3 vysoko výkonné invertorové obvody SG3525 Pure Sinewave

V príspevku sú vysvetlené 3 výkonné, ale jednoduché sínusové vlnové 12V invertorové obvody využívajúce jeden IC SG 3525. Prvý obvod je vybavený funkciou detekcie a prerušenia slabej batérie a funkciou automatickej regulácie výstupného napätia.

O tento okruh požiadal jeden zo zainteresovaných čitateľov tohto blogu. Dozvieme sa viac o požiadavke a fungovaní obvodu.

Dizajn # 1: Základný upravený sínus

V jednom z predchádzajúcich príspevkov som diskutoval o objasniť fungovanie IC 3525 , S využitím údajov som navrhol nasledujúci obvod, ktorý je svojou konfiguráciou celkom štandardný, obsahuje funkciu vypínania nízkej kapacity batérie a tiež vylepšenie automatickej regulácie výkonu.

Nasledujúce vysvetlenie nás prevedie rôznymi fázami okruhu, naučme sa ich:

Ako je možné vidieť na danom diagrame, ICSG3525 je upravený vo svojom štandardnom režime generátora / oscilátora PWM, kde je frekvencia kmitania určená C1, R2 a P1.

P1 je možné upraviť na získanie presných frekvencií podľa požadovaných špecifikácií aplikácie.

Rozsah P1 je od 100 Hz do 500 kHz, tu nás zaujíma hodnota 100 Hz, ktorá nakoniec poskytuje 50 Hz cez dva výstupy na pinoch # 11 a Pin # 14.

Vyššie uvedené dva výstupy kmitajú striedavo push-pull spôsobom (totemový pól), čím poháňajú pripojené mosfety do sýtosti pri pevnej frekvencii - 50 Hz.

Mosfety v reakcii „tlačia a ťahajú napätie / prúd batérie cez dve vinutia transformátora, čo na výstupnom vinutí transformátora generuje požadované sieťové striedavé napätie.

Špičkové napätie generované na výstupe by malo byť kdekoľvek okolo 300 Voltov, ktoré sa musí nastaviť na približne 220 V RMS pomocou kvalitného RMS merača a nastavením P2.

P2 v skutočnosti nastavuje šírku impulzov na kolíku # 11 / # 14, čo pomáha zabezpečiť požadovaný RMS na výstupe.

Táto vlastnosť umožňuje PWM riadený modifikovaný sínusový priebeh na výstupe.

Funkcia automatickej regulácie výstupného napätia

Pretože IC umožňuje PWM ovládací pin-out, je možné tento pin-out využiť na umožnenie automatickej regulácie výstupu systému.

Pin # 2 je vstup snímania internej zabudovanej chyby Opamp. Normálne by sa napätie na tomto pini (bez inv.) Nemalo štandardne zvyšovať nad značku 5,1 V, pretože inv pin # 1 je interne fixovaný na 5,1 V.

Pokiaľ je pin # 2 v stanovenom limite napätia, funkcia korekcie PWM zostáva neaktívna, avšak v okamihu, keď má napätie na pin # 2 tendenciu stúpať nad 5,1 V, výstupné impulzy sa následne zúžia v snahe o korekciu a vyváženie podľa toho výstupné napätie.

Na získanie vzorkovacieho napätia na výstupe sa tu používa malý snímací transformátor TR2, ktorý sa vhodne usmerní a privedie na pin # 2 IC1.

P3 je nastavený tak, aby napájané napätie zostalo hlboko pod hranicou 5,1 V, keď je výstupné napätie RMS okolo 220V. Týmto sa nastaví funkcia automatickej regulácie obvodu.

Teraz, ak má z nejakého dôvodu výstupné napätie tendenciu stúpať nad nastavenú hodnotu, aktivuje sa funkcia korekcie PWM a napätie sa zníži.

V ideálnom prípade by mala byť P3 nastavená tak, aby výstupné napätie RMS bolo pevne stanovené na 250V.

