3 инверторни схеми с чиста синусоида с висока мощност SG3525

Постът обяснява 3 мощни, но прости синусоидални 12V инверторни схеми, използващи единична IC SG 3525. Първата схема е оборудвана с функция за откриване и изключване на ниска батерия и функция за автоматично регулиране на изходното напрежение.

Тази схема е поискана от един от заинтересованите читатели на този блог. Нека научим повече за заявката и функционирането на веригата.

Дизайн # 1: Основен модифициран синус

В една от по-ранните публикации обсъдих установете функционирането на IC 3525 , използвайки данните, проектирах следната схема, която, макар и доста стандартна по своята конфигурация, включва функция за ниско изключване на батерията и също подобрение на автоматичното регулиране на изхода.

Следващото обяснение ще ни преведе през различните етапи на веригата, нека ги научим:

Както може да се види в дадената диаграма, ICSG3525 е монтиран в стандартния си режим PWM генератор / осцилатор, където честотата на трептенията се определя от C1, R2 и P1.

P1 може да се регулира за придобиване на точни честоти според изискванията на приложението.

Обхватът на P1 е от 100Hz до 500 kHz, тук ни интересува стойността от 100 Hz, която в крайна сметка осигурява 50Hz през двата изхода на пин # 11 и щифт # 14.

Горните два изхода осцилират последователно по начин на издърпване (тотем полюс), задвижвайки свързаните MOSFET-и в насищане при фиксирана честота - 50 Hz.

Мосфетите в отговор „натискат и издърпват напрежението / тока на батерията през двете намотки на трансформатора, което от своя страна генерира необходимата мрежова променлива в изходната намотка на трансформатора.

Пиковото напрежение, генерирано на изхода, ще бъде някъде около 300 волта, което трябва да се коригира до около 220V RMS с помощта на висококачествен RMS метър и чрез регулиране на P2.

P2 всъщност регулира ширината на импулсите на пин # 11 / # 14, което помага да се осигури необходимата RMS на изхода.

Тази функция улеснява PWM контролирана модифицирана форма на синусоида на изхода.

Функция за автоматично регулиране на изходното напрежение

Тъй като интегралната схема улеснява управлението на PWM pin-out, този pin-out може да бъде използван, за да даде възможност за автоматично регулиране на изхода на системата.

Pin # 2 е сензорният вход на вътрешната вградена грешка Opamp, обикновено напрежението на този щифт (неинвертивен) не трябва да се увеличава над знака 5.1V по подразбиране, тъй като инверционният щифт # 1 е фиксиран вътрешно на 5.1V.

Докато щифт №2 е в рамките на определената граница на напрежението, функцията за корекция на ШИМ остава неактивна, но в момента, в който напрежението на щифт №2 има тенденция да се повиши над 5.1V, изходните импулси впоследствие се стесняват в опит да коригират и балансират съответно изходно напрежение.

Тук се използва малък сензорен трансформатор TR2 за получаване на пробно напрежение на изхода, това напрежение е подходящо коригирано и подадено към щифт # 2 на IC1.

P3 е настроен така, че захранващото напрежение остава доста под границата от 5.1V, когато изходното напрежение RMS е около 220V. Това настройва функцията за автоматично регулиране на веригата.

Сега, ако поради някаква причина изходното напрежение има тенденция да се повиши над зададената стойност, функцията за корекция на ШИМ се активира и напрежението намалява.

В идеалния случай P3 трябва да бъде настроен така, че изходното напрежение RMS да е фиксирано на 250V.

Така че, ако горното напрежение падне под 250V, PWM корекцията ще се опита да го издърпа нагоре и обратно, това ще помогне да се постигне двупосочно регулиране на изхода,

Внимателното разследване ще покаже, че включването на R3, R4, P2 е безсмислено, те могат да бъдат отстранени от веригата. P3 може да се използва единствено за получаване на предвидения PWM контрол на изхода.

Функция за изрязване на ниска батерия

Другата полезна характеристика на тази схема е способността за изключване на ниската батерия.

Отново това въвеждане става възможно благодарение на вградената функция за изключване на IC SG3525.

ПИН # 10 на IC ще отговори на положителен сигнал и ще изключи изхода, докато сигналът не бъде инхибиран.

Операционният усилвател 741 тук функционира като детектор за ниско напрежение.

