Un circuito inverter a onda sinusoidale pura molto efficace può essere realizzato utilizzando l'IC 4047 e un paio di IC 555 insieme ad alcuni altri componenti passivi. Impariamo i dettagli di seguito.
Il concetto di circuito
Nel post precedente abbiamo discusso il main specifiche e datasheet dell'IC 4047 dove abbiamo appreso come l'IC potrebbe essere configurato in un semplice circuito inverter senza coinvolgere alcun circuito oscillatore esterno.
In questo articolo portiamo avanti il progetto un po 'più avanti e impariamo come può essere migliorato in un circuito inverter a onda sinusoidale pura utilizzando un paio di circuiti integrati 555 aggiuntivi insieme all'attuale IC 4047.
La sezione IC 4047 rimane sostanzialmente la stessa ed è configurata nella sua normale modalità multivibratore a funzionamento libero con la sua uscita estesa con lo stadio mosfet / trasformatore per i 12V richiesti alla conversione di rete CA.
Come funziona l'IC 4047
L'IC 4047 genera le solite onde quadre ai mosfet collegati creando un'uscita di rete sul secondario del trasformatore anch'esso sotto forma di onda quadra AC.
L'integrazione dei due 555 IC allo stadio di cui sopra trasforma completamente l'uscita in un'onda sinusoidale pura AC. La seguente spiegazione rivela il segreto dietro il funzionamento dell'IC555 per quanto sopra.
Facendo riferimento al circuito inverter a onda sinusoidale IC 4047 mostrato di seguito (progettato da me), possiamo vedere due stadi IC 555 identici, in cui la sezione sinistra funziona come un generatore a dente di sega controllato in corrente mentre la sezione del lato destro come un generatore PWM controllato in corrente .
L'attivazione di entrambi i circuiti integrati 555 è derivata dall'uscita dell'oscillatore prontamente disponibile sul pin n. 13 dell'IC 4047. Questa frequenza sarebbe 100 Hz se l'inverter è previsto per operazioni a 50 Hz e 120 Hz per applicazioni a 60 Hz.
Utilizzo di IC 555 per la generazione PWM
La sezione 555 sinistra genera un'onda a dente di sega costante attraverso il suo condensatore che viene alimentata all'ingresso modulante dell'IC2 555 dove questo segnale a dente di sega viene confrontato con il segnale ad alta frequenza dal pin3 dell'IC1 555 creando il PWM equivalente a onda sinusoidale pura richiesta al pin # 3 di 555 IC2.
Il PWM di cui sopra è applicato direttamente ai gate dei mosfet. in modo che gli impulsi quadrati qui generati attraverso il pin10 / 11 di IC4047 vengano tagliati e 'scolpiti' secondo i PWM applicati.
L'uscita risultante al trasformatore provoca anche l'innalzamento di un'onda sinusoidale pura sull'uscita secondaria CA di rete del trasformatore.
La formula per il calcolo di R1, C1 è riportata in questo articolo che ci parla anche dei dettagli del pinout dell'IC 4047
Per il NE555, lo stadio C può essere selezionato vicino a 1uF e R come 1K.
Forma d'onda di uscita presunta
Maggiori informazioni su come utilizzare IC 555 per la generazione di PWM
Una regolazione RMS potrebbe essere aggiunta al progetto sopra introducendo una rete di divisori di tensione pot tra il pin5 e l'ingresso della sorgente triangolare, come mostrato di seguito, il design include anche transistor buffer per migliorare il comportamento del mosfet
Il design dell'inverter a onda sinusoidale sopra descritto è stato testato con successo dal signor Arun Dev, che è uno dei lettori accaniti di questo blog e un appassionato hobbista elettronico. Le seguenti immagini inviate da lui dimostrano i suoi sforzi per lo stesso.
Più feedback
Risposta stimolante ricevuta dal signor Arun in merito ai risultati dell'inverter IC 4047 di cui sopra:
Dopo aver completato questo circuito, il risultato è stato sorprendente. Ho ottenuto la potenza massima dalla lampadina da 100 W. Non potevo credere ai miei occhi.
L'unica differenza che avevo fatto in questo progetto è stata la sostituzione del 180 K nel secondo 555 con un potenziometro da 220 K per regolare le frequenze con precisione.
Questa volta il risultato è stato fruttuoso sotto tutti gli aspetti ... Regolando il potenziometro, ho potuto ottenere un bagliore a piena potenza non disturbante e non tremolante nella lampadina, inoltre il trasformatore 230/15 V collegato in quanto il carico dava una frequenza compresa tra 50 e 60 (diciamo 52 Hz).
Il potenziometro è stato regolato delicatamente per ottenere un'uscita ad alta frequenza (diciamo 2 Khz) dal pin 3 del secondo ic 555. La sezione CD4047 è stata calibrata meglio per ottenere 52 Hz sui due terminali di uscita ....
Inoltre sto affrontando un semplice problema. Ho usato i mosfet IRF3205 allo stadio di uscita. Ho dimenticato di collegare i diodi di sicurezza attraverso i terminali di scarico di ogni mosfet ...
Quindi quando ho provato a collegare un altro carico (diciamo ventilatore da tavolo) in parallelo al carico dato (lampadina da 100 W), il bagliore della lampadina anche la velocità della ventola si è ridotta un po 'e uno dei MOSFET è saltato a causa di l'assenza del diodo.
