3 obwody falownika sinusoidalnego SG3525 o dużej mocy

3 obwody falownika sinusoidalnego SG3525 o dużej mocy

W poście objaśniono 3 potężne, ale proste obwody falownika sinusoidalnego 12 V wykorzystujące pojedynczy układ scalony SG 3525. Pierwszy obwód jest wyposażony w funkcję wykrywania niskiego poziomu baterii i odcięcia oraz funkcję automatycznej regulacji napięcia wyjściowego.

Ten obwód został zamówiony przez jednego z zainteresowanych czytelników tego bloga. Dowiedzmy się więcej o żądaniu i działaniu obwodu.

Projekt nr 1: podstawowy zmodyfikowany sinus

W jednym z wcześniejszych postów omówiłem wyprowadzić działanie IC 3525 Korzystając z tych danych, zaprojektowałem następujący obwód, który jest dość standardowy w swojej konfiguracji, zawiera funkcję wyłączania przy niskim poziomie baterii, a także wzmocnienie automatycznej regulacji mocy.



Poniższe wyjaśnienie przeprowadzi nas przez różne etapy obwodu, nauczmy się ich:

Jak widać na podanym schemacie, ICSG3525 jest ustawiony w swoim standardowym trybie generatora / oscylatora PWM, w którym częstotliwość oscylacji jest określana przez C1, R2 i P1.

P1 można dostosować w celu uzyskania dokładnych częstotliwości zgodnie z wymaganymi specyfikacjami aplikacji.

Zakres P1 wynosi od 100 Hz do 500 kHz, tutaj interesuje nas wartość 100 Hz, która ostatecznie zapewnia 50 Hz na dwóch wyjściach na pin # 11 i pin # 14.

Powyższe dwa wyjścia oscylują naprzemiennie w sposób push pull (biegun totemu), doprowadzając podłączone mosfety do nasycenia przy stałej częstotliwości - 50 Hz.

W odpowiedzi mosfety „pchają i wyciągają napięcie / prąd akumulatora przez dwa uzwojenia transformatora, co z kolei generuje wymagany prąd zmienny sieciowy na uzwojeniu wyjściowym transformatora.

Szczytowe napięcie generowane na wyjściu wynosi około 300 woltów, które należy dostosować do około 220 V RMS za pomocą dobrej jakości miernika RMS i regulując P2.

P2 faktycznie dostosowuje szerokość impulsów na pinie # 11 / # 14, co pomaga zapewnić wymaganą wartość RMS na wyjściu.

Ta cecha ułatwia kontrolowany PWM zmodyfikowany przebieg sinusoidalny na wyjściu.

Funkcja automatycznej regulacji napięcia wyjściowego

Ponieważ układ scalony ułatwia sterowanie wyprowadzeniami PWM, to wyprowadzenie to może zostać wykorzystane do umożliwienia automatycznej regulacji wyjścia systemu.

Pin nr 2 jest wejściem czujnikowym wewnętrznego wbudowanego wzmacniacza błędu Opamp, zwykle napięcie na tym pinie (bez inwersji) nie powinno domyślnie wzrosnąć powyżej znaku 5,1 V, ponieważ pin odwrócenia nr 1 jest wewnętrznie ustawiony na 5,1 V.

Dopóki pin # 2 znajduje się w określonym limicie napięcia, funkcja korekcji PWM pozostaje nieaktywna, jednak w momencie, gdy napięcie na pinie # 2 ma tendencję do wzrostu powyżej 5,1 V, impulsy wyjściowe są następnie zawężane w celu skorygowania i zrównoważenia odpowiednio napięcie wyjściowe.

Mały transformator czujnikowy TR2 jest tutaj używany do pobierania próbki napięcia wyjściowego, napięcie to jest odpowiednio prostowane i podawane do pinu nr 2 układu IC1.

P3 jest tak ustawione, że podawane napięcie pozostaje znacznie poniżej granicy 5,1 V, gdy napięcie wyjściowe RMS wynosi około 220 V. To ustawia funkcję automatycznej regulacji obwodu.

Teraz, jeśli z jakiegokolwiek powodu napięcie wyjściowe ma tendencję do wzrostu powyżej ustawionej wartości, aktywuje się funkcja korekcji PWM i napięcie zostaje zmniejszone.

Idealnie P3 powinno być ustawione tak, aby napięcie wyjściowe RMS było ustalone na 250V.

