Чисто синусоидална инверторна схема, използваща IC 4047

Много ефективна инверторна верига от чиста синусоида може да бъде направена с помощта на IC 4047 и двойка IC 555 заедно с няколко други пасивни компонента. Нека научим подробностите по-долу.

Концепцията на веригата

В предишната публикация обсъдихме основното спецификации и лист с данни на IC 4047 където научихме как интегралната схема може да бъде конфигурирана в обикновена инверторна схема, без да се включва външна осцилаторна верига.

В тази статия ние продължаваме дизайна малко напред и научаваме как той може да бъде подобрен в чиста инверторна верига на синусоида, използвайки няколко допълнителни интегрални схеми 555 заедно със съществуващата IC 4047.

Разделът IC 4047 остава по същество същият и е конфигуриран в нормалния му режим на свободно работещ мултивибратор, като изходът му е удължен със степента на MOSFET / трансформатор за необходимите 12V към AC преобразуване в мрежата.

Как функционира IC 4047

IC 4047 генерира обичайните квадратни вълни към свързаните MOSFET-и, създавайки мрежов изход във вторичния на трансформатора, който също е под формата на квадратна вълна AC.

Интеграцията на двете 555 IC към горния етап напълно преобразува изхода в чиста синусоида AC. Следващото обяснение разкрива тайната зад функционирането на IC555 за горепосочените.

Позовавайки се на показаната по-долу схема IC 4047 за извличане на чиста синусоида (проектирана от мен), можем да видим два идентични етапа на IC 555, при които лявата секция функционира като токогенериран триончест генератор, докато дясната секция като текущо управляван ШИМ генератор .

Задействането на двете 555 интегрални схеми се получава от изхода на осцилатора, който е лесно достъпен през щифт № 13 на IC 4047. Тази честота ще бъде 100Hz, ако инверторът е предназначен за операции от 50Hz и 120Hz за приложения от 60Hz.

Използване на IC 555 за PWM поколение

Лявата 555 секция генерира постоянна трионна вълна през кондензатора си, която се подава към модулиращия вход на IC2 555, където този триончест сигнал се сравнява с високочестотния сигнал от pin3 на IC1 555, създавайки необходимия чист синусоидален еквивалент PWM на пин # 3 от 555 IC2.

Горната ШИМ се прилага директно към портите на MOSFET-ите. така че квадратните импулси, генерирани тук чрез pin10 / 11 на IC4047, да бъдат нарязани и 'издълбани' според приложените ШИМ.

Полученият изход към трансформатора също така води до увеличаване на чистата синусоида към вторичния изход на трансформатора на променливотоковото захранване.

Формулата за изчисляване на R1, C1 е дадена в тази статия, която също ни разказва за подробностите за пиновете на IC 4047

За NE555 етап C може да бъде избран близо до 1uF и R като 1K.

Предполагаема изходна форма на вълната

Повече информация за това как да използвате IC 555 за генериране на ШИМ

RMS настройка може да бъде добавена към горния дизайн чрез въвеждане на мрежа от делители на напрежение през щифт 5 и триъгълния входен източник, както е показано по-долу, дизайнът включва и буферни транзистори за подобряване на поведението на MOSFET

Горният дизайн на инвертора с чиста синусоида е успешно тестван от г-н Арун Дев, който е един от запалените читатели на този блог и интензивен електронен любител. Следващите изображения, изпратени от него, доказват усилията му за същото.

Още обратна връзка

Вдъхновяващ отговор, получен от г-н Арун относно горните резултати от инвертора IC 4047:

След завършване на тази схема резултатът беше невероятен. Получих пълна мощност от крушката от 100 W. Не можех да повярвам на очите си.

Единствената разлика, която бях направил в този дизайн, беше замяната на 180 K във втория 555 с 220 K пот за точно регулиране на честотите.

Този път резултатът беше плодотворен във всички отношения ... При регулиране на гърнето, бих могъл да получа не смущаващо, не трептящо пълно мощност в крушката, също трансформатор 230/15 V, свързан, тъй като натоварването дава честота между 50 и 60 (да речем 52 Hz).

Потът беше регулиран внимателно, за да получи високочестотен (да кажем 2 Khz) изход от щифт # 3 на втори ic 555. Секцията CD4047 е по-добре калибрирана, за да получи 52 Hz на двата изходни терминала ....

Също така се сблъсквам с прост проблем. Използвал съм IRF3205 MOSFET-и на изходния етап. Забравих да свържа предпазните диоди през изводните клеми на всеки MOSFET ...

Така че, когато се опитах да свържа друг товар (да речем настолен вентилатор) успоредно на дадения товар (крушка от 100 W), сиянието на крушката също скоростта на вентилатора беше намалена малко и един от MOSFET беше издухван поради липсата на диод.