P5 трябва да бъде настроен така, че изходът на 741 да остане на логически ниско ниво, докато напрежението на батерията е над прага на ниското напрежение, това може да е 11,5V. 11V или 10,5, както предпочита потребителят, в идеалния случай не трябва да е по-малко от 11V.

След като това е настроено, ако напрежението на батерията има тенденция да пада под знака за ниско напрежение, изходът на IC незабавно става висок, активирайки функцията за изключване на IC1, предотвратявайки всякаква по-нататъшна загуба на напрежение на батерията.

Резисторът за обратна връзка R9 и P4 гарантира, че позицията остава фиксирана, дори ако напрежението на батерията има тенденция да се повиши обратно до някои по-високи нива след активиране на операцията за изключване.

Списък с части

Всички резистори са 1/4 вата 1% MFR. освен ако не е посочено друго.

• R1, R7 = 22 ома
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 ома
• R9 = 100K
• C1 = 0.1uF / 50V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100nF
• C6, C7 = 4.7uF / 25V
• P1 = 330K предварително зададени
• P2 --- P5 = 10K предварителни настройки
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... ток според изискването
• TR2 = 0-9V / 100mA батерия = 12V / 25 до 100 AH

Степента на ниско ниво на батерията на OPAMP в показаната по-горе схема може да бъде модифицирана за по-добър отговор, както е дадено в следната диаграма:

Тук можем да видим, че pin3 на opamp вече има собствена референтна мрежа, използваща D6 и R11, и не зависи от референтното напрежение от IC 3525 pin16.

Pin6 на операционния усилвател използва ценеров диод, за да спре всякакви течове, които биха могли да нарушат pin10 на SG3525 по време на нормалната му работа.

R11 = 10K
D6, D7 = ценерови диоди, 3.3V, 1/2 вата

Друг дизайн с автоматична корекция на обратната обратна връзка

Схема # 2:

В горния раздел научихме основната версия на IC SG3525, предназначена да произвежда модифициран изход на синусоида, когато се използва в инверторна топология , и този основен дизайн не може да бъде подобрен, за да произведе чиста форма на синусоида в типичния си формат.

Въпреки че модифицираният изход с квадратна вълна или синусоида може да бъде нормален със своето RMS свойство и разумно подходящ за захранване на повечето електронни съоръжения, той никога не може да съответства на качеството на изхода на чист синусоиден инвертор.

Тук ще научим прост метод, който може да се използва за подобряване на всяка стандартна схема на инвертора SG3525 в чист аналог на синусоида.

За предложеното подобрение основният инвертор SG3525 може да бъде всеки стандартен дизайн на инвертора SG3525, конфигуриран да произвежда модифициран PWM изход. Този раздел не е от решаващо значение и може да бъде избран всеки предпочитан вариант (можете да намерите много онлайн с малки разлики).

Обсъдих обстойна статия относно как да конвертирате инвертор с квадратна вълна в синусоиден инвертор в един от по-ранните ми публикации, тук прилагаме същия принцип за надстройка.

Как се случва превръщането от Squarewave в Sinewave

Може да ви е интересно да знаете какво точно се случва в процеса на преобразуването, което преобразува изхода в чиста синусоида, подходяща за всички чувствителни електронни товари.

Това се прави основно чрез оптимизиране на рязко нарастващите и спадащите импулси с квадратна вълна в леко нарастваща и спадаща форма на вълната. Това се изпълнява чрез нарязване или разбиване на излизащите квадратни вълни на брой еднородни парчета.

В действителната синусоида вълновата форма се създава чрез експоненциален модел на издигане и спадане, където синусоидалната вълна постепенно се издига и спуска в хода на своите цикли.

В предложената идея формата на вълната не се изпълнява експоненциално, а квадратните вълни се нарязват на парчета, които в крайна сметка придобиват формата на синусоида след известно филтриране.

„Кълцането“ се извършва чрез подаване на изчислен PWM към портите на FET чрез BJT буферен етап.

Типичен дизайн на схемата за преобразуване на формата на вълната SG3525 в чиста форма на синусоида е показан по-долу. Този дизайн всъщност е универсален дизайн, който може да бъде изпълнен за надграждане на всички инвертори с квадратна вълна в синусоидни инвертори.

Предупреждение: Ако използвате SPWM като вход, тогава заменете долния BC547 с BC557. Излъчвателите ще се свържат с буферния етап, Колектор към Земя, Бази към SPWM вход.

Както може да е в горната диаграма, долните два транзистора BC547 се задействат от ШИМ захранване или вход, което ги кара да превключват в съответствие с работните цикли на включване / изключване на ШИМ.