Jeśli więc powyższe napięcie spadnie poniżej 250V, korekcja PWM będzie próbowała je podciągnąć i odwrotnie, pomoże to uzyskać dwukierunkową regulację wyjścia,

Dokładne badanie pokaże, że włączenie R3, R4, P2 jest bez znaczenia, można je usunąć z obwodu. P3 może być używany wyłącznie do uzyskania zamierzonej kontroli PWM na wyjściu.

Funkcja wyczerpania baterii

Inną przydatną cechą tego obwodu jest możliwość odcięcia niskiego poziomu baterii.

Ponownie wprowadzenie to staje się możliwe dzięki wbudowanej funkcji wyłączania IC SG3525.

Pin # 10 układu scalonego zareaguje na dodatni sygnał i wyłączy wyjście do momentu zablokowania sygnału.

Wzmacniacz operacyjny 741 działa tutaj jako detektor niskiego napięcia.

P5 należy ustawić tak, aby wyjście 741 pozostawało logicznie niskie, dopóki napięcie akumulatora jest powyżej dolnego progu napięcia, może to wynosić 11,5 V. 11 V lub 10,5 zgodnie z preferencjami użytkownika, najlepiej nie mniej niż 11 V.

Po ustawieniu, jeśli napięcie akumulatora ma tendencję do spadania poniżej znaku niskiego napięcia, wyjście układu scalonego natychmiast staje się wysokie, aktywując funkcję wyłączania IC1, hamując dalszą utratę napięcia akumulatora.

Rezystor sprzężenia zwrotnego R9 i P4 zapewnia, że ​​położenie pozostanie zablokowane, nawet jeśli napięcie akumulatora ma tendencję do ponownego wzrostu do pewnych wyższych poziomów po aktywacji operacji wyłączania.

Lista części

Wszystkie rezystory mają moc 1/4 W 1% MFR. o ile nie zaznaczono inaczej.

  • R1, R7 = 22 Ohm
  • R2, R4, R8, R10 = 1K
  • R3 = 4K7
  • R5, R6 = 100 omów
  • R9 = 100 tys
  • C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
  • C2, C3, C4, C5 = 100nF
  • C6, C7 = 4,7 uF / 25 V.
  • P1 = 330 K.
  • P2 --- P5 = 10 tys. Presetów
  • T1, T2 = IRF540N
  • D1 ---- D6 = 1N4007
  • IC1 = SG 3525
  • IC2 = LM741
  • TR1 = 8-0-8V ..... prąd zgodnie z wymaganiami
  • TR2 = akumulator 0-9 V / 100 mA = 12 V / 25 do 100 Ah

Poziom niskiego poziomu naładowania akumulatora na powyższym schemacie można zmodyfikować w celu uzyskania lepszej odpowiedzi, jak pokazano na poniższym schemacie:

Tutaj widzimy, że pin3 opampa ma teraz własną sieć referencyjną wykorzystującą D6 i R11 i nie zależy od napięcia odniesienia z pinu 16 IC 3525.

Pin6 opampu wykorzystuje diodę Zenera w celu zatrzymania wszelkich wycieków, które mogłyby zakłócać pin10 SG3525 podczas jego normalnej pracy.

R11 = 10K
D6, D7 = diody Zenera, 3,3 V, 1/2 wata

Inny projekt z automatyczną korektą sprzężenia zwrotnego

Projekt obwodu nr 2:

W powyższej sekcji poznaliśmy podstawową wersję IC SG3525 zaprojektowaną do wytwarzania zmodyfikowanej fali sinusoidalnej, gdy jest używana w topologii falownika , a tej podstawowej konstrukcji nie można ulepszyć w celu wytworzenia czystej fali sinusoidalnej w jej typowym formacie.

Chociaż zmodyfikowane wyjście fali prostokątnej lub sinusoidalnej może być w porządku ze swoimi właściwościami RMS i rozsądnie odpowiednie do zasilania większości urządzeń elektronicznych, nigdy nie może dorównać jakości wyjściowemu falownikowi czystej fali sinusoidalnej.

Tutaj nauczymy się prostej metody, której można by użyć do ulepszenia dowolnego standardowego obwodu falownika SG3525 do postaci czysto sinusoidalnego odpowiednika.

