500 Wattos inverter áramkör akkumulátortöltővel

Ebben a bejegyzésben átfogóan megvitatjuk, hogyan lehet felépíteni egy 500 wattos inverter áramkört integrált automatikus akkumulátortöltő fokozattal.

A cikkben azt is megtudhatjuk, hogyan lehet a rendszert nagyobb terhelésre frissíteni, és hogyan lehet egy tiszta szinuszhullámúvá fejleszteni.

Ez az 500 wattos inverter 12 V DC-t vagy 24 V DC-t alakít át ólom-savas akkumulátorból 220 V-os vagy 120 V-os váltakozó áramú energiává, amely mindenféle terhelés táplálására használható, közvetlenül CFL-lámpáktól, LED-izzóktól, ventilátoroktól, fűtőberendezésektől. , motorok, szivattyúk, keverők, számítógép stb.

Alap dizájn

An inverter megtervezhető sokféle módon, egyszerűen úgy, hogy az oszcillátor fokozatot egy másik típusú oszcillátor fokozatra cseréljük, a felhasználói preferenciák szerint.

Az oszcillátor fokozat alapvetően egy lenyűgöző multivibrátor amelyek IC-ket vagy tranzisztorokat használhatnak.

Bár egy lenyűgöző alapú oszcillátor többféleképpen is megtervezhető, itt az IC 4047 opciót fogjuk használni, mivel ez egy sokoldalú, pontos és speciális, lenyűgöző chip, amelyet kifejezetten olyan alkalmazásokhoz terveztek, mint az inverterek.

IC 4047 használatával

Bármely inverter készítése az IC 4047-et használva valószínűleg a leginkább ajánlott opció az IC nagy pontossága és olvashatósága miatt. A készülék egy sokoldalú oszcillátor IC, amely kettős push pull vagy flip flop kimenetet biztosít a pin10-en és a pin11-n keresztül, valamint egyetlen négyzethullámú kimenetet biztosít a pin13-on.

ALAPKÖR

Egy négyzethullámú kimenettel rendelkező, 500 wattos inverter építése a fentieknél egyszerűbb lehet. Ahhoz azonban, hogy akkumulátortöltővel frissítsük, előfordulhat, hogy az akkumulátor specifikációinak megfelelően minősített töltőtranszformátort kell alkalmaznunk.

Mielőtt megtanulnánk a töltő konfigurációját, először ismerkedjünk meg a projekthez szükséges akkumulátor specifikációval.

Egyik korábbi bejegyzésünkből tudjuk, hogy az ólomsav akkumulátor megfelelőbb töltési és kisütési sebességének 0,1 C-os sebességgel kell lennie, vagy 10-szer alacsonyabb tápárammal, mint az akkumulátor Ah névleges értéke. Ez azt jelenti, hogy legalább 7 óra biztonsági mentéshez 500 wattos terhelés mellett az akkumulátor Ah-t a következő módon lehet kiszámítani

A 12 V-os akkumulátor 500 wattos terheléséhez szükséges üzemi áram körülbelül 500/12 = 41 Amper

Ennek a 41 ampernek 7 órán keresztül kell működnie, ami azt jelenti, hogy az akkumulátor Ah-nak = 41 x 7 = 287 Ah-nak kell lennie. A való életben ennek azonban legalább 350 Ah-nak kell lennie.

Egy 24 V-os akkumulátor esetében ez 50% -kal csökkenhet 200 Ah-nál. Pontosan ezért ajánlott a magasabb üzemi feszültség, mivel az inverter teljesítménynövekedése magasabb oldalra kerül.

24 V-os akkumulátor használata

Annak érdekében, hogy az akkumulátor és a transzformátor mérete kisebb legyen, a kábelek pedig vékonyabbak legyenek, érdemes 24 V-os akkumulátort használni a javasolt 500 wattos kivitelben.

Az alapkialakítás a jelenlegi kivételével megmarad 7812 IC hozzáadva az IC 4047 áramkörhöz az alábbiak szerint:

Sematikus ábrája

Akkumulátortöltő

Annak érdekében, hogy a tervezés egyszerű, de hatékony legyen, elkerültem a az akkumulátortöltő automatikus kikapcsolása biztosítják, hogy egyetlen közös transzformátort használnak az inverter és a töltő műveleteihez.

A javasolt 500 wattos inverter és az akkumulátortöltő teljes kapcsolási rajza alább látható:

Ugyanezt a koncepciót már részletesen megvitatták a többi kapcsolódó bejegyzés egyikében, amelyre további információkért hivatkozhat.