Това от своя страна бързо превключва 50Hz импулсите на BC547 / BC557, идващи от изходните щифтове SG3525.

Горната операция в крайна сметка принуждава MOSFET също да се включва и изключва няколко пъти за всеки от 50 / 60Hz цикъла и следователно произвежда подобна форма на вълната на изхода на свързания трансформатор.

За предпочитане е входната честота на ШИМ да бъде 4 пъти по-голяма от основната 50 или 60 Hz честота. така че всеки 50 / 60Hz цикъла да се разбие на 4 или 5 парчета и не повече от това, което иначе би могло да доведе до нежелани хармоници и отопление на MOSFET.

ШИМ верига

Входното подаване на ШИМ за гореописания дизайн може да бъде получено чрез използване на всеки стандартен IC 555 нестабилен дизайн както е показано по-долу:

Това IC 555 базирана PWM верига може да се използва за подаване на оптимизиран ШИМ към основите на транзисторите BC547 в първия дизайн, така че изходът от инверторната схема SG3525 да придобие RMS стойност, близка до RMS стойност на чистата синусоида на вълната.

Използване на SPWM

Въпреки че обяснената по-горе концепция значително би подобрила изхода на модифицирана квадратна вълна на типична инверторна схема SG3525, още по-добър подход може да бъде да се избере SPWM генераторна верига .

В тази концепция „нарязването“ на всеки от импулсите с квадратна вълна се осъществява чрез пропорционално вариращи работни цикли на ШИМ, а не чрез фиксиран работен цикъл.

Вече обсъдих как да генерирам SPWM с помощта на opamp , същата теория може да се използва за захранване на задвижващия етап на всеки инвертор с квадратна вълна.

Една проста схема за генериране на SPWM може да се види по-долу:

Използване на IC 741 за обработка на SPWM

В този дизайн виждаме стандартен IC 741 opamp, чиито входни щифтове са конфигурирани с няколко източника на триъгълни вълни, като единият е много по-бърз по честота от другия.

Триъгълните вълни могат да бъдат произведени от стандартна схема, базирана на IC 556, окабелена като нестабилна и уплътняваща, както е показано по-долу:

ЧЕСТОТАТА НА БЪРЗИТЕ ТРИЪГЪЛНИ ВЪЛНИ ТРЯБВА ДА БЪДЕ ОКОЛО 400 Hz, МОЖЕ ДА БЪДЕ НАСТРОЕНА ПРИ РЕГУЛИРАНЕ НА 50 k ПРЕДВАРИТЕЛНА ИЛИ СТОЙНОСТТА НА 1 nF КОНДИЦАТОР

Честотата на бавните триъгълници на вълните трябва да бъде равна на желаната изходна честота на инвертора. ТОВА МОЖЕ ДА БЪДЕ 50 Hz ИЛИ 60 Hz И Е ЕДНО НА ПИН # 4 ЧЕСТОТА НА SG3525

Както може да се види на горните две изображения, бързите триъгълни вълни се постигат от обикновен IC 555 нестабилен.

Бавните триъгълни вълни обаче се получават чрез IC 555, свързан като 'генератор на вълни с квадратна вълна към триъгълник'.

Квадратните вълни или правоъгълните вълни са получени от щифт № 4 на SG3525. Това е важно, тъй като перфектно синхронизира изхода на усилвателя 741 с честотата 50 Hz на веригата SG3525. Това от своя страна създава правилно оразмерени SPWM набори в двата MOSFET канала.

Когато тази оптимизирана ШИМ се подава към първия дизайн на веригата, изходът от трансформатора произвежда допълнително подобрена и нежна форма на синусоида, имаща свойства, много идентични със стандартната синусоидална форма на променливотоковото захранване.

Въпреки това дори за SPWM, RMS стойността ще трябва да бъде правилно зададена първоначално, за да се получи правилното изходно напрежение на изхода на трансформатора.

Веднъж внедрен, може да се очаква истински еквивалент на синусоидален изход от всеки дизайн на инвертора SG3525 или може да бъде от всеки модел инвертор с квадратна вълна.

Ако имате повече съмнения по отношение на чистата синусоидална инверторна схема SG3525, можете да ги изразите чрез вашите коментари.

