Com construir un circuit inversor d’alta potència de 400 watts

Com construir un circuit inversor d’alta potència de 400 watts

T'interessa fer el teu inversor de potència propi amb carregador incorporat? En aquest article es proporciona un senzill circuit inversor de 400 watts amb carregador que es pot construir i optimitzar molt fàcilment. Llegiu el debat complet a través d’il·lustracions ordenades.



Introducció

Un enorme inversor de potència de 400 watts amb circuit de carregador integrat s’ha explicat a fons en aquest article a través d’esquemes de circuits. També s'ha discutit un càlcul senzill per avaluar les resistències de la base del transistor.

He discutit sobre la construcció d'alguns bons circuits inversors a través d’alguns dels meus articles anteriors i estic realment emocionat per la resposta aclaparadora que estic rebent dels lectors. Inspirat en la demanda popular, he dissenyat un altre circuit més potent i interessant d’un inversor de potència amb carregador integrat.





El circuit actual, tot i que és similar en funcionament, és més interessant i avançat pel fet que té un carregador de bateria integrat i massa automàtic.

Com el seu nom indica, el circuit proposat produirà una potència massiva de 400 watts (50 Hz) a partir d’una bateria de camió de 24 volts, amb una eficiència de fins al 78%.



Com que és totalment automàtica, la unitat pot estar permanentment connectada a la xarxa de CA. Mentre hi hagi disponible l’entrada d’alimentació alternativa, la bateria de l’inversor es carrega contínuament de manera que es mantingui sempre en una posició d’espera rematada.

Tan bon punt la bateria es carrega completament, un relé intern commuta automàticament i canvia la bateria al mode inversor i la càrrega de sortida connectada s'alimenta instantàniament a través de l'inversor.

En el moment en què la tensió de la bateria cau per sota del nivell preestablert, el relé commuta i canvia la bateria al mode de càrrega i el cicle es repeteix.

Sense perdre més temps, passem immediatament al procediment de construcció.

Llista de peces per al diagrama de circuits

Per a la construcció del circuit inversor, necessitareu les següents parts:

Totes les resistències són ¼ watt, CFR 5%, tret que s’indiqui el contrari.

  • R1 ---- R6 = Per calcular - Llegiu al final de l'article
  • R7 = 100K (50Hz), 82K (60Hz)
  • R8 = 4K7,
  • R9 = 10.000,
  • P1 = 10.000,
  • C1 = 1000µ / 50V,
  • C2 = 10µ / 50V,
  • C3 = 103, CERÀMICA,
  • C4, C5 = 47µ / 50V,
  • T1, 2, 5, 6 = BDY29,
  • T3, 4 = TIP 127,
  • T8 = BC547B
  • D1 ----- D6 = 1N 5408,
  • D7, D8 = 1N4007,
  • RELLEU = 24 VOLT, SPDT
  • IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
  • IC2 = 7812,
  • TRANSFORMADOR INVERTER = 20 - 0 - 20 V, 20 AMPS. SORTIDA = 120V (60Hz) O 230V (50Hz),
  • TRNASFORMER DE CÀRREGA = 0 - 24V, 5 AMPS. ENTRADA = 120V (60Hz) O 230V (50Hz) de xarxa principal

Funcionament del circuit

Ja sabem que un inversor consisteix bàsicament en un oscil·lador que acciona els transistors de potència posteriors que al seu torn commuta el secundari d’un transformador de potència alternativament de zero a la tensió d’alimentació màxima, produint així una potent CA augmentada a la sortida principal del transformador .

En aquest circuit, IC 4093 forma el component oscil·lant principal. Una de les seves portes N1 està configurada com a oscil·lador, mentre que les altres tres portes N2, N3 i N4 estan totes connectades com a memòria intermèdia.

Les sortides oscil·lants dels buffers s’alimenten a la base dels transistors amplificadors de corrent T3 i T4. Aquests es configuren internament com a parells de Darlington i augmenten el corrent a un nivell adequat.

Aquest corrent s’utilitza per accionar l’etapa de sortida formada per transistors de potència T1, 2, 5 i 6.

