Il post spiega 3 circuiti inverter a 12 V a onda sinusoidale potenti ma semplici che utilizzano un singolo IC SG 3525. Il primo circuito è dotato di una funzione di rilevamento e interruzione della batteria scarica e di una funzione di regolazione automatica della tensione di uscita.
Questo circuito è stato richiesto da uno dei lettori interessati di questo blog. Impariamo di più sulla richiesta e sul funzionamento del circuito.
Design # 1: seno modificato di base
In uno dei post precedenti ho discusso di pin out il funzionamento dell'IC 3525 , utilizzando i dati, ho progettato il seguente circuito che è abbastanza standard nella sua configurazione, include una funzione di spegnimento della batteria scarica e anche un miglioramento della regolazione automatica dell'uscita.
La seguente spiegazione ci guiderà attraverso le varie fasi del circuito, impariamole:
Come si può vedere nel diagramma dato, l'ICSG3525 è montato nella sua modalità generatore / oscillatore PWM standard in cui la frequenza di oscillazione è determinata da C1, R2 e P1.
P1 può essere regolato per acquisire frequenze accurate secondo le specifiche richieste dell'applicazione.
La gamma di P1 va da 100Hz a 500 kHz, qui siamo interessati al valore di 100 Hz che alla fine fornisce un 50Hz tra le due uscite ai pin # 11 e Pin # 14.
Le due uscite di cui sopra oscillano alternativamente in modo push pull (totem pole), portando i mosfet collegati in saturazione alla frequenza fissa - 50 Hz.
I mosfet in risposta, 'spingono e tirano la tensione / corrente della batteria attraverso i due avvolgimenti del trasformatore che a sua volta genera la rete AC richiesta all'avvolgimento di uscita del trasformatore.
La tensione di picco generata in uscita sarebbe ovunque intorno a 300 Volt, che deve essere regolata a circa 220 V RMS utilizzando un misuratore RMS di buona qualità e regolando P2.
P2 in realtà regola l'ampiezza degli impulsi al pin # 11 / # 14, che aiuta a fornire l'RMS richiesto all'uscita.
Questa caratteristica facilita una forma d'onda sinusoidale modificata controllata da PWM in uscita.
Funzione di regolazione automatica della tensione di uscita
Poiché l'IC facilita una piedinatura di controllo PWM, questa piedinatura può essere sfruttata per consentire una regolazione automatica dell'uscita del sistema.
Il pin # 2 è l'ingresso di rilevamento dell'errore integrato Opamp interno, normalmente la tensione su questo pin (non inv.) Non dovrebbe aumentare oltre il segno 5,1 V per impostazione predefinita, perché il pin inv # 1 è fissato internamente a 5,1 V.
Finché il pin n. 2 si trova entro il limite di tensione specificato, la funzione di correzione PWM rimane inattiva, tuttavia nel momento in cui la tensione sul pin n. 2 tende a salire oltre 5,1 V, gli impulsi di uscita vengono successivamente ridotti nel tentativo di correggere e bilanciare il tensione di uscita di conseguenza.
Un piccolo trasformatore di rilevamento TR2 viene utilizzato qui per acquisire una tensione di campionamento dell'uscita, questa tensione viene opportunamente rettificata e alimentata al pin n. 2 di IC1.
P3 è impostato in modo tale che la tensione di alimentazione rimanga ben al di sotto del limite di 5,1 V quando la tensione di uscita RMS è di circa 220 V. Questo imposta la funzione di regolazione automatica del circuito.
Ora se per qualsiasi motivo la tensione di uscita tende a salire oltre il valore impostato, la funzione di correzione PWM si attiva e la tensione viene ridotta.
Idealmente P3 dovrebbe essere impostato in modo tale che la tensione di uscita RMS sia fissata a 250V.
Quindi se la tensione di cui sopra scende sotto i 250V, la correzione PWM proverà a tirarla verso l'alto e viceversa, questo aiuterà ad acquisire una regolazione a due vie dell'uscita,
Un'attenta indagine mostrerà che le inclusioni di R3, R4, P2 sono prive di significato, queste potrebbero essere rimosse dal circuito. P3 può essere utilizzato esclusivamente per ottenere il controllo PWM previsto sull'uscita.
Funzione di interruzione della batteria scarica
L'altra caratteristica utile di questo circuito è la capacità di interruzione della batteria scarica.
Anche in questo caso questa introduzione diventa possibile grazie alla funzione di spegnimento incorporata dell'IC SG3525.
Il pin # 10 dell'IC risponderà a un segnale positivo e spegnerà l'uscita fino a quando il segnale non verrà inibito.
Un amplificatore operazionale 741 qui funziona come rilevatore di bassa tensione.
