i R11 i no depèn de la tensió de referència de l’IC 3525 pin16.
El pin6 de l’opamp utilitza un díode zener per tal d’aturar qualsevol fuita que pugui alterar el pin10 del SG3525 durant les seves operacions normals.
R11 = 10.000
D6, D7 = díodes zener, 3,3V, 1/2 watt
Un altre disseny amb correcció automàtica de comentaris de sortida
Disseny de circuits núm. 2:
A la secció anterior vam aprendre la versió bàsica d’IC SG3525 dissenyada per produir una sortida d’ona sinusoïdal modificada quan s’utilitza en una topologia d’inversors , i aquest disseny bàsic no es pot millorar per produir una forma d'ona sinusoïdal pura en el seu format típic.
Tot i que la sortida d'ona quadrada o d'ona sinusoïdal modificada podria estar bé amb la seva propietat RMS i raonablement adequada per alimentar la majoria d'equips electrònics, mai no pot coincidir amb la qualitat d'una sortida d'inversor d'ona sinusoïdal pura.
Aquí aprendrem un mètode senzill que es podria utilitzar per millorar qualsevol circuit inverter estàndard SG3525 en una contrapart d’ona sinusoïdal pura.
Per a la millora proposada, l’inversor bàsic SG3525 podria ser qualsevol disseny d’inverter estàndard SG3525 configurat per produir una sortida PWM modificada. Aquesta secció no és crucial i es pot seleccionar qualsevol variant preferida (podeu trobar-ne moltes en línia amb petites diferències).
He comentat un article exhaustiu sobre com convertir un inversor d’ona quadrada en un inversor d’ona sinusoïdal en una de les meves publicacions anteriors, aquí apliquem el mateix principi per a l'actualització.
Com es produeix la conversió d’ona quadrada a ona sinònima
És possible que tingueu curiositat per saber què passa exactament en el procés de conversió que transforma la sortida en una ona sinusoïdal pura adequada per a totes les càrregues electròniques sensibles.
Es fa bàsicament optimitzant els impulsos d'ona quadrada ascendents i baixants forts en una forma d'ona suaument pujant i baixant. Això s'executa picant o trencant les ones quadrades que surten en nombre de peces uniformes.
En l'ona sinusoïdal real, la forma d'ona es crea a través d'un patró exponencial de pujada i baixada on l'ona sinusoidal ascendeix i baixa gradualment en el transcurs dels seus cicles.
En la idea proposada, la forma d'ona no s'executa de manera exponencial, sinó que les ones quadrades es tallen en trossos que finalment prenen la forma d'una ona sinusoïdal després d'una certa filtració.
La 'picada' es fa alimentant un PWM calculat a les portes del FET mitjançant una etapa de memòria intermèdia BJT.
A continuació es mostra un disseny de circuit típic per convertir la forma d'ona SG3525 en una forma d'ona sinusoïdal pura. Aquest disseny és en realitat un disseny universal que es pot implementar per actualitzar tots els inversors d'ona quadrada en inversors d'ona sinusoïdal.
Advertiment: si utilitzeu SPWM com a entrada, substituïu el BC547 inferior per BC557. Els emissors es connectaran amb l’etapa de memòria intermèdia, del col·lector a terra, de les bases a l’entrada SPWM.
Com es pot veure al diagrama anterior, els dos transistors BC547 inferiors s’activen mitjançant una alimentació o entrada PWM, cosa que fa que canviïn segons els cicles de treball PWM ON / OFF.
Al seu torn, canvia ràpidament els polsos de 50Hz del BC547 / BC557 que provenen dels pins de sortida SG3525.
L'operació anterior obliga finalment els mosfets a activar-se i apagar-se diverses vegades per a cadascun dels cicles de 50 / 60Hz i, en conseqüència, produir una forma d'ona similar a la sortida del transformador connectat.
Preferiblement, la freqüència d'entrada PWM ha de ser 4 vegades més que la freqüència base de 50 o 60Hz. de manera que cada cicle de 50 / 60Hz es divideix en 4 o 5 trossos i no més que això, que d'una altra manera podria donar lloc a harmònics no desitjats i escalfament de mosfet.