W przypadku proponowanego ulepszenia podstawowym falownikiem SG3525 może być dowolny falownik o standardowej konstrukcji SG3525 skonfigurowany do wytwarzania zmodyfikowanego wyjścia PWM. Ta sekcja nie jest kluczowa i można wybrać dowolny preferowany wariant (w Internecie można znaleźć wiele z niewielkimi różnicami).

Omówiłem obszerny artykuł dotyczący jak przekonwertować falownik prostokątny na falownik sinusoidalny w jednym z moich wcześniejszych postów stosujemy tę samą zasadę do aktualizacji.

Jak przebiega konwersja z fali prostokątnej na falę sinusoidalną

Możesz być ciekawy, co dokładnie dzieje się w procesie konwersji, który przekształca sygnał wyjściowy w czystą falę sinusoidalną odpowiednią dla wszystkich wrażliwych obciążeń elektronicznych.

Odbywa się to w zasadzie poprzez optymalizację ostrych narastających i opadających impulsów fali prostokątnej w łagodnie wznoszącą się i opadającą falę. Odbywa się to poprzez cięcie lub łamanie wychodzących fal prostokątnych na kilka jednolitych kawałków.

W rzeczywistej fali sinusoidalnej kształt fali jest tworzony poprzez wykładniczy wzorzec wzrostu i spadku, w którym fala sinusoidalna stopniowo wznosi się i opada w trakcie swoich cykli.

W proponowanym pomyśle przebieg nie jest wykonywany wykładniczo, a raczej fale prostokątne są cięte na kawałki, które ostatecznie po przefiltrowaniu przyjmują kształt fali sinusoidalnej.

„Przerywanie” odbywa się poprzez podanie obliczonego PWM do bramek FET poprzez stopień buforowy BJT.

Typowy projekt obwodu do konwersji przebiegu SG3525 na czystą falę sinusoidalną pokazano poniżej. Ta konstrukcja jest w rzeczywistości uniwersalną konstrukcją, którą można zaimplementować do modernizacji wszystkich falowników prostokątnych w falowniki sinusoidalne.

Ostrzeżenie: Jeśli używasz SPWM jako wejścia, wymień dolny BC547 na BC557. Emitery połączą się ze stopniem buforowym, kolektorem do masy, podstawami do wejścia SPWM.

Jak widać na powyższym schemacie, dwa dolne tranzystory BC547 są wyzwalane przez zasilanie lub wejście PWM, co powoduje ich przełączanie zgodnie z cyklami pracy PWM WŁ. / WYŁ.

To z kolei szybko przełącza impulsy 50 Hz BC547 / BC557 pochodzące z pinów wyjściowych SG3525.

Powyższa operacja ostatecznie zmusza mosfety do włączania i wyłączania wiele razy dla każdego z cykli 50 / 60Hz i w konsekwencji wytwarza podobny przebieg na wyjściu podłączonego transformatora.

Korzystnie częstotliwość wejściowa PWM powinna być 4 razy większa niż podstawowa częstotliwość 50 lub 60 Hz. tak, że każdy cykl 50 / 60Hz jest podzielony na 4 lub 5 części i nie więcej niż to, co w przeciwnym razie mogłoby spowodować niepożądane harmoniczne i nagrzewanie mosfetu.

Obwód PWM

Sygnał wejściowy PWM dla wyżej wyjaśnionego projektu można uzyskać za pomocą dowolnego standardowa, stabilna konstrukcja IC 555 jak pokazano niżej:

IC 555 pwm z potencjometrem i 1N4148

To Obwód PWM oparty na IC 555 może być używany do dostarczania zoptymalizowanego PWM do baz tranzystorów BC547 w pierwszym projekcie tak, że wyjście z obwodu falownika SG3525 osiąga wartość RMS bliską wartości RMS czystej fali sinusoidalnej sieci.

Korzystanie z SPWM

Chociaż wyjaśniona powyżej koncepcja znacznie poprawiłaby zmodyfikowaną moc wyjściową fali prostokątnej typowego obwodu falownika SG3525, jeszcze lepszym podejściem mogłoby być zastosowanie Obwód generatora SPWM .


W tej koncepcji „przerywanie” każdego z impulsów fali prostokątnej jest realizowane poprzez proporcjonalnie zmieniające się cykle robocze PWM, a nie stały cykl roboczy.

Już omówiłem jak wygenerować SPWM za pomocą opamp ta sama teoria może być wykorzystana do zasilania stopnia sterownika dowolnego falownika prostokątnego.

