Ako zostaviť 400 wattový vysokovýkonný invertorový obvod

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Máte záujem vyrobiť si vlastný výkonový menič so zabudovanou nabíjačkou? V tomto článku je uvedený jednoduchý 400 wattový invertorový obvod s nabíjačkou, ktorý je možné veľmi ľahko zostaviť a optimalizovať. Prečítajte si celú diskusiu prostredníctvom prehľadných ilustrácií.

Úvod

Masívny 400 wattový invertor so zabudovaným obvodom nabíjačky bol v tomto článku dôkladne vysvetlený pomocou schém zapojenia. Diskutoval sa aj o jednoduchom výpočte na vyhodnotenie rezistorov bázy tranzistora.



O výstavbe niekoľkých som hovoril dobré obvody meniča prostredníctvom niektorých mojich predchádzajúcich článkov a som skutočne nadšený ohromujúcou odpoveďou, ktorú dostávam od čitateľov. Inšpirovaný populárnym dopytom som navrhol ešte ďalší zaujímavý a výkonnejší obvod výkonového invertora so zabudovanou nabíjačkou.

Súčasný obvod, aj keď je svojou prevádzkou podobný, je zaujímavejší a pokročilejší z toho dôvodu, že má vstavanú nabíjačku batérií a je príliš automatický.



Ako naznačuje názov, navrhovaný obvod bude produkovať obrovský výkon 400 W (50 Hz) z 24-voltovej batérie nákladného vozidla s účinnosťou až 78%.

Pretože je to plne automatické, jednotka môže byť trvale pripojená k elektrickej sieti. Pokiaľ je k dispozícii vstupný zdroj striedavého prúdu, batéria invertora sa neustále nabíja, aby bola vždy udržiavaná v pohotovostnej polohe na doplnenie.

Akonáhle je batéria úplne nabitá, interné relé sa automaticky prepne a prepne batériu do režimu invertora a pripojená výstupná záťaž je okamžite napájaná cez invertor.

V okamihu, keď napätie batérie klesne pod nastavenú úroveň, relé prepne a posunie batériu do režimu nabíjania a cyklus sa opakuje.

Bez zbytočného plytvania časom sa môžeme ihneď pustiť do postupu výstavby.

Zoznam náhradných dielov pre schému zapojenia

Pre konštrukciu obvodu invertora budete potrebovať nasledujúce diely:

Všetky odpory majú resist watt, CFR 5%, pokiaľ nie je uvedené inak.

  • R1 ---- R6 = Bude vypočítané - Prečítajte si na konci článku
  • R7 = 100K (50Hz), 82K (60Hz)
  • R8 = 4K7,
  • R9 = 10K,
  • P1 = 10 tis.,
  • C1 = 1000µ / 50V,
  • C2 = 10µ / 50V,
  • C3 = 103, KERAMICKÁ,
  • C4, C5 = 47µ / 50V,
  • T1, 2, 5, 6 = BDY29,
  • T3, 4 = TIP 127,
  • T8 = BC547B
  • D1 ----- D6 = 1N 5408,
  • D7, D8 = 1N4007,
  • RELÉ = 24 VOLT, SPDT
  • IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
  • IC2 = 7812,
  • INVERTOROVÝ TRANSFORMÁTOR = 20 - 0 - 20 V, 20 A. VÝSTUP = 120 V (60 Hz) ALEBO 230 V (50 Hz),
  • NABÍJACÍ TRNASFORMÁTOR = 0 - 24 V, 5 A. VSTUP = 120 V (60 Hz) ALEBO 230 V (50 Hz) SIEŤOVÉ PRÍSTROJE

Fungovanie obvodu

Už vieme, že invertor v zásade pozostáva z oscilátora, ktorý poháňa následné výkonové tranzistory, ktoré striedavo prepínajú sekundárne výkonové transformátory z nuly na maximálne napájacie napätie, čím vytvárajú na primárnom výstupe transformátora výkonné zosilnené striedavé napätie. .

V tomto obvode tvorí IC 4093 hlavnú oscilačnú zložku. Jeden z jeho hradlov N1 je nakonfigurovaný ako oscilátor, zatiaľ čo ďalšie tri hradlá N2, N3, N4 sú všetky spojené ako vyrovnávacie pamäte.

Oscilačné výstupy z vyrovnávacích pamätí sa napájajú na základňu tranzistorov T3 a T4 zosilňovača prúdu. Tieto sú vnútorne konfigurované ako Darlingtonove páry a zvyšujú prúd na vhodnú úroveň.

Tento prúd sa používa na riadenie koncového stupňa tvoreného výkonovými tranzistormi T1, 2, 5 a 6.