Takže ak vyššie uvedené napätie klesne pod 250 V, korekcia PWM sa ho pokúsi vytiahnuť nahor a naopak to pomôže získať dvojsmernú reguláciu výstupu,

Starostlivé skúmanie ukáže, že zahrnutie R3, R4, P2 nemá zmysel, je možné ich z okruhu odstrániť. P3 sa môže použiť iba na získanie zamýšľaného riadenia PWM na výstupe.

Nízka kapacita batérie

Ďalšou užitočnou vlastnosťou tohto obvodu je schopnosť odpojiť nízku kapacitu batérie.

Toto zavedenie je opäť možné vďaka zabudovanej funkcii vypínania IC SG3525.

Pin # 10 IC bude reagovať na pozitívny signál a bude vypínať výstup, kým nebude signál inhibovaný.

Operačný zosilňovač 741 tu funguje ako detektor nízkeho napätia.

P5 by mal byť nastavený tak, aby výstup 741 zostal na logicky nízkej hodnote, pokiaľ je napätie batérie nad prahovou hodnotou nízkeho napätia, čo môže byť 11,5V. 11 V alebo 10,5 podľa preferencie používateľa, ideálne by nemalo byť menej ako 11V.

Akonáhle je toto nastavené, ak má napätie batérie tendenciu klesnúť pod značku nízkeho napätia, výstup IC sa okamžite zvýši, čo aktivuje funkciu vypnutia IC1, čím zabráni akejkoľvek ďalšej strate napätia batérie.

Spätnoväzbový rezistor R9 a P4 zaisťuje, že poloha zostane zablokovaná, aj keď má napätie batérie po aktivácii vypnutia tendenciu stúpať späť na nejaké vyššie úrovne.

Zoznam položiek

Všetky rezistory sú 1/4 watt 1% MFR. pokiaľ nie je uvedené inak.

• R1, R7 = 22 ohmov
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 ohmov
• R9 = 100 tis
• C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100 nF
• C6, C7 = 4,7uF / 25V
• P1 = 330 000 prednastavených
• P2 --- P5 = 10 000 predvolieb
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... prúd podľa požiadavky
• Batéria TR2 = 0-9V / 100mA = 12V / 25 až 100 Ah

Stupeň zosilňovača slabej batérie vo vyššie zobrazenej schéme je možné upraviť pre lepšiu odozvu, ako je uvedené v nasledujúcom diagrame:

Tu vidíme, že pin3 operačného zosilňovača má teraz svoju vlastnú referenčnú sieť používajúcu D6 a R11 a nezávisí od referenčného napätia z kolíka IC 352516.

Pin6 operačného zosilňovača využíva zenerovu diódu na zastavenie akýchkoľvek únikov, ktoré by mohli narušiť pin10 SG3525 počas jeho normálnej prevádzky.

R11 = 10K
D6, D7 = zenerove diódy, 3,3 V, 1/2 wattu

Iný dizajn s automatickou korekciou spätnej väzby výstupu

Dizajn obvodu č. 2:

V predchádzajúcej časti sme sa naučili základnú verziu IC SG3525 navrhnutú na produkciu modifikovaného výstupu sínusovej vlny, keď sa použije v topológii invertora a tento základný dizajn nie je možné vylepšiť tak, aby vytvoril čistý sínusový priebeh v jeho typickom formáte.

Aj keď by upravený štvorhranný alebo sínusový výstup mohol byť v poriadku s vlastnosťou RMS a primerane vhodný na napájanie väčšiny elektronických zariadení, nikdy sa nemôže vyrovnať kvalitou čistého sínusového výstupu invertora.

Tu sa naučíme jednoduchú metódu, ktorú je možné použiť na vylepšenie ľubovoľného štandardného obvodu invertora SG3525 na čistý sínusový náprotivok.

Pre navrhované vylepšenie môže byť základným invertorom SG3525 akýkoľvek štandardný dizajn invertora SG3525 nakonfigurovaný na produkciu upraveného výstupu PWM. Táto časť nie je rozhodujúca a je možné zvoliť ľubovoľný preferovaný variant (veľa nájdete online s malými rozdielmi).