Prosty obwód do generowania SPWM można zobaczyć poniżej:

generowanie modulacji szerokości impulsu sinusoidalnego lub SPWM z opamp

Korzystanie z IC 741 do przetwarzania SPWM

W tym projekcie widzimy standardowy wzmacniacz operacyjny IC 741, którego styki wejściowe są skonfigurowane z kilkoma źródłami fal trójkątnych, z których jeden jest znacznie szybszy pod względem częstotliwości niż drugi.

Fale trójkątne mogą być wytwarzane ze standardowego obwodu opartego na IC 556, okablowanego jako astable i kompaktor, jak pokazano poniżej:

CZĘSTOTLIWOŚĆ SZYBKICH FAL TRÓJKĄTNYCH POWINNA BYĆ OKOŁO 400 Hz, MOŻNA USTAWIĆ REGULUJĄC USTAWIENIE 50 k LUB WARTOŚĆ 1 nF KONDENSATORA

CZĘSTOTLIWOŚĆ FAL WOLNEGO TRÓJKĄTA MUSI BYĆ RÓWNA ŻĄDANEJ CZĘSTOTLIWOŚCI WYJŚCIOWEJ INWERTERA. TO MOŻE BYĆ 50 Hz LUB 60 Hz I RÓWNA CZĘSTOTLIWOŚCI STYCZNIA 4 SG3525

Jak widać na powyższych dwóch obrazach, szybkie fale trójkątne są uzyskiwane ze zwykłego astable IC 555.

Jednak powolne fale trójkątne są pozyskiwane przez IC 555 podłączony jak „generator fali prostokątnej na trójkąt”.

Fale kwadratowe lub prostokątne są pobierane z pinu nr 4 SG3525. Jest to ważne, ponieważ doskonale synchronizuje wyjście wzmacniacza operacyjnego 741 z częstotliwością 50 Hz obwodu SG3525. To z kolei tworzy poprawnie zwymiarowane zestawy SPWM na dwóch kanałach MOSFET.

Gdy ten zoptymalizowany PWM jest podawany do pierwszego projektu obwodu, na wyjściu z transformatora generowany jest dalszy ulepszony i łagodny przebieg sinusoidalny o właściwościach bardzo identycznych ze standardowym przebiegiem sinusoidalnym AC.

Jednak nawet w przypadku SPWM wartość RMS będzie musiała być wstępnie ustawiona prawidłowo, aby wytworzyć prawidłowe napięcie wyjściowe na wyjściu transformatora.

Po wdrożeniu można oczekiwać rzeczywistego równoważnika mocy sinusoidalnej z dowolnego projektu falownika SG3525 lub może pochodzić z dowolnego modelu falownika prostokątnego.

Jeśli masz więcej wątpliwości dotyczących obwodu falownika sinusoidalnego SG3525 z czystą falą sinusoidalną, możesz je wyrazić w komentarzach.

AKTUALIZACJA

Podstawowy przykładowy projekt stopnia oscylatora SG3525 można zobaczyć poniżej, ten projekt można zintegrować z opisanym powyżej etapem sinusoidalnym PWM BJT / mosfet w celu uzyskania wymaganej ulepszonej wersji projektu SG3525:

Prosta konfiguracja falownika IC SG3525

Kompletny schemat obwodu i układ PCB dla proponowanego obwodu falownika sinusoidalnego SG3525 z czystą falą sinusoidalną.

Dzięki uprzejmości: Ainsworth Lynch

Siekany falownik SG3525 wykorzystujący IC 555 Projekt PCB obwodu falownika SG3525

Projekt nr 3: Obwód falownika 3kva wykorzystujący układ scalony SG3525

W poprzednich akapitach szczegółowo omówiliśmy, w jaki sposób projekt SG3525 można przekształcić w efektywny projekt sinusoidalny, teraz omówmy, jak można zbudować prosty obwód falownika 2 kva za pomocą układu IC SG3525, który można łatwo zaktualizować do fali sinusoidalnej 10 kva poprzez zwiększenie bateria, mosfet i specyfikacje transformatora.

Podstawowy obwód jest zgodny z projektem przedstawionym przez pana Anasa Ahmada.

