Tiszta szinuszhullámú inverter áramkör az IC 4047 segítségével

Nagyon hatékony tiszta szinusz hullámú inverter áramkör készíthető az IC 4047 és egy pár IC 555 használatával, néhány egyéb passzív komponenssel együtt. Tanuljuk meg az alábbiakat.

Az áramkör koncepciója

Az előző bejegyzésben a főről tárgyaltunk az IC 4047 specifikációi és adatlapja ahol megtudtuk, hogyan lehet az IC átalakítani egy egyszerű inverter áramkörbe, külső külső oszcillátor áramkör bevonása nélkül.

Ebben a cikkben egy kicsit előre haladunk a tervezéssel, és megtanuljuk, hogyan lehet egy tiszta szinuszos inverter áramkörré fejleszteni néhány további 555 IC-vel a meglévő 4047 IC-vel együtt.

Az IC 4047 szakasz alapvetően ugyanaz marad, és normál szabadon futó multivibrátor módban van konfigurálva, a kimenetet a mosfet / transzformátor fokozattal kibővítve a szükséges 12 V-os váltakozó áramú hálózati átalakításhoz.

Hogyan működik az IC 4047

Az IC 4047 a szokásos négyzethullámokat generálja a csatlakoztatott mosfetekhez, és hálózati transzformációt hoz létre a transzformátor szekunderében, amely szintén négyszög alakú AC hullám.

A két 555 IC integrálása a fenti szakaszba teljesen átalakítja a kimenetet tiszta szinusz hullám AC-vé. A következő magyarázat feltárja az IC555 fentiek működésének titkát.

Az alább bemutatott (általam tervezett) IC 4047 tiszta szinusz hullámú inverter áramkörre hivatkozva két azonos IC 555 fokozatot láthatunk, amelyeknél a bal oldali szakasz áramvezérelt fűrészfoggenerátorként működik, míg a jobb oldali szakasz áramvezérelt PWM generátorként .

Mindkét 555 IC kiváltása az oszcillátor kimenetéből származik, amely könnyen elérhető az IC 4047 IC 13. számú érintkezőjén. Ez a frekvencia 100Hz lenne, ha az invertert 50Hz-es műveletekre szánják, és 120Hz-et 60Hz-es alkalmazásokra.

IC 555 használata a PWM generáláshoz

A bal 555 szakasz állandó fűrészfog hullámot generál a kondenzátorán, amelyet az IC2 555 moduláló bemenetére táplálnak, ahol ezt a fűrészfog jelet összehasonlítják az 555 IC1 3-as érintkezőjének magas frekvenciájú jelével, létrehozva a szükséges tiszta szinuszhullám-ekvivalens PWM-et a csapon # 3 555 IC2-ből.

A fenti PWM közvetlenül a mosfetek kapujára vonatkozik. így az IC4047 10/11-es érintkezőjén keresztül generált négyzetimpulzusok az alkalmazott PWM-ek szerint feldarabolódnak és „faragódnak”.

A transzformátor kimenete egy tiszta szinuszhullámot is felerősít a transzformátor hálózati váltakozó áramú másodlagos kimenetén.

Az R1, C1 kiszámításának képletét ebben a cikkben adjuk meg, amely az IC 4047 IC kitűzési részleteiről is szól

Az NE555 stádiumhoz a C 1uF közelében és R 1K-ként választható.

Feltételezett kimeneti hullámforma

További információ a használatról IC 555 PWM előállításához

RMS-kiigazítást lehetne adni a fenti tervhez egy potfeszültség-osztó hálózat bevezetésével a pin5 és a háromszögforrás bemenetére, amint az alább látható, a tervezés puffertranzisztorokat is tartalmaz a mosfet viselkedésének javítása érdekében

A fenti tiszta szinuszos inverter kialakítást sikeresen tesztelte Mr. Arun Dev, aki e blog egyik lelkes olvasója és intenzív elektronikus hobbi. Az általa küldött következő képek igazolják ugyanezért tett erőfeszítéseit.

További visszajelzések

Arun úrtól kapott inspiráló válasz az IC 4047 inverter fenti eredményeire vonatkozóan:

Miután befejezte ezt a kört, az eredmény elképesztő volt. Teljes teljesítményt kaptam a 100 W-os izzóval. Nem hittem a szememnek.

Az egyetlen különbség, amit ebben a kivitelben elértem, az volt, hogy a második 555-ben lévő 180 K-t egy 220 K-os edénnyel helyettesítettem a frekvenciák pontos beállításához.

Ezúttal az eredmény minden szempontból gyümölcsöző volt. A fazék beállításakor nem zavaró, nem villogó teljes teljesítményű ragyogást kaphattam az izzóban, valamint a 230/15 V-os transzformátort is csatlakoztattuk, mivel a terhelés 50 és 60 (mondjuk 52 Hz).

Az edényt finoman állítottuk be, hogy nagy frekvenciájú (mondjuk 2 Khz) kimenetet kapjunk a második ic 555 3. számú érintkezőjéből. A CD4047 szakasz jobban kalibrálódott, hogy 52 Hz-t kapjon a két kimeneti terminálon ....

Egy egyszerű problémával is szembesülök. IRF3205 mosfeteket használtam a kimeneti szakaszban. Elfelejtettem csatlakoztatni a biztonsági diódákat az egyes mosfetek leeresztő kapcsain ...

Tehát amikor megpróbáltam egy másik terhelést (mondjuk asztali ventilátort) csatlakoztatni az adott terheléssel párhuzamosan (100 W-os izzó), az izzó izzása és a ventilátor sebessége is kissé csökkent, és az egyik MOSFET fújt a dióda hiánya.