P5 dovrebbe essere impostato in modo tale che l'uscita di 741 rimanga al livello logico basso fintanto che la tensione della batteria è al di sopra della soglia di bassa tensione, questa può essere 11,5V. 11V o 10.5 come preferito dall'utente, idealmente non dovrebbe essere inferiore a 11V.
Una volta impostato, se la tensione della batteria tende a scendere al di sotto del segno di bassa tensione, l'uscita dell'IC diventa istantaneamente alta, attivando la funzione di spegnimento dell'IC1, inibendo ogni ulteriore perdita di tensione della batteria.
Il resistore di retroazione R9 e P4 assicura che la posizione rimanga bloccata anche se la tensione della batteria tende a risalire a livelli più alti dopo l'attivazione dell'operazione di spegnimento.
Elenco delle parti
Tutti i resistori sono da 1/4 watt 1% MFR. se non diversamente indicato.
- R1, R7 = 22 Ohm
- R2, R4, R8, R10 = 1K
- R3 = 4K7
- R5, R6 = 100 Ohm
- R9 = 100K
- C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
- C2, C3, C4, C5 = 100nF
- C6, C7 = 4.7uF / 25V
- P1 = 330K preimpostato
- P2 --- P5 = 10K preset
- T1, T2 = IRF540N
- D1 ---- D6 = 1N4007
- IC1 = SG 3525
- IC2 = LM741
- TR1 = 8-0-8V ..... corrente come da requisito
- TR2 = 0-9V / 100mA Batteria = 12V / 25 a 100 AH
Lo stadio operazionale della batteria scarica nello schema mostrato sopra potrebbe essere modificato per una risposta migliore come indicato nel diagramma seguente:
Qui possiamo vedere che il pin3 dell'opamp ora ha la propria rete di riferimento utilizzando D6 e R11 e non dipende dalla tensione di riferimento dal pin16 dell'IC 3525.
Il pin6 dell'amplificatore operazionale utilizza un diodo zener per bloccare eventuali perdite che potrebbero disturbare il pin10 dell'SG3525 durante il suo normale funzionamento.
R11 = 10K
D6, D7 = diodi zener, 3,3 V, 1/2 watt
Un altro design con correzione automatica del feedback in uscita
Progettazione del circuito n. 2:
Nella sezione precedente abbiamo appreso la versione base dell'IC SG3525 progettata per produrre un'uscita sinusoidale modificata quando utilizzata in una topologia inverter e questo design di base non può essere migliorato per produrre una forma d'onda sinusoidale pura nel suo formato tipico.
Sebbene l'uscita a onda quadra o sinusoidale modificata possa essere OK con la sua proprietà RMS e ragionevolmente adatta per alimentare la maggior parte delle apparecchiature elettroniche, non può mai eguagliare la qualità di un'uscita dell'inverter a onda sinusoidale pura.
Qui impareremo un metodo semplice che potrebbe essere utilizzato per migliorare qualsiasi circuito inverter SG3525 standard in una controparte sinusoidale pura.
Per il miglioramento proposto, l'inverter SG3525 di base potrebbe essere un qualsiasi inverter SG3525 standard configurato per produrre un'uscita PWM modificata. Questa sezione non è cruciale e può essere selezionata qualsiasi variante preferita (puoi trovarne molte online con piccole differenze).
Ho discusso un articolo completo riguardante come convertire un inverter a onda quadra in un inverter a onda sinusoidale in uno dei miei post precedenti, qui applichiamo lo stesso principio per l'aggiornamento.
Come avviene la conversione da Squarewave a Sinewave
Potresti essere curioso di sapere cosa accade esattamente nel processo di conversione che trasforma l'uscita in un'onda sinusoidale pura adatta a tutti i carichi elettronici sensibili.
Fondamentalmente è fatto ottimizzando gli impulsi dell'onda quadra crescente e decrescente in una forma d'onda che sale e scende dolcemente. Questo viene eseguito tagliando o rompendo le onde quadre in uscita in un numero di pezzi uniformi.
Nell'onda sinusoidale effettiva, la forma d'onda viene creata attraverso un andamento esponenziale di salita e discesa in cui l'onda sinusoidale sale e scende gradualmente nel corso dei suoi cicli.
Nell'idea proposta, la forma d'onda non viene eseguita in modo esponenziale, piuttosto le onde quadre vengono tagliate in pezzi che alla fine assumono la forma di un'onda sinusoidale dopo un po 'di filtrazione.
Il 'taglio' viene eseguito alimentando un PWM calcolato alle porte del FET tramite uno stadio di buffer BJT.
Di seguito è mostrato un tipico progetto di circuito per convertire la forma d'onda SG3525 in una forma d'onda sinusoidale pura. Questo design è in realtà un design universale che può essere implementato per aggiornare tutti gli inverter a onda quadra in inverter a onda sinusoidale.