Circuit PWM
El feed d’entrada PWM per al disseny explicat anteriorment es pot adquirir mitjançant qualsevol disseny astable estàndard IC 555 com es mostra a continuació:
Això Circuit PWM basat en IC 555 es pot utilitzar per alimentar un PWM optimitzat a les bases dels transistors BC547 en el primer disseny, de manera que la sortida del circuit inversor SG3525 adquireixi un valor RMS proper al valor RMS de forma d'ona sinusoïdal pura de xarxa.
Mitjançant un SPWM
Tot i que el concepte explicat anteriorment milloraria molt la sortida modificada per ona quadrada d’un circuit inversor típic SG3525, un enfocament encara millor podria ser buscar un Circuit generador SPWM .
En aquest concepte, la 'picada' de cadascun dels impulsos d'ona quadrada s'implementa a través d'un cicle de treball PWM proporcionalment variable en lloc d'un cicle de treball fix.
Ja ho he comentat com generar SPWM mitjançant opamp , la mateixa teoria es pot utilitzar per alimentar la fase de control de qualsevol inversor d'ona quadrada.
A continuació es pot veure un circuit senzill per generar SPWM:
Utilitzant IC 741 per processar SPWM
En aquest disseny veiem un opamp IC 741 estàndard els pins d'entrada dels quals estan configurats amb un parell de fonts d'ona triangulars, una de freqüència molt més ràpida que l'altra.
Les ones triangulars es podrien fabricar a partir d’un circuit estàndard basat en IC 556, cablejat com a compactador i astable, com es mostra a continuació:
LA FREQÜÈNCIA DE LES ONES DE TRIANGLE RÀPID HA DE SER AL voltant dels 400 Hz, ES POT CONFIGURAR AJUSTANT EL PRESET 50 K, O EL VALOR DEL CAPACITADOR 1 nF
LA FREQÜÈNCIA DE LES ONES DEL TRIANGLE LENT HA DE SER IGUAL A LA FREQÜÈNCIA DE SORTIDA DESITJADA DE L’INVERTIDOR. AQUEST POT SER DE 50 Hz O 60 Hz, I IGUAL AL PIN # 4 FRECUÈNCIA DE SG3525
Com es pot veure a les dues imatges anteriors, les ones de triangle ràpid s’aconsegueixen a partir d’un IC 555 normal.
Tanmateix, les ones de triangle lent s’adquireixen a través d’un IC 555 cablejat com un “generador d’ones d’ona quadrada a triangle”.
Les ones quadrades o les ones rectangulars s’adquireixen a partir del pin número 4 de SG3525. Això és important, ja que sincronitza perfectament la sortida de l'amplificador operatiu 741 amb la freqüència de 50 Hz del circuit SG3525. Al seu torn, es creen conjunts SPWM dimensionats correctament a través dels dos canals MOSFET.
Quan aquest PWM optimitzat s’alimenta al primer disseny del circuit fa que la sortida del transformador produeixi una forma d’ona sinusoïdal suau millorada i suau que tingui propietats molt idèntiques a una forma d’ona sinusoïdal de xarxa de corrent altern.
Tanmateix, fins i tot per a un SPWM, caldrà configurar correctament el valor RMS inicialment per tal de produir la sortida de tensió correcta a la sortida del transformador.
Un cop implementat, es pot esperar una sortida equivalent d’ona sinusoïdal real de qualsevol disseny d’inversors SG3525 o pot ser de qualsevol model d’inversors d’ona quadrada.
Si teniu més dubtes sobre el circuit inversor d’ona sinusoïdal pura SG3525, no dubteu a expressar-los a través dels vostres comentaris.
ACTUALITZACIÓ
A continuació es pot veure un exemple bàsic de disseny d’un escenari d’oscil·lador SG3525, que es podria integrar amb l’etapa BJT / mosfet d’ona sinusoïdal PWM explicada anteriorment per obtenir la versió millorada necessària del disseny SG3525:
Esquema de circuits complet i disseny de PCB per al circuit inversor d’ona sinusoïdal pura SG3525 proposat.
Cortesia: Ainsworth Lynch
Disseny # 3: circuit inversor de 3kva mitjançant l'IC SG3525
En els paràgrafs anteriors hem debatut exhaustivament sobre com es podria convertir un disseny SG3525 en un disseny d’ona sinusoïdal eficient, ara anem a discutir com es pot construir un circuit inversor simple de 2 kva mitjançant l’IC SG3525, que es pot actualitzar fàcilment a ona sinusoïdal 10 kva augmentant el especificacions de la bateria, el mosfet i el transformador.