Diskutoval som o komplexnom článku ohľadne ako previesť invertor štvorcových vĺn na sínusový v jednom z mojich predchádzajúcich príspevkov tu uplatňujeme rovnaký princíp pri inovácii.

Ako sa deje konverzia z hranatých vĺn na sínusové

Možno by vás zaujímalo, čo sa presne deje v procese premeny, ktorá transformuje výstup na čistú sínusovku vhodnú pre všetky citlivé elektronické záťaže.

V zásade sa to deje optimalizáciou prudkých stúpajúcich a klesajúcich impulzov štvorcových vĺn do mierne stúpajúcich a klesajúcich tvarov vĺn. Toto sa vykoná rozsekaním alebo rozbitím vystupujúcich štvorcových vĺn na počet jednotných kusov.

V skutočnej sínusovej vlne sa tvar vlny vytvára prostredníctvom exponenciálneho vzostupu a poklesu, kde sínusová vlna v priebehu svojich cyklov postupne stúpa a klesá.

V navrhovanej myšlienke sa priebeh vlny nevykonáva exponenciálne, skôr sa obdĺžnikové vlny rozsekajú na kúsky, ktoré po určitej filtrácii nakoniec získajú tvar sínusoidy.

„Sekanie“ sa vykonáva privádzaním vypočítaného PWM k bránam FET cez vyrovnávací stupeň BJT.

Nižšie je uvedený typický návrh obvodu na konverziu krivky SG3525 na čistý sínusový priebeh. Tento dizajn je v skutočnosti univerzálnym dizajnom, ktorý je možné implementovať na modernizáciu všetkých invertorov s obdĺžnikovými vlnami na sínusové invertory.

Varovanie: Ak ako vstup používate SPWM, vymeňte prosím spodný BC547 za BC557. Vysielače sa pripoja k vyrovnávacej fáze, kolektor k zemi, základy k vstupu SPWM.

Ako môže byť na vyššie uvedenom diagrame, spodné dva tranzistory BC547 sú spúšťané napájaním alebo vstupom PWM, čo spôsobuje ich prepínanie podľa pracovných cyklov PWM ON / OFF.

Toto zase rýchlo prepne 50Hz impulzy BC547 / BC557 pochádzajúce z výstupných pinov SG3525.

Vyššie uvedená operácia nakoniec prinúti mosfety tiež niekoľkokrát zapnúť a vypnúť pre každý z cyklov 50/60 Hz a následne vytvoriť podobný tvar vlny na výstupe pripojeného transformátora.

Výhodne by mala byť vstupná frekvencia PWM 4-krát vyššia ako základná frekvencia 50 alebo 60 Hz. takže každý cyklus 50/60 Hz je rozdelený na 4 alebo 5 kusov a najviac na toto, čo by inak mohlo viesť k nežiaducim harmonickým a zahrievaniu mosfetov.

Obvod PWM

Vstupný zdroj PWM pre vyššie vysvetlený návrh je možné získať použitím ľubovoľného štandardný astabilný dizajn IC 555 ako je uvedené nižšie:

Toto Obvod PWM založený na IC 555 môže byť použitý na napájanie optimalizovaného PWM do základov tranzistorov BC547 v prvom prevedení tak, že výstup z invertorového obvodu SG3525 získava hodnotu RMS blízku hodnote RMS čistej sieťovej vlny.

Pomocou SPWM

Aj keď vyššie vysvetlený koncept by výrazne zlepšil výstup upravený v štvorcovej vlne typického invertorového obvodu SG3525, ešte lepším prístupom by mohlo byť ísť na Obvod generátora SPWM .

V tomto koncepte je „sekanie“ každého z impulzov obdĺžnikovej vlny realizované skôr proporcionálne meniacimi sa pracovnými cyklami PWM ako pevným pracovným cyklom.

Už som diskutoval ako vygenerovať SPWM pomocou operačného zosilňovača , rovnaká teória sa môže použiť na napájanie budiaceho stupňa ľubovoľného invertora s obdĺžnikovými vlnami.