Wyjaśnienie dotyczące proponowanego obwodu falownika SG3525 2kva można zrozumieć na podstawie poniższej dyskusji:

witaj swagatam, skonstruowałem następujący 3kva 24V sinusoida zmodyfikowana falownikiem (użyłem 20 mosfet z rezystorem dołączonym do każdego, ponadto użyłem transformatora z kranu środkowego i użyłem SG3525 do oscylatora) .. teraz chcę przekształcić go w czystą falę sinusoidalną, proszę, jak mogę to zrobić?

Podstawowy schemat

Moja odpowiedź:

Cześć Anas,

najpierw wypróbuj podstawową konfigurację, jak wyjaśniono w tym artykule o falowniku SG3525, jeśli wszystko pójdzie dobrze, po tym możesz spróbować podłączyć więcej mosfetów równolegle .....

falownik pokazany na powyższym daigramie jest podstawowym projektem fali prostokątnej, aby przekształcić go w falę sinusoidalną należy postępować zgodnie z krokami wyjaśnionymi poniżej Końce bramki / rezystora mosfet muszą być skonfigurowane ze stopniem BJT i ​​należy podłączyć 555 IC PWM jak pokazano na poniższym schemacie:

SG3524 ze stopniem buforowym BJT

Odnośnie podłączania równoległych mosfetów

ok, mam 20 mosfetów (10 na przewodzie A, 10 na przewodzie B), więc muszę dołączyć 2 BJT do każdego mosfetu, to jest 40 BJT i ​​podobnie muszę podłączyć tylko 2 BJT wychodzące z PWM równolegle do 40 BJT ? Przepraszam, nowicjusz, po prostu próbuję odebrać.

Odpowiedź:
Nie, każde złącze emitera odpowiedniej pary BJT pomieści 10 mosfetów ... dlatego będziesz potrzebować tylko 4 BJT w sumie ....

Używanie BJT jako buforów

1. ok, jeśli mogę ci dobrze powiedzieć, skoro powiedziałeś 4 BJT, 2 na odprowadzeniu A, 2 na odprowadzeniu B, A następnie kolejne 2 BJT z wyjścia PWM, prawda?
2. Używam akumulatora 24 V, mam nadzieję, że nie ma żadnych modyfikacji zacisku kolektora BJT do akumulatora?
3. Muszę użyć rezystora zmiennego Od oscylatora do sterowania napięciem wejściowym do mosfetu, ale nie wiem, jak będę postępować z napięciem, które trafi do podstawy BJT w tym przypadku, co zrobię że chcę w końcu wysadzić BJT?

Tak, NPN / PNP BJT dla stopnia buforowego i dwa NPN ze sterownikiem PWM.
24 V nie zaszkodzi buforom BJT, ale upewnij się, że używasz 7812 do obniżenia do 12V dla stopni SG3525 i IC 555.

Potencjometrem IC 555 można użyć do regulacji napięcia wyjściowego z trafo i ustawić je na 220V. pamiętaj o swoim transformator musi mieć niższą wartość znamionową niż napięcie akumulatora dla uzyskania optymalnego napięcia na wyjściu. jeśli masz akumulator 24V, możesz użyć trafo 18-0-18V.

Lista części

Obwód IC SG3525
wszystkie rezystory 1/4 W 5% CFR, chyba że określono inaczej
10K - 6nos
150K - 1 nr
470 omów - 1 nr
presety 22K - 1 nr
preset 47K - 1 nr
Kondensatory
0.1uF Ceramika - 1no
IC = SG3525
Etap Mosfet / BJT
Wszystkie mosfety - IRF540 lub dowolny równoważny Rezystory bramkowe - 10 omów 1/4 wata (zalecane)
Wszystkie BJT NPN mają wartość = BC547
Wszystkie BJT PNP mają wartość = BC557
Wszystkie rezystory bazowe mają wielkość 10K - 4nos
IC 555 PWM Stage
1K = 1no 100K Pot - 1no
1N4148 Dioda = 2nos
Kondensatory 0.1uF Ceramiczne - 1nr
10nF Ceramika - 1 nr
Różne IC 7812 - 1 nr
Akumulator - Transformator 12V 0r 24V 100AH ​​zgodnie ze specyfikacją.

Prostsza alternatywa

Obwód falownika SG3525 o mocy 5000 W


Poprzedni: Zegar cyfrowy Arduino za pomocą modułu RTC Dalej: Naturalny środek odstraszający komary przy użyciu rezystora o dużej mocy