El circuit bàsic és segons el disseny presentat pel senyor Anas Ahmad.
L'explicació sobre el circuit inversor SG3525 2kva proposat es pot entendre a partir de la discussió següent:
hola swagatam, vaig construir el següent 3kva 24V ona sinusoïdal modificada per inversor (He utilitzat 20 mosfet amb resistència connectada a cadascun, a més he fet servir transformador central i he utilitzat SG3525 per a l'oscil·lador) .. ara vull convertir-lo en ona sinusoïdal pura, si us plau, com puc fer-ho?
Esquema bàsic
La meva resposta:
Hola Anas,
primer intenteu la configuració bàsica tal com s’explica en aquest article de l’inversor SG3525, si tot va bé, després podeu provar de connectar més mosfets en paral·lel .....
l’inversor que es mostra al daigram anterior és un disseny bàsic d’ona quadrada, per convertir-lo en ona sinusoïdal, heu de seguir els passos que s’expliquen a continuació. Els extrems de la porta / resistència del mosfet s’han de configurar amb una etapa BJT i el 555 IC PWM hauria de ser tal com s’indica al següent esquema:
Quant a la connexió de mosfets paral·lels
d'acord, tinc 20 mosfet (10 al cable A, 10 al cable B), de manera que he de connectar 2 BJT a cada mosfet, és a dir, 40 BJT, i igualment he de connectar només 2 BJT que surten de PWM en paral·lel al 40 BJT ? Ho sento, sóc un novell que intenta recollir-lo.
Resposta:
No, cada unió emissora del parell BJT respectiu tindrà 10 mosfets ... per tant, només necessitareu 4 BJT en total ....
Ús de BJT com a memòria intermèdia
1. d'acord si puc fer-ho bé, ja que heu dit 4 BJT, 2 a la derivació A, 2 a la derivació B, DESPRÉS altres 2 BJT de la sortida de PWM, oi?
2. Estic utilitzant una bateria de 24 volts que no hi hagi cap modificació al terminal del col·lector BJT a la bateria?
3. He d'utilitzar una resistència variable des de l'oscil·lador per controlar la tensió d'entrada al mosfet, però no sé com faré la tensió que anirà a la base del BJT en aquest cas, què faré que vull acabar volant el BJT?
Sí, NPN / PNP BJT per a l’etapa de memòria intermèdia i dos NPN amb el controlador PWM.
24V no perjudicarà els buffers BJT, però assegureu-vos d'utilitzar un 7812 per baixar-lo a 12V per a les etapes SG3525 i IC 555.
Podeu utilitzar el pot IC 555 per ajustar el voltatge de sortida del trafo i establir-lo a 220V. recorda la teva el transformador s’ha de classificar per sota de la tensió de la bateria per obtenir una tensió òptima a la sortida. si la vostra bateria és de 24V, podeu utilitzar un trafo de 18-0-18V.
Llista de peces
Circuit IC SG3525
totes les resistències 1/4 watts al 5% de CFR, tret que s'especifiqui el contrari
10K - 6nos
150K - 1no
470 ohm - 1no
presets 22K - 1no
predefinit 47K - 1no
Condensadors
Ceràmica 0.1uF - 1no
IC = SG3525
Etapa Mosfet / BJT
Tots els mosquetes: IRF540 o qualsevol resistència de porta equivalent - 10 Ohms 1/4 watt (recomanat)
Tots els BJT NPN són = BC547
Tots els PNJ BJT són = BC557
Les resistències de la base són totes 10K - 4nos
IC 555 Etapa PWM
1K = 1no pot de 100K - 1no
1N4148 Diodo = 2nos
Condensadors 0.1uF ceràmics - 1no
10nF Ceràmica - 1no
Miscel·lània IC 7812 - 1no
Bateria: transformador 12V 0r 24V 100AH segons les especificacions.
Una alternativa més senzilla
Anterior: Rellotge digital Arduino amb mòdul RTC Següent: Repel·lent de mosquits natural amb resistència d’alts vats