АКТУАЛИЗИРАНЕ

Основен примерен дизайн на осцилаторна степен SG3525 може да се види по-долу, този дизайн може да бъде интегриран с обяснения по-горе PWM sinewave BJT / MOSFET етап за получаване на необходимата подобрена версия на SG3525 дизайна:

Пълна електрическа схема и оформление на печатни платки за предложената чиста инверторна схема с чиста синусоида SG3525.

С любезното съдействие: Ainsworth Lynch

Дизайн # 3: Инверторна верига 3kva с помощта на IC SG3525

В предходните параграфи обсъдихме изчерпателно как един дизайн SG3525 може да бъде превърнат в ефективен дизайн на синусоида, сега нека обсъдим как може да се изгради проста схема на инвертор 2kva с помощта на IC SG3525, който може лесно да бъде надграден до синус 10kva чрез увеличаване на спецификации на батерията, MOSFET и трансформатора.

Основната схема е според дизайна, представен от г-н Анас Ахмад.

Обяснението относно предложената схема на инвертора SG3525 2kva може да се разбере от следната дискусия:

здравей swagatam, конструирах следните 3kva 24V инвертор, модифицирана синусоида (използвах 20 MOSFET с резистор, прикрепен към всеки, освен това използвах трансформатор с централен кран и използвах SG3525 за осцилатор) .. сега искам да го преобразувам в чиста синусоида, моля как мога да го направя?

Основна схема

Моят отговор:

Здравей Анас,

първо опитайте с основната настройка, както е обяснено в тази статия за инвертора SG3525, ако всичко върви добре, след това можете да опитате да свържете паралелно още MOSFET .....

инверторът, показан в горната дайграма, е основен дизайн с квадратна вълна, за да го преобразувате в синусоида, трябва да следвате стъпките, обяснени по-долу. Вратата / резисторните краища на MOSFET трябва да бъдат конфигурирани с BJT етап и 555 IC PWM трябва да бъде свързан както е показано на следната диаграма:

По отношение на свързването на паралелни MOSFET-и

добре, имам 20 MOSFET (10 на олово A, 10 на олово B), така че трябва да прикача 2 BJT към всеки MOSFET, това е 40 BJT, и също така трябва да свържа само 2 BJT, излизащи от ШИМ паралелно на 40 BJT ? Съжалявам, но начинаещ просто се опитвам да вдигна.

Отговор:
Не, всяко кръстовище на емитер на съответната двойка BJT ще съдържа 10 MOSFET-та ... следователно ще ви трябват само 4 BJT-та.

Използване на BJT като буфери

1. добре, ако мога да ви разбера правилно, тъй като казахте 4 BJT, 2 на олово A, 2 на олово B, СЛЕДВА още 2 BJT от изхода на PWM, нали?
2. използвам батерия с напрежение 24 волта, надявам се, че няма промяна в колекторния терминал BJT на батерията?
3. трябва да използвам променлив резистор от осцилатор, за да контролирам входното напрежение към MOSFET, но не знам как ще се справя с напрежението, което ще отиде в основата на BJT в този случай, какво ще направя че искам в крайна сметка да взривя BJT?

Да, NPN / PNP BJT за буферния етап и два NPN с ШИМ драйвер.
24V няма да навреди на буферите BJT, но не забравяйте да използвате a 7812 за понижаване до 12V за етапите SG3525 и IC 555.

Можете да използвате IC 555 гърне за регулиране на изходното напрежение от трафото и да го настроите на 220V. помни си трансформаторът трябва да бъде с номинална стойност по-ниска от напрежението на батерията за получаване на оптимално напрежение на изхода. ако батерията ви е 24V, можете да използвате 18-0-18V trafo.

Списък с части

Схема IC SG3525
всички резистори 1/4 вата 5% CFR, освен ако не е посочено друго
10K - 6nos
150K - 1 бр
470 ома - 1но
предварителни настройки 22K - 1но
предварително зададени 47K - 1но
Кондензатори
0.1uF керамика - 1но
IC = SG3525
Мосфет / BJT Сцена
Всички MOSFET-IRF540 или всякакви еквивалентни Gate резистори - 10 ома 1/4 вата (препоръчително)
Всички NPN BJT са = BC547
Всички PNP BJT са = BC557
Всички основни резистори са 10K - 4nos
IC 555 PWM етап
1K = 1no 100K пот - 1no
1N4148 Диод = 2nos
Кондензатори 0.1uF керамични - 1но
10nF керамика - 1но
Разни IC 7812 - 1бр
Батерия - 12V 0r 24V 100AH ​​трансформатор според спецификациите.

По-проста алтернатива