Jednoduchý obvod na generovanie SPWM je uvedený nižšie:

Použitie IC 741 na spracovanie SPWM

V tomto dizajne vidíme štandardný operačný zosilňovač IC 741, ktorého vstupné piny sú konfigurované s niekoľkými zdrojmi trojuholníkových vĺn, z ktorých jeden je frekvenčne oveľa rýchlejší ako druhý.

Vlny trojuholníka by mohli byť vyrobené zo štandardného obvodu na báze IC 556, zapojeného ako astabilný a zhutňovač, ako je uvedené nižšie:

FREKVENCIA RÝCHLEHO Trojuholníka VLNY BY MAL BYŤ OKOLO 400 Hz, MÔŽE SA NASTAVIŤ ÚPRAVOU PREDNASTAVENIA 50 k, ALEBO HODNOTY KONDENZÁTORA 1 nF

FREKVENCIA POMALÉHO TROJUHOLNÍKA VLN MUSÍ BYŤ ROVNAKA POŽADOVANEJ VÝSTUPNEJ FREKVENCIE INVERTORA. TOTO MÔŽE BYŤ 50 Hz ALEBO 60 Hz A ROVNAKÉ K FREKVENCII PIN # 4 SG3525

Ako je vidieť na dvoch vyššie uvedených obrázkoch, rýchle trojuholníkové vlny sa dosahujú z obyčajného IC 555 astable.

Avšak pomalé trojuholníkové vlny sa získavajú prostredníctvom IC 555 zapojeného ako „generátor štvorcových vĺn do trojuholníkových vĺn“.

Štvorcové vlny alebo obdĺžnikové vlny sú získané z kolíka č. 4 SG3525. To je dôležité, pretože dokonale synchronizuje výstup operačného zosilňovača 741 s frekvenciou 50 Hz v obvode SG3525. To zase vytvorí správne dimenzované sady SPWM naprieč dvoma kanálmi MOSFET.

Keď sa tento optimalizovaný PWM napája na prvý obvod, spôsobí to, že výstup z transformátora vytvorí ďalší vylepšený a jemný sínusový priebeh, ktorý má vlastnosti veľmi identické so štandardným sínusovým priebehom striedavého prúdu v sieti.

Avšak aj pre SPWM bude najskôr potrebné správne nastaviť hodnotu RMS, aby sa na výstupe transformátora vytvoril správny napäťový výstup.

Po implementácii možno očakávať skutočný sínusový ekvivalentný výstup z ľubovoľného dizajnu invertora SG3525 alebo od ľubovoľného modelu invertora s obdĺžnikovými vlnami.

Ak máte pochybnosti o obvode invertora čistého sinusového signálu SG3525, môžete ich pokojne vyjadriť prostredníctvom svojich pripomienok.

AKTUALIZÁCIA

Nižšie je uvedený základný príklad návrhu stupňa oscilátora SG3525, ktorý je možné integrovať do vyššie vysvetleného stupňa PWM sinewave BJT / mosfet na získanie požadovanej vylepšenej verzie návrhu SG3525:

Kompletná schéma zapojenia a usporiadanie DPS pre navrhovaný obvod invertora čistej sínusovej vlny SG3525.

Zdvorilosť: Ainsworth Lynch

Dizajn # 3: Obvod invertora 3kva využívajúci IC SG3525

V predchádzajúcich odsekoch sme komplexne diskutovali o tom, ako možno prevedenie SG3525 previesť na efektívny sínusový dizajn, teraz poďme diskutovať o tom, ako je možné skonštruovať jednoduchý invertorový obvod 2kva pomocou IC SG3525, ktorý je možné ľahko upgradovať na sinewave 10kva zvýšením špecifikácia batérie, mosfetu a transformátora.

Základný obvod je podľa návrhu predloženého pánom Anasom Ahmadom.