A fenti 4047 szinuszhullámú inverter áramkört Daniel Adusie (biannz) is sikeresen kipróbálta, aki rendszeresen látogatja ezt a blogot, és szorgalmas elektronikus rajongó. Itt vannak az általa küldött képek, amelyek igazolják az eredményeket:

Fűrészfog hullámalakú oszcilloszkóp kimenet

100 wattos teszt izzó megvilágítása

Az alábbi képek a transzformátor kimenetén módosított hullámformákat mutatnak be, amelyeket Daniel Adusie készített, miután 0,22uF / 400V kondenzátort és megfelelő terhelést csatlakoztatott.

A hullámalakok kissé trapéz alakúak, és sokkal jobbak, mint egy négyzet alakú hullám, amely egyértelműen mutatja az IC555 szakaszok által létrehozott PWM-feldolgozás lenyűgöző hatásait.

A hullámformákat valószínűleg még tovább lehet simítani egy induktor hozzáadásával a kondenzátorral.

Közeli Sinewave oszcilloszkóp nyomának megjelenítése PWM szűrés után

Érdekes visszajelzés érkezett Johnson Isaac úrtól, aki a blog egyik elkötelezett olvasója:

Jó nap
Bejegyzésében a Pure Sine Wave Inverter 4047 használatával a második I.c szakaszban (ic.1) 100 ohmos ellenállást használt a 7. és 6. érintkező között,
Ez helyes? Azt gondoltam, hogy egy 555 pólusú konfigurációt használó, stabilan működő multivibrátornak 100 ohmosnak kell lennie a 7 és 6 érintkezők között. A 180 k változónak a 8. (+) és a 7. érintkező között kell lennie. Ellenőrizze a tű csatlakozását és javítsa ki a pls-t. Mert néha leng, és néha nem is. Köszönöm,
Isaac Johnson

Az áramkör problémájának megoldása:

Véleményem szerint a jobb válasz érdekében megpróbálhat további 1k ellenállást csatlakoztatni az IC1 100 ohmos külső végén és 6/2-es érintkezőjén keresztül

Johnson:

Nagyon köszönöm válaszát. Valójában megépítettem az invertert, amelyet a blogjában adott, és működött.

Habár nincs oszcilloszkópom a kimeneti hullámforma megfigyelésére, DE lefogadom, hogy az olvasók jónak számítanak, mivel fluoreszcens csöves lámpát működtetett, amelyben bármilyen módosított vagy pwm inverter nem tud bekapcsolni.

Lásd a képet uram. De most az a kihívásom, amikor hozzáadom a terhelést, a kimenet néha villog. De örülök, hogy szinuszhullám.

Egyszerűbb megjelenésű lehetőségek

A következő koncepció egy meglehetősen egyszerűbb módszert ismertet a normál négyzethullámú inverter IC 4047-es átalakításával szinuszhullámú inverterré PWM technológián keresztül. Az ötletet Philip úr kérte

Műszaki adatok

Remélem, hogy nem fogok zavarni, de tanácsra van szükségem egy általam tervezett PWM által vezérelt módosított szinuszhullámú inverterhez, ezért szeretném kikérni a szakértői véleményét.

Ez az egyszerű kialakítás kísérleti jellegű, még nem hajtottam végre, de szeretném, ha megnézné és elmondaná, mit gondol.

Szeretném, ha segítene megválaszolni néhány kérdést, amelyekre nem tudtam választ találni.

Megvállaltam a szabadságot, hogy mérlegelésemhez kvázi blokkdiagram képét csatoljam.

Kérlek, segíts ki. Az ábrán a IC CD4047 az inverterben felelős 50 Hz-es négyzethullámú impulzusok létrehozásáért, amelyek a Q1 és Q2 MOSFETS váltakozó bekapcsolására szolgálnak.

A PWM áramkör az IC NE555 alapú lesz, és annak kimenetét a Q3 kapujára alkalmazzák, így a Q3 biztosítja a PWM-et. Emellett két kérdésem lenne.

Először is használhatok négyzethullámokat a PWM impulzusokra? Másodszor, mi a kapcsolat a PWM és az ellátási frekvencia között? Milyen PWM frekvenciát használjak egy 50Hz-es inverter kimenethez?

Remélem, hogy ez a tervezés megvalósítható, azt hiszem, megvalósítható, de szeretném a szakértői véleményét, mielőtt szűkös erőforrásokat kötnék a tervezés megvalósításához.

Alig várom, hogy meghallgassam uram!

Tisztelettel: Philip

Az áramköri kérelem megoldása

A második ábrán látható konfiguráció működne, de csak akkor, ha a középső csapot a PWM mosfet helyett egy p-csatornás mosfet .

A PWM szakaszt a cikkben leírtak szerint kell felépíteni:

A PWM a sík négyzethullámokat módosított négyzethullámokká alakítja át úgy, hogy kisebb számított szakaszokra aprítja őket úgy, hogy a hullámforma teljes effektív értéke a lehető legközelebb kerüljön a tényleges szinuszos párhoz, ugyanakkor megtartja a csúcsszintet a tényleges négyzethullám bemenettel. . A koncepció részletesen megtanulható itt:

A fenti átalakítás azonban nem segít a harmonikusok megszüntetésében.

A PWM frekvencia mindig apróra vágott négyzet alakú hullámok formájában jelenik meg.

A PWM frekvencia lényegtelen és bármilyen nagy értékű lehet, előnyösen kHz-ben.