Avvertenza: se si utilizza SPWM come input, sostituire il BC547 inferiore con BC557. Gli emettitori si collegheranno allo stadio buffer, il collettore a terra, le basi all'ingresso SPWM.
Come può essere nel diagramma sopra, i due transistor BC547 inferiori sono attivati da un ingresso o alimentazione PWM, che fa sì che si commutino in base ai cicli di lavoro ON / OFF PWM.
Questo a sua volta commuta rapidamente gli impulsi a 50Hz del BC547 / BC557 provenienti dai pin di uscita dell'SG3525.
La suddetta operazione alla fine costringe anche i mosfet ad accendersi e spegnersi un numero di volte per ciascuno dei cicli 50 / 60Hz e di conseguenza produrre una forma d'onda simile all'uscita del trasformatore collegato.
Preferibilmente, la frequenza di ingresso PWM dovrebbe essere 4 volte superiore alla frequenza di base di 50 o 60 Hz. in modo che ogni ciclo di 50 / 60Hz venga suddiviso in 4 o 5 pezzi e non più di questo, che altrimenti potrebbero dare origine ad armoniche indesiderate e riscaldamento dei mosfet.
Circuito PWM
Il feed di ingresso PWM per il progetto sopra spiegato può essere acquisito utilizzando qualsiasi design astable IC 555 standard come mostrato di seguito:
Questo Circuito PWM basato su IC 555 può essere utilizzato per alimentare un PWM ottimizzato alle basi dei transistor BC547 nel primo progetto in modo tale che l'uscita dal circuito dell'inverter SG3525 acquisisca un valore RMS vicino al valore RMS della forma d'onda sinusoidale pura di rete.
Utilizzando un SPWM
Sebbene il concetto sopra spiegato migliorerebbe notevolmente l'uscita modificata ad onda quadra di un tipico circuito inverter SG3525, un approccio ancora migliore potrebbe essere quello di optare per un Circuito generatore SPWM .
In questo concetto, il 'taglio' di ciascuno degli impulsi a onda quadra viene implementato attraverso un ciclo di lavoro PWM che varia proporzionalmente piuttosto che un ciclo di lavoro fisso.
Ho già discusso come generare SPWM usando opamp , la stessa teoria può essere utilizzata per alimentare lo stadio driver di qualsiasi inverter ad onda quadra.
Di seguito è possibile vedere un semplice circuito per generare SPWM:
Utilizzo di IC 741 per l'elaborazione di SPWM
In questo progetto vediamo un amplificatore operazionale IC 741 standard i cui pin di ingresso sono configurati con un paio di sorgenti di onde triangolari, una delle quali è molto più veloce dell'altra in frequenza.
Le onde triangolari potrebbero essere prodotte da un circuito basato su IC 556 standard, cablato come astabile e compattatore, come mostrato di seguito:
LA FREQUENZA DELLE ONDE TRIANGOLE RAPIDE DOVREBBE ESSERE CIRCA 400 Hz, PU ESSERE IMPOSTATA REGOLANDO IL PREIMPOSTAZIONE 50 k, O IL VALORE DI 1 nF CONDENSATORE
LA FREQUENZA DELLE ONDE DEL TRIANGOLO LENTO DEVE ESSERE UGUALE ALLA FREQUENZA DI USCITA DESIDERATA DELL'INVERTER. PU ESSERE 50 Hz O 60 Hz ED UGUALE ALLA FREQUENZA DEL PIN # 4 DI SG3525
Come si può vedere nelle due immagini precedenti, le onde triangolari veloci sono ottenute da un normale IC 555 astabile.
Tuttavia, le onde triangolari lente vengono acquisite tramite un IC 555 cablato come un 'generatore di onde quadre a onde triangolari'.
Le onde quadre o le onde rettangolari vengono acquisite dal pin n. 4 di SG3525. Questo è importante in quanto sincronizza perfettamente l'uscita dell'amplificatore operazionale 741 con la frequenza di 50 Hz del circuito SG3525. Questo a sua volta crea set SPWM correttamente dimensionati attraverso i due canali MOSFET.
Quando questo PWM ottimizzato viene inviato al progetto del primo circuito, l'uscita dal trasformatore produce una forma d'onda sinusoidale ulteriormente migliorata e delicata con proprietà molto identiche a una forma d'onda sinusoidale di rete CA standard.
Tuttavia, anche per un SPWM, il valore RMS dovrà essere impostato correttamente inizialmente per produrre l'uscita di tensione corretta all'uscita del trasformatore.
Una volta implementato, ci si può aspettare un'uscita equivalente a onda sinusoidale reale da qualsiasi modello di inverter SG3525 o può provenire da qualsiasi modello di inverter a onda quadra.
Se hai più dubbi sul circuito inverter a onda sinusoidale pura SG3525, puoi sentirti libero di esprimerli attraverso i tuoi commenti.