Aquests transistors en resposta a la seva tensió base alterna són capaços de canviar tota la potència de subministrament al bobinatge secundari del transformador per generar un nivell equivalent de sortida de corrent altern.

El circuit també incorpora una secció de carregador de bateria automàtica independent.

Com construir?

La part constructiva d’aquest projecte és bastant senzilla i es pot completar mitjançant els passos següents:

Comenceu la construcció fabricant els dissipadors de calor. Talleu dos trossos de fulls d'alumini de 12 per 5 polzades que tinguin un gruix de ½ cm cadascun.

Dobleu-los per formar dos canals compactes “C”. Perforeu amb precisió un parell de forats de mida TO-3 a cada dissipador de calor que s’adapten bé als transistors de potència T3 --- T6 sobre els dissipadors de calor mitjançant cargols, femelles i arandeles de molla.

Ara podeu procedir a la construcció de la placa de circuit amb l'ajuda de l'esquema del circuit donat. Inseriu tots els components juntament amb els relés, interconnecteu els cables i soldeu-los junts.

Mantingueu els transistors T1 i T2 poc allunyats dels altres components perquè pugueu trobar prou espai per muntar-hi el dissipador de calor tipus TO-220.

A continuació, interconnecteu la base i l'emissor del T3, 4, 5 i T6 als punts adequats de la placa de circuit. Connecteu també el col·lector d’aquests transistors al bobinatge secundari del transformador mitjançant cables de coure de calibre gruixut (15 SWG) segons el diagrama del circuit mostrat.

Fixa i fixa tot el conjunt dins d’un armari metàl·lic fort i ben ventilat. Feu els accessoris absolutament ferms utilitzant cargols i femelles.

Acabeu la unitat col·locant els interruptors externs, el cable de xarxa, els endolls de sortida, els terminals de la bateria, el fusible, etc. a l’armari.

D’aquesta manera es conclou la construcció d’aquest inversor de potència amb unitat de carregador integrada.

Com es calcula la resistència de base de transistors per a inversors

El valor de la resistència de base per a un transistor en particular dependrà en gran mesura de la seva càrrega de col·lector i de la tensió de base. La següent expressió proporciona una solució senzilla per calcular amb precisió la resistència base d’un transistor.

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

Aquí Ub = tensió de la font a R1,

Hfe = guany actual actual (per al TIP 127 és més o menys 1000, per BDY29 al voltant de 12)

ILOAD = Corrent necessari per activar completament la càrrega del col·lector.

Per tant, ara calcular la resistència base dels diversos transistors implicats en el circuit actual es fa força fàcil. Es fa millor amb els següents punts.

Comencem primer calculant les resistències de base per als transistors BDY29.

Segons la fórmula, per a això haurem de conèixer ILOAD, que aquí és el transformador secundari mig de bobinatge. Mitjançant un multímetre digital, mesureu la resistència d’aquesta porció del transformador.

A continuació, amb l'ajut de la llei d'Ohms, trobeu el corrent (I) que passarà per aquest bobinat (aquí U = 24 volts).

R = U / I o I = U / R = 24 / R

  • Dividiu la resposta amb dues, perquè el corrent de cada mig sinuós es divideix a través dels dos BDY29 en paral·lel.
  • Com sabem que la tensió d'alimentació rebuda del col·lector de TIP127 serà de 24 volts, obtenim la tensió de la font base per als transistors BDY29.
  • Utilitzant totes les dades anteriors, ara podem calcular molt fàcilment el valor de les resistències base per als transistors BDY29.
  • Un cop trobeu el valor de la resistència base de BDY29, evidentment es convertirà en la càrrega del col·lector del transistor TIP 127.
  • A continuació, com anteriorment, utilitzant la llei d'Ohms, busqueu el corrent que passa per la resistència anterior. Un cop ho obtingueu, podreu trobar el valor de la resistència base per al transistor TIP 127 simplement utilitzant la fórmula presentada al començament de l'article.
  • Es pot utilitzar la fórmula simple de càlcul de transistors explicada anteriorment per trobar el valor de la resistència base de qualsevol transistor implicat en qualsevol circuit

Disseny d'un inversor simple de 400 watts basat en Mosfet

Ara estudiem un altre disseny que és potser el circuit inversor equivalent a ona sinusoïdal de 400 watts més senzill. Funciona amb el menor nombre de components i és capaç de produir resultats òptims. El circuit el va sol·licitar un dels participants actius d’aquest bloc.