Alapvetően az inverter a ugyanaz a transzformátor az akkumulátor töltésére és az akkumulátor teljesítményének átalakítására 220 V AC kimenetre. A műveletet egy relé váltó hálózaton keresztül hajtják végre, amely felváltva váltja a transzformátor tekercselését töltési és inverteres üzemmódra.

Hogyan működik

Ha a hálózati hálózati váltóáram nem áll rendelkezésre, a relé érintkezőit a megfelelő N / C pontjaikra helyezik (általában zárt). Ez összeköti a MOSFET lefolyóit a primer transzformátorral, a készülékek vagy a terhelés pedig a transzformátor szekunderével.

Az egység inverter üzemmódba kapcsol, és megkezdi az akkumulátorból a szükséges 220 V vagy 120 V AC előállítását.

A relétekercsek egyszerű nyersanyagból táplálkoznak transzformátor nélküli (kapacitív) áramellátási áramkör 2uF / 400V eső kondenzátor használatával.

Az áramellátást nem kell stabilizálni vagy jól szabályozni, mert a terhelés relétekercsek formájában van, amelyek meglehetősen nagy igénybevételűek és könnyen ellenállnak a 2uF kondenzátor bekapcsolási túlfeszültségének.

A transzformátor hálózati váltóoldalát vezérlő RL1 relé tekercsét egy blokkoló dióda előtt láthatjuk csatlakoztatva, míg az RL2 tekercsét, amely a MOSFET oldalt vezérli, a dióda után helyezzük el, és párhuzamosan egy nagy kondenzátorral.

Ezt szándékosan azért teszik, hogy kis késleltetési hatást hozzon létre az RL2 számára, vagy hogy biztosítsa az RL1 be- és kikapcsolását az RL2 előtt. Ez biztonsági okokból és annak biztosítására szolgál, hogy a MOSFET-ek soha ne legyenek kitéve a fordított töltésnek, amikor a relé inverteres üzemmódból töltési üzemmódba vált.

Biztonsági javaslatok

Mint tudjuk, bármely inverter áramkörben a transzformátor nagy induktív terhelésként működik. Ha egy ilyen nagy induktív terhelést frekvenciával kapcsolnak át, akkor nagy mennyiségű áramcsúcsot kell létrehoznia, amelyek potenciálisan veszélyesek lehetnek az érzékeny elektronikára és az érintett IC-kre.

Az elektronikus szakasz megfelelő biztonságának biztosítása érdekében fontos lehet a 7812 szakasz módosítása a következő módon:

12 V-os alkalmazás esetén a fenti tüskevédelmi áramkört a következő verzióra csökkentheti:

Akkumulátor, MOSFET és transzformátor határozza meg a teljesítményt

Sokszor megbeszéltük ezt különböző bejegyzéseken keresztül, hogy éppen a transzformátor, az akkumulátor és a MOSFET besorolások döntenek arról, hogy egy inverter mekkora energiát képes előállítani.

Az akkumulátor számításairól már beszéltünk az előző bekezdésekben, most nézzük meg, hogyan transzformátor kiszámítható a szükséges kimenő teljesítmény kiegészítésére.

Valójában nagyon egyszerű. Mivel a feszültség állítólag 24 V, és a teljesítmény 500 watt, az 500 és 24 elosztása 20,83 ampert eredményez. Ez azt jelenti, hogy a transzformátor erősítőjének nagyobbnak kell lennie, mint 21 amper, előnyösen legfeljebb 25 amper.

Mivel azonban ugyanazt a transzformátort használjuk mind töltési, mind inverteres üzemmódban, a feszültséget úgy kell megválasztanunk, hogy mindkét művelethez optimálisan illeszkedjen.

Az elsődleges oldal 20-0-20 V-ja jó kompromisszumnak tűnik, valójában ez az ideális besorolás az inverter általános működéséhez mindkét üzemmódban.

Mivel csak egy féltekercset használnak az akkumulátor feltöltésére, a transzformátor 20 V RMS-névleges értékével fel lehet használni egy 20 x 1,41 = 28,2 V csúcs DC-t az akkumulátoron keresztül az akkumulátoron keresztül csatlakoztatott kapcsolódó szűrőkondenzátor segítségével. terminálok. Ez a feszültség jó ütemben és megfelelő sebességgel tölti fel az akkumulátort.