Anche il circuito inverter a onda sinusoidale 4047 di cui sopra è stato provato con successo dal signor Daniel Adusie (biannz), che è un visitatore abituale di questo blog e un appassionato di elettronica. Ecco le immagini da lui inviate verificando i risultati:
Uscita dell'oscilloscopio a forma d'onda a dente di sega
Illuminazione di una lampadina di prova da 100 Watt
Le immagini seguenti mostrano le forme d'onda modificate all'uscita del trasformatore come catturate dal Sig. Daniel Adusie dopo aver collegato un condensatore da 0,22uF / 400V e un carico adatto.
Le forme d'onda sono in qualche modo trapezoidali e sono di gran lunga migliori di un'onda quadra che mostra chiaramente gli effetti impressionanti dell'elaborazione PWM creata dagli stadi IC555.
Le forme d'onda potrebbero essere probabilmente ulteriormente attenuate aggiungendo un induttore insieme al condensatore.
Visualizzazione di una traccia dell'oscilloscopio a onda sinusoidale vicina dopo la filtrazione PWM
Interessante feedback ricevuto dal signor Johnson Isaac, uno dei lettori appassionati di questo blog:
Buona giornata
Nel tuo post, Pure Sine Wave Inverter utilizzando 4047, nella seconda fase I.c (ic.1) hai utilizzato una resistenza da 100 ohm tra i pin 7 e 6.,
È corretto? Sono abituato a pensare che un multivibratore astabile che utilizza la configurazione a 555 pin dovrebbe avere i 100 ohm tra il pin 7 e 6. Inoltre, la variabile 180k tra il pin 8 (+) e il pin 7. Pls controlla la connessione del pin e correggimi. Perché a volte oscilla e a volte no. Grazie,
Isaac Johnson
Risoluzione del problema del circuito:
Secondo me, per una risposta migliore puoi provare a collegare un resistore aggiuntivo da 1k sull'estremità esterna da 100 ohm e sul pin6 / 2 di IC1
Johnson:
Molte grazie per la tua risposta. In realtà ho costruito l'inverter che hai fornito nel tuo blog e ha funzionato.
Anche se non ho un oscilloscopio per osservare la forma d'onda in uscita, MA scommetto che i lettori è buono perché aziona una lampada a tubo fluorescente in cui qualsiasi inverter modificato o pwm non può accendersi.
Vedi la foto, signore. Ma la mia sfida ora è quando aggiungo carico, a volte l'uscita lampeggia. Ma sono felice che sia un'onda sinusoidale.
Opzioni dall'aspetto più semplice
Il concetto seguente discute un metodo piuttosto più semplice di modificare un normale inverter a onda quadra utilizzando IC 4047 in un inverter a onda sinusoidale attraverso la tecnologia PWM. L'idea è stata richiesta dal Sig. Philip
Specifiche tecniche
Spero di non essere un fastidio, ma ho bisogno di qualche consiglio con un inverter a onda sinusoidale modificata controllato da PWM che sto progettando, quindi voglio chiedere la tua opinione di esperto.
Questo semplice design è provvisorio, non l'ho ancora implementato ma vorrei che tu lo guardassi e mi dicessi cosa ne pensi.
Inoltre voglio che tu mi aiuti a rispondere ad alcune domande alle quali non sono riuscito a trovare risposte.
Mi sono preso la libertà di allegare un'immagine di un diagramma quasi a blocchi del mio progetto provvisorio per la tua considerazione.
Per favore aiutatemi. Nel diagramma, il file IC CD4047 nell'inverter è responsabile della generazione di impulsi a onda quadra a 50Hz che verranno utilizzati per accendere alternativamente i MOSFET Q1 e Q2.
Il circuito PWM sarà basato su IC NE555 e la sua uscita verrà applicata al gate di Q3 in modo che Q3 fornisca il PWM. Oltre a questo, ho due domande.
Innanzitutto, posso utilizzare onde quadre per gli impulsi PWM? Secondo, qual è la relazione tra la frequenza PWM e la frequenza di alimentazione? Quale frequenza PWM dovrei usare per un'uscita inverter a 50Hz?
Spero che questo progetto sia fattibile, penso che sia fattibile, ma voglio la tua opinione di esperti prima di impegnare le scarse risorse per implementare il progetto.
Non vedo l'ora di sentirti, signore!
Cordiali saluti, Philip
Risolvere la richiesta del circuito
La configurazione mostrata nella seconda figura funzionerebbe ma solo se il mosfet PWM del tap centrale viene sostituito con un mosfet canale p .
La sezione PWM dovrebbe essere costruita come spiegato in questo articolo:
Il PWM trasforma le onde quadre piatte in un'onda quadra modificata tagliandole in sezioni calcolate più piccole in modo tale che l'RMS complessivo della forma d'onda si avvicini il più possibile a una controparte sinusoidale effettiva, pur mantenendo il livello di picco uguale all'ingresso dell'onda quadra effettiva . Il concetto può essere appreso nei dettagli Qui:
Tuttavia la trasformazione di cui sopra non aiuta ad eliminare le armoniche.
La frequenza PWM sarà sempre sotto forma di onde quadre tritate.
La frequenza PWM è irrilevante e può essere di qualsiasi valore elevato, preferibilmente in kHz.
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