Vysvetlenie navrhovaného invertorového obvodu SG3525 2kva je zrejmé z nasledujúcej diskusie:

ahoj swagatam, skonštruoval som nasledujúce 3 kva 24V invertorom modifikovaná sínusová vlna (Použil som 20 mosfetov s pripojeným rezistorom, navyše som použil stredový transformátor a použil som SG3525 pre oscilátor) .. Teraz to chcem previesť na čistú sínusovú vlnu, prosím, ako to môžem urobiť?

Základná schéma

Moja odpoveď:

Ahoj Anas,

najskôr vyskúšajte základné nastavenie, ako je vysvetlené v tomto článku o invertoroch SG3525, ak všetko pôjde dobre, potom môžete skúsiť zapojiť viac mosfetov paralelne .....

invertor zobrazený vo vyššie uvedenom daigrame je základným dizajnom štvorcových vĺn, aby ste ho mohli previesť na sínusovú vlnu, musíte postupovať podľa krokov vysvetlených nižšie. Konce brány / odporu mosfetu musia byť nakonfigurované s fázou BJT a musí byť pripojený 555 IC PWM ako je uvedené v nasledujúcom diagrame:

Pokiaľ ide o pripájanie paralelných mosfetov

ok, mám 20 mosfetov (10 na vedení A, 10 na vedení B), takže ku každému mosfetu musím pripojiť 2 BJT, to je 40 BJT, a rovnako musím pripojiť iba 2 BJT vychádzajúce z PWM paralelne k 40 BJT ? Prepáčte, začiatočník sa len pokúšam zdvihnúť.

Odpoveď:
Nie, na každom spoji vysielača príslušného páru BJT sa bude nachádzať 10 mosfetov ... preto budete potrebovať iba 4 BJT vo všetkých ....

Použitie BJT ako vyrovnávacej pamäte

1. ok, ak to chápem dobre, pretože si povedal 4 BJT, 2 na vedení A, 2 na vedení B, TAK ďalšie 2 BJT z výstupu PWM, nie?
2. Používam 24 voltovú batériu, dúfam, že nedôjde k nijakej úprave koncovky kolektora BJT na batérii?
3. Musím použiť premenný rezistor od oscilátora na kontrolu vstupného napätia do mosfetu, ale neviem, ako pôjdu o napätí, ktoré v tomto prípade pôjde na základňu BJT, čo urobím že chcem nakoniec vyhodiť do vzduchu BJT?

Áno, NPN / PNP BJT pre vyrovnávaciu fázu a dve NPN s ovládačom PWM.
24V nepoškodí vyrovnávacie pamäte BJT, ale nezabudnite použiť a 7812 za zníženie na 12V pre stupne SG3525 a IC 555.

Na nastavenie výstupného napätia z trafa môžete použiť potenciometr IC 555 a nastaviť ho na 220V. pamätaj na svoje transformátor musí mať menšiu hodnotu ako napätie batérie pre získanie optimálneho napätia na výstupe. ak je vaša batéria 24 V, môžete použiť trafo 18-0-18V.

Zoznam položiek

Obvod IC SG3525
všetky rezistory 1/4 watt 5% CFR, pokiaľ nie je uvedené inak
10 tis. - 6 tis
150 tis. - 1 č
470 ohm - 1č
predvoľby 22K - 1č
prednastavené 47K - 1č
Kondenzátory
0,1uF keramika - 1č
IC = SG3525
Fáza Mosfet / BJT
Všetky mosfety - IRF540 alebo iné ekvivalentné rezistory brány - 10 ohmov 1/4 wattu (odporúčané)
Všetky NPN BJT sú = BC547
Všetky PNP BJT sú = BC557
Základné odpory sú všetky 10K - 4nos
Stupeň IC 555 PWM
1K = 1no 100K pot - 1no
1N4148 Dióda = 2nos
Kondenzátory 0,1uF keramické - 1č
10nF keramika - 1č
Rôzne IC 7812 - 1č
Batéria - transformátor 12V 0r 24V 100AH ​​podľa špecifikácie.

Jednoduchšia alternatíva