Inverteres üzemmódban, amikor az akkumulátor 26 V körül van, akkor az inverter kimenete 24/26 = 220 / Out lehet.

Kimenet = 238 V

Ez egészséges kimenetnek tűnik, miközben az akkumulátor optimálisan van feltöltve, és akkor is, ha az akkumulátor 23 V-ra csökken, várható, hogy a kimenet egészséges 210 V-ot tart fenn

A MOSFET kiszámítása : A MOSFET-ek alapvetően úgy működnek, mint a kapcsolók, amelyek nem éghetnek, miközben a névleges árammennyiséget kapcsolják, és a kapcsolási áramokkal szembeni megnövekedett ellenállás miatt nem szabad felmelegedniük.

A fenti szempontok kielégítéséhez meg kell győződnünk arról, hogy a MOSFET jelenlegi kezelési kapacitása vagy ID specifikációja jóval meghaladja-e az 25 wattos inverterünk 25 amperes értékét. A nagy szóródás és a nem hatékony kapcsolás megakadályozása érdekében a MOSFET RDSon specifikációjának a lehető legkisebbnek kell lennie.

Az ábrán látható eszköz az IRF3205 , amelynek azonosítója 110 amper, az RDSon értéke pedig 8 milliohm (0,008 Ohm), ami valójában meglehetősen lenyűgözőnek tűnik, és tökéletesen alkalmas erre az inverter projektre.

Alkatrész lista

A fenti 500 wattos inverter akkumulátortöltővel történő elkészítéséhez a következő anyagjegyzékre lesz szüksége:

• IC 4047 = 1
• Ellenállások
• 56K = 1
• 10 ohm = 2
• Kondenzátor 0,1uF = 1
• Kondenzátor 4700uF / 50 V = 1 (az akkumulátor pólusain keresztül)
• MOSFET-ek IRF3205 = 2
• Dióda 20 amp = 1
• Hűtőborda a MOSFET-ekhez = Large Finned Type
• Dióda blokkolása a MOSFET-eken keresztül Drain / Source = 1N5402 (Kérjük, csatlakoztassa őket az egyes MOSFET csatornákhoz / forrásokhoz, hogy nagyobb védelmet nyújtson a transzformátor elsődleges fordított EMF-jével szemben. A katód a leeresztő csapra kerül.
• Relé DPDT 40 amp = 2 nos

Frissítés Modified Sinewave Inverterre

A fent tárgyalt négyzethullámú változat hatékonyan átalakítható a-vá módosított szinuszhullám 500 wattos inverter áramkör sokkal jobb kimeneti hullámformával.

Ehhez használjuk a régi IC 555 és IC 741 kombináció a tervezett szinusz hullámforma előállításához.

Az akkumulátor töltővel ellátott teljes áramkör az alábbiakban látható:

Az ötlet ugyanaz, amelyet ezen a weboldalon néhány más szinuszhullámú inverter-tervnél alkalmaztak. A teljesítmény MOSFET-ek kapuját fel kell vágni kiszámított SPWM-mel úgy, hogy egy replikált nagyáramú SPWM oszcilláljon a transzformátor primer tolótekercsén.

Az IC 741-et komparátorként használják, amely két háromszög hullámát hasonlítja össze a két bemeneten. A lassú alap háromszög hullámot az IC 4047 Ct csapból szerzik be, míg a gyors háromszög hullámot egy külső IC 555 astable fokozatból származtatják. Az eredmény egy kiszámított SPWM az IC 741. 6-os érintkezőjénél. Ezt az SPWM-et az áramellátó MOSFET kapujánál vágják szét, amelyet a transzformátor ugyanazon SPWM frekvencián kapcsol.

Ennek eredményeként a szinuszhullám kimenete szekunder oldalt eredményez (némi szűrés után).

Teljes híd tervezés

A fenti koncepció teljes híd verziója az alábbi konfigurációval készülhet:

Az egyszerűség kedvéért az automatikus akkumulátor kikapcsolása nem tartozék, ezért javasoljuk, hogy kapcsolja ki a tápfeszültséget, amint az akkumulátor feszültsége eléri a teljes töltöttségi szintet. Vagy alternatív megoldásként adhat hozzá megfelelően izzólámpa sorozatban az akkumulátor pozitív töltővezetékével, az akkumulátor biztonságos töltésének biztosítása érdekében.

Ha kérdései vagy kétségei vannak a fenti koncepcióval kapcsolatban, akkor az alábbi megjegyzésmező az Öné.