Tieto tranzistory v reakcii na jeho striedavé základné napätie sú schopné prepnúť celú napájaciu energiu do sekundárneho vinutia transformátora a generovať ekvivalentnú úroveň striedavého výstupu.

Obvod tiež obsahuje samostatnú časť s automatickou nabíjačkou batérií.

Ako stavať?

Stavebná časť tohto projektu je celkom jednoduchá a je možné ju dokončiť nasledujúcimi jednoduchými krokmi:

Stavbu začnite výrobou chladičov. Nakrájajte dva kusy hliníkových plechov s rozmermi 12 x 5 palcov, každý s hrúbkou ½ cm.

Ohnite ich tak, aby vytvorili dva kompaktné kanály „C“. Do každého chladiča presne vyvŕtajte dvojicu otvorov veľkosti TO-3 a pomocou skrutiek, matíc a pružných podložiek pevne pripevnite výkonové tranzistory T3 --- T6 na chladiče.

Teraz môžete pokračovať v konštrukcii dosky s plošnými spojmi pomocou danej schémy obvodu. Vložte všetky komponenty spolu s relé, vzájomne prepojte ich vodiče a spájajte ich dohromady.

Tranzistory T1 a T2 udržujte trochu stranou od ostatných komponentov, aby ste našli dostatok miesta na pripevnenie chladičov typu TO-220.

Ďalej pokračujte v prepojení základne a vysielača T3, 4, 5 a T6 s príslušnými bodmi na doske s plošnými spojmi. Rovnako pripojte kolektor týchto tranzistorov k sekundárnemu vinutiu transformátora pomocou medených drôtov s hrubým rozchodom (15 SWG) podľa znázornenej schémy zapojenia.

Upnite a pripevnite celú zostavu vo vnútri dobre vetranej silnej kovovej skrinky. Pomocou matíc a skrutiek urobte armatúru absolútne pevnú.

Dokončite jednotku namontovaním externých spínačov, sieťového kábla, výstupných zásuviek, svoriek batérie, poistky atď. Na skrinku.

Týmto sa končí konštrukcia tohto výkonového invertora so zabudovanou nabíjacou jednotkou.

Ako vypočítať základný tranzistorový rezistor pre invertory

Hodnota základného odporu pre konkrétny tranzistor bude vo veľkej miere závisieť od jeho zaťaženia kolektora a základného napätia. Nasledujúci výraz poskytuje priame riešenie na presný výpočet základného odporu rezistora.

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

Tu Ub = zdrojové napätie do R1,

Hfe = dopredu zisk prúdu (pre TIP 127 je to viac alebo menej 1 000, pre BDY29 je to okolo 12)

ILOAD = Prúd potrebný na úplnú aktiváciu zaťaženia kolektora.

Takže výpočet základného odporu rôznych tranzistorov zapojených do súčasného obvodu je teraz dosť ľahký. Najlepšie je vykonať pomocou nasledujúcich bodov.

Najprv začneme výpočtom základných odporov pre tranzistory BDY29.

Podľa vzorca budeme potrebovať ILOAD, ktorým je sekundárne polovičné vinutie transformátora. Pomocou digitálneho multimetra zmerajte odpor tejto časti transformátora.

Ďalej pomocou Ohmovho zákona nájdite prúd (I), ktorý bude prechádzať týmto vinutím (tu U = 24 voltov).

R = U / I alebo I = U / R = 24 / R

  • Rozdeľte odpoveď dvoma, pretože prúd každej polovice vinutia sa rozdelí paralelne medzi dva BDY29.
  • Pretože vieme, že napájacie napätie prijaté z kolektora TIP127 bude 24 voltov, dostaneme základné zdrojové napätie pre tranzistory BDY29.
  • Pomocou všetkých vyššie uvedených údajov teraz môžeme veľmi ľahko vypočítať hodnotu základných rezistorov pre tranzistory BDY29.
  • Akonáhle nájdete hodnotu základného odporu BDY29, stane sa zjavne kolektorovým zaťažením pre tranzistor TIP 127.
  • Ďalej, ako je uvedené vyššie, pomocou Ohmovho zákona, nájdite prúd prechádzajúci vyššie uvedeným rezistorom. Akonáhle to získate, môžete pokračovať v hľadaní hodnoty základného odporu pre tranzistor TIP 127 jednoducho pomocou vzorca uvedeného na začiatku článku.
  • Vyššie vysvetlený vzorec výpočtu jednoduchého tranzistora sa môže použiť na zistenie hodnoty základného odporu ľubovoľného tranzistora zapojeného do ľubovoľného obvodu

Návrh jednoduchého 400 Wattového invertora na báze Mosfet

Poďme si teraz preštudovať ešte jeden dizajn, ktorý je možno najjednoduchším ekvivalentným invertorovým obvodom ekvivalentným sínusovej vlne 400 wattov. Pracuje s najmenším počtom komponentov a je schopný produkovať optimálne výsledky. O účasť požiadal jeden z aktívnych účastníkov tohto blogu.