AGGIORNARE
Di seguito è possibile vedere un esempio di progettazione di base di uno stadio oscillatore SG3525, questo design potrebbe essere integrato con lo stadio BJT / mosfet PWM a onda sinusoidale sopra spiegato per ottenere la versione avanzata richiesta del design SG3525:
Schema circuitale completo e layout PCB per il circuito inverter a onda sinusoidale pura SG3525 proposto.
Cortesia: Ainsworth Lynch
Design # 3: circuito inverter da 3 kva che utilizza l'IC SG3525
Nei paragrafi precedenti abbiamo discusso in modo esauriente di come un progetto SG3525 possa essere convertito in un efficiente progetto a onda sinusoidale, ora parliamo di come un semplice circuito inverter da 2kva può essere costruito usando l'IC SG3525, che può essere facilmente aggiornato a sinusoidale 10kva aumentando il batteria, mosfet e le specifiche del trasformatore.
Il circuito di base è come da progetto presentato da Anas Ahmad.
La spiegazione relativa al circuito dell'inverter SG3525 2kva proposto può essere compresa dalla seguente discussione:
ciao swagatam, ho costruito il seguente 3kva 24V onda sinusoidale modificata da inverter (ho usato 20 mosfet con resistore collegato a ciascuno, inoltre ho usato il trasformatore di presa centrale e ho usato SG3525 per l'oscillatore) .. ora voglio convertirlo in onda sinusoidale pura, per favore come posso farlo?
Schema di base
La mia risposta:
Ciao Anas,
prima prova la configurazione di base come spiegato in questo articolo dell'inverter SG3525, se tutto va bene, dopodiché puoi provare a collegare più mosfet in parallelo .....
l'inverter mostrato nel daigramma sopra è un design a onda quadra di base, per convertirlo in onda sinusoidale è necessario seguire i passaggi spiegati di seguito Le estremità del gate / resistore mosfet devono essere configurate con uno stadio BJT e il 555 IC PWM deve essere collegato come indicato nel diagramma seguente:
Per quanto riguarda il collegamento di mosfet paralleli
ok, ho 20 mosfet (10 sul cavo A, 10 sul cavo B), quindi devo attaccare 2 BJT a ciascun mosfet, sono 40 BJT, e allo stesso modo devo collegare solo 2 BJT che escono da PWM in parallelo al 40 BJT ? Mi dispiace, sono un principiante che sta solo cercando di rispondere.
Risposta:
No, ogni giunzione emettitore della rispettiva coppia BJT conterrà 10 mosfet ... quindi ti serviranno solo 4 BJT in tutto ....
Utilizzo di BJT come tamponi
1. ok se posso darti ragione, visto che hai detto 4 BJT, 2 sul cavo A, 2 sul cavo B, POI altri 2 BJT dall'uscita del PWM, giusto?
2. sto usando una batteria da 24 volt, spero che non ci siano modifiche al terminale del collettore BJT alla batteria?
3. Devo usare un resistore variabile dall'oscillatore per controllare la tensione di ingresso al mosfet, ma non so come andrò per la tensione che andrà alla base del BJT in questo caso, cosa lo farò che voglio finire per far saltare in aria il BJT?
Sì, BJT NPN / PNP per lo stadio buffer e due NPN con il driver PWM.
24V non danneggerà i buffer BJT, ma assicurati di usare a 7812 per averlo ridotto a 12V per gli stadi SG3525 e IC 555.
È possibile utilizzare il potenziometro IC 555 per regolare la tensione di uscita dal trafo e impostarla a 220V. ricorda il tuo il trasformatore deve essere valutato inferiore alla tensione della batteria per ottenere una tensione ottimale in uscita. se la tua batteria è 24V puoi usare un trafo 18-0-18V.
Elenco delle parti
Circuito IC SG3525
tutti i resistori 1/4 watt 5% CFR se non diversamente specificato
10K - 6nos
150K - 1no
470 ohm - 1no
preset 22K - 1no
preset 47K - 1no
Condensatori
Ceramica 0.1uF - 1no
IC = SG3525
Stadio Mosfet / BJT
Tutti i mosfet - IRF540 o qualsiasi resistore Gate equivalente - 10 Ohm 1/4 watt (consigliato)
Tutti i BJT NPN sono = BC547
Tutti i BJT PNP sono = BC557
I resistori di base sono tutti 10K - 4nos
Stadio PWM IC 555
1K = 1no 100K pot - 1no
Diodo 1N4148 = 2nos
Condensatori 0.1uF ceramici - 1no
Ceramica 10nF - 1no
Varie IC 7812 - 1no
Batteria - Trasformatore 12V 0r 24V 100AH come da specifiche.
Un'alternativa più semplice
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