Горната инверторна верига за синусоида 4047 също беше изпробвана успешно от г-н Даниел Адузи (biannz), който е редовен посетител на този блог и трудолюбив електронен ентусиаст. Ето изображенията, изпратени от него, потвърждаващи резултатите:

Изход на осцилоскоп с вълнообразна форма

Осветяване на тестова крушка от 100 вата

Следващите изображения показват модифицираните форми на вълната на изхода на трансформатора, заснети от г-н Даниел Адузи след свързване на кондензатор 0.22uF / 400V и подходящ товар.

Формите на вълните са донякъде трапецовидни и са далеч по-добри от квадратната вълна, което ясно показва впечатляващите ефекти от PWM обработката, създадена от етапите IC555.

Формите на вълните могат да бъдат дори допълнително изгладени чрез добавяне на индуктор заедно с кондензатора.

Показване на следа от осцилоскоп в близост до синусоида след PWM филтрация

Интересни отзиви, получени от г-н Джонсън Исак, който е един от посветените читатели на този блог:

Добър ден
Във вашия пост, Pure Sine Wave Inverter, използвайки 4047, във втория етап I.c (ic.1) сте използвали 100 ома резистор между щифтове 7 и 6.,
Вярно ли е? Смятам, че нестабилният мултивибратор, използващ 555-пинова конфигурация, трябва да има 100 ома между пин 7 и 6. Също така, променливата 180k между щифт 8 (+) и щифт 7. Моля, проверете връзката на щифтовете и ме коригирайте. Защото понякога се колебае, а понякога също не. Благодаря,
Исак Джонсън

Решаване на проблема с веригата:

Според мен за по-добър отговор можете да опитате да свържете допълнителен 1k резистор през външния край на 100 ома и pin6 / 2 на IC1

Джонсън:

Благодаря ви много за отговора. Всъщност конструирах инвертора, който дадохте в блога си, и той работи.

Въпреки че нямам осцилоскоп, за да наблюдавам изходната форма на вълната, НО обзалагам се, че читателите са добри, тъй като работи с флуоресцентна лампа, в която модифициран или pwm инвертор не може да се включи.

Вижте снимката сър. Но предизвикателството ми сега е, когато добавя товар, изходът мига понякога. Но аз съм щастлив синусоида.

По-опростени възможности

Следващата концепция разглежда доста по-опростен метод за модифициране на обикновен инвертор с квадратна вълна с помощта на IC 4047 в инвертор на синусоида чрез PWM технология. Идеята е поискана от г-н Филип

Технически спецификации

Надявам се, че няма да ви притеснявам, но имам нужда от съвет с контролиран от ШИМ модифициран синусоидален инвертор, който проектирам, така че искам да потърся вашето експертно мнение.

Този опростен дизайн е ориентировъчен, все още не съм го приложил, но бих искал да го разгледате и да ми кажете какво мислите.

Също така искам да помогнете да отговорите на някои въпроси, на които не успях да намеря отговори.

Позволих си да приложа изображение на квазиблокова схема на моя ориентировъчен дизайн за ваше внимание.

Моля, помогнете ми. В диаграмата IC CD4047 в инвертора е отговорен за генерирането на импулси с квадратна вълна при 50Hz, които ще бъдат използвани за алтернативно включване на MOSFETS Q1 и Q2.

ШИМ веригата ще се основава на IC NE555 и нейният изход ще бъде приложен към портата на Q3, така че Q3 ще осигури ШИМ. Освен това имам два въпроса.

Първо, мога ли да използвам квадратни вълни за ШИМ импулсите? Второ, каква е връзката между честотата на ШИМ и честотата на захранване? Каква ШИМ честота трябва да използвам за 50Hz инверторен изход?

Надявам се, че този дизайн е осъществим, мисля, че е осъществим, но искам вашето експертно мнение, преди да ангажирам оскъдни ресурси за изпълнение на дизайна.

Очакваме с нетърпение да чуем от вас, сър!

С уважение, Филип

Решаване на заявката за верига

Конфигурацията, показана на втората фигура, ще работи, но само ако централният кран PWM MOSFET е заменен с a p-канал MOSFET .

Разделът за ШИМ трябва да бъде изграден, както е обяснено в тази статия:

PWM трансформира плоските квадратни вълни в модифицирана квадратна вълна, като ги нарязва на по-малки изчислени секции, така че общата RMS на формата на вълната да стане възможно най-близо до действителния синус, но поддържайки пиковото ниво, равно на действителния вход на квадратната вълна . Концепцията може да бъде научена в детайли тук:

Горната трансформация обаче не помага да се премахнат хармониците.

Честотата на ШИМ винаги ще бъде под формата на нарязани квадратни вълни.

PWM честотата е без значение и може да има всякаква висока стойност, за предпочитане в kHz.