Obvod nie je v skutočnosti sínusoida v pravom zmysle slova, je to však digitálna verzia a je takmer rovnako efektívny ako jeho sínusový náprotivok.

Ako to funguje

Z obvodového diagramu sme svedkami mnohých zjavných etáp topológie invertora. Brány N1 a N2 tvoria oscilátorový stupeň a sú zodpovedné za generovanie základných impulzov 50 alebo 60 Hz, tu boli dimenzované na generovanie výstupu okolo 50 Hz.

Brány sú z IC 4049, ktorý sa skladá zo 6 NIE brán, dve boli použité v stupni oscilátora, zatiaľ čo zvyšné štyri sú nakonfigurované ako vyrovnávacie pamäte a invertory (na prepínanie impulzov obdĺžnikovej vlny, N4, N5)

Až do tejto chvíle sa stupne správajú ako obyčajný štvoruholníkový invertor, ale zavedenie stupnice IC 555 transformuje celú konfiguráciu na digitálne riadený obvod invertora sínusovej vlny.

Sekcia IC 555 bola zapojená ako astabilný MV, 100K pot sa používa na optimalizáciu PWM efektu z pinu # 3 IC.

Negatívne impulzy z IC 555 sa tu používajú iba na orezávanie impulzov štvorcových vĺn pred bránami príslušných MOSFETov prostredníctvom zodpovedajúcich diód.

Použité MOSFETy môžu byť ľubovoľného typu, ktoré sú schopné zvládnuť 50V pri 30 ampéroch.

24 batérií musí byť vyrobených z dvoch batérií 12V 40 AH v sérii. Napájanie integrovaných obvodov musí byť zabezpečené z ktorejkoľvek z batérií, pretože integrované obvody sa poškodia pri 24 V.

Potenciometr 100K by sa mal nastaviť pomocou merača RMS tak, aby sa hodnota RMS na výstupe čo najbližšie k pôvodnému signálu sínusovej vlny pri príslušnom napätí.

Okruh bol výhradne vyvinutý a navrhnutý mnou.

Spätná väzba od pána Rudiho, ktorá sa týka problému s priebehom krivky získaného z vyššie uvedeného 400 wattového obvodu invertora

dobrý deň pane,

potrebujem tvoju pomoc pane. práve som dokončil tento okruh. ale výsledok nie je taký, aký som čakal, pozrite si moje obrázky nižšie.

Toto je miera vĺn zo strany brány (tiež z ic 555 a 4049 ic): vyzerá to pekne. frekvencia a pracovný cyklus takmer na požadovanej hodnote.

toto je miera vlny zo strany odtoku mosfetu. všetko je pokazené. frekvencia a pracovný cyklus sú zmeny.

to je meranie z výstupu môjho transformátora (na testovacie účely som použil 2A 12v 0 12v - 220v CT).

ako dostať výstupnú vlnu transformátora rovnako ako bránu? mám doma ups. Skúšam zmerať výstup brány, odtoku a transformátora. krivka je takmer rovnaká na tých malých ups (modifikovaná sínusová vlna). Ako dosiahnem tento výsledok v mojom obvode?

prosím láskavo pomôžte, ďakujem pane.

Riešenie problému s priebehmi

Hi Rudi,

pravdepodobne sa to deje kvôli indukčným špičkám transformátora, vyskúšajte nasledovné:

najskôr zvýšte frekvenciu 555 o niečo viac, aby „piliere“ naprieč každým cyklom obdĺžnikovej vlny vyzerali jednotne a dobre distribuované. môže byť cyklus so 4 piliermi vyzerajúci lepšie a prijateľnejšie ako súčasný priebeh.

pripojte veľký kondenzátor, môže to byť 6800uF / 35V priamo cez svorky batérie.

pripojte zenerove diódy 12V cez bránu / zdroj každej z mosfetov.

a pripojte kondenzátor 0,22uF / 400V cez výstupné vinutie transformátora .... a znova skontrolujte odozvu.




Ďalej: Boli preskúmané 4 obvody jednoduchého neprerušiteľného zdroja napájania (UPS) Ďalej: Ako vyrobiť jednoduchý obvod 200 VA, domáci invertorový obvod - koncept hranatých vĺn