El circuit en realitat no és una ona sinusoïdal, però és la versió digital i és gairebé tan eficient com la seva contrapart sinusoïdal.

Com funciona

A partir del diagrama de circuits podem presenciar les moltes etapes evidents d’una topologia d’inversors. Les portes N1 i N2 formen l’escenari de l’oscil·lador i s’encarreguen de generar els polsos bàsics de 50 o 60 Hz, aquí s’ha dimensionat per generar al voltant de 50 Hz de sortida.

Les portes són de l’IC 4049 que consta de 6 portes NO, dues s’han utilitzat a l’etapa de l’oscil·lador mentre que les quatre restants són configurat com a memòria intermèdia i inversors (per capgirar els polsos d'ona quadrada, N4, N5)

Fins aquí, les etapes es comporten com un inversor d’ones quadrades ordinari, però la introducció de l’etapa IC 555 transforma tota la configuració en un circuit inversor d’ona sinusoïdal controlada digitalment.

La secció IC 555 ha estat connectada com un MT estable, el pot 100K s’utilitza per optimitzar l’efecte PWM des del pin número 3 de l’IC.

Els polsos negatius de l'IC 555 només s'utilitzen aquí per retallar els polsos d'ona quadrada a les portes dels MOSFET respectius, mitjançant els díodes corresponents.

Els MOSFET utilitzats poden ser de qualsevol tipus capaç de manejar 50V a 30 amperes.

Les 24 bateries s’han de fabricar en dues bateries de 12V 40 AH en sèrie. El subministrament als circuits integrats s’ha de proporcionar des de qualsevol de les bateries, ja que els circuits integrats es danyaran a 24 volts.

El pot de 100 K s'ha d'ajustar mitjançant un mesurador RMS per fer que el valor RMS a la sortida el més a prop possible d'un senyal d'ona sinusoïdal original a la tensió corresponent.

El circuit l’he desenvolupat i dissenyat exclusivament.

Comentaris del senyor Rudi sobre el problema de la forma d'ona obtingut del circuit inversor de 400 watts anterior

Hola senyor,

necessito la vostra ajuda senyor. Acabo d'acabar aquest circuit. però el resultat no és el que esperava, si us plau, consulteu les meves imatges a continuació.

Aquesta és la mesura d'ona des del costat de la porta (també a partir de les icones 555 i 4049): queda molt bé. freq i cicle de treball gairebé al valor desitjat.

aquesta és la mesura d'ona des del costat de drenatge del mosfet. tot està embolicat. freq i cicle de treball són canvis.

això es mesuro a partir de la sortida del meu transformador (a efectes de prova he utilitzat 2A 12v 0 12v - 220v CT).

Com obtenir l'ona de sortida del transformador com una porta? tinc avenços a casa. Intento mesurar la sortida de la porta, el drenatge i el transformador. la forma d'ona és gairebé la mateixa en aquelles petites pujades (ona sinusoïdal modificada). Com puc aconseguir aquest resultat al meu circuit?

Si us plau, amablement ajudeu, gràcies senyor.

Resolució del problema de la forma d'ona

Hola Rudi,

probablement succeeix a causa de pics inductius del transformador, proveu el següent:

primer augmenteu la freqüència 555 una mica més de manera que els 'pilars' de cada cicle d'ona quadrada es vegin uniformes i ben distribuïts ... pot ser que un cicle de 4 pilars es vegi millor i més eficaç que el patró de forma d'ona actual.

connecteu un condensador gran, pot tenir un 6800uF / 35V a través dels terminals de la bateria.

connecteu díodes zener de 12V a través de la porta / font de cadascun dels mosfets.

i connecteu un condensador de 0,22 uF / 400 V a través del bobinatge de sortida del transformador .... i torneu a comprovar la resposta.




Anterior: 4 circuits d’alimentació ininterrompuda senzilla (SAI) explorats Següent: Com fer un circuit inversor de potència casolà de 200 VA, concepte d'ona quadrada