Invertersko vezje 500 W z polnilnikom baterij

V tem prispevku bomo izčrpno razpravljali o tem, kako zgraditi 500-vatno pretvorniško vezje z integriranim avtomatskim polnilnikom.

Nadalje v članku bomo izvedeli tudi, kako nadgraditi sistem za večje obremenitve in kako izboljšati OT v čisto sinusno različico.

Ta pretvornik moči 500 W pretvori 12 V DC ali 24 V DC iz svinčeve baterije v 220 V ali 120 V AC, ki se lahko uporablja za napajanje vseh vrst obremenitev, neposredno iz luči CFL, LED žarnic, ventilatorjev, grelnikov , motorji, črpalke, mešalniki, računalnik itd.

Osnovna zasnova

An pretvornik je lahko zasnovan na več različnih načinov, preprosto tako, da zamenjate stopnjo oscilatorja z drugo vrsto stopnje oscilatorja, kot je nastavljeno od uporabnika.

Oscilator je v bistvu an nestabilen multivibrator ki bi lahko uporabljali IC ali tranzistorje.

Čeprav je nihajni oscilator mogoče oblikovati na različne načine, bomo tukaj uporabili možnost IC 4047, saj je vsestranski, natančen in specializiran nestabilen čip, zasnovan posebej za aplikacije, kot so investitorji.

Uporaba IC 4047

Izdelava katerega koli pretvornika z uporabo IC 4047 je verjetno najbolj priporočljiva možnost zaradi visoke natančnosti in berljivosti IC. Naprava je vsestranski oscilator IC, ki zagotavlja dvojni izvlečni ali flip flop izhod na svojih pin10 in pin11, ter tudi en kvadratni izhod na pin13.

OSNOVNI KROG

Osnovni pretvornik 500 W z izhodom kvadratnega vala je lahko tako enostavno zgraditi kot zgoraj. Če ga želimo nadgraditi s polnilnikom baterij, bomo morda morali uporabiti polnilni transformator, ki je ustrezno ocenjen v skladu s specifikacijami akumulatorja.

Preden se naučimo konfiguracije polnilnika, se najprej seznanimo s specifikacijami baterij, ki so potrebne za ta projekt.

Iz enega od naših prejšnjih prispevkov vemo, da bi morala biti ustreznejša hitrost polnjenja in praznjenja svinčeve baterije v 0,1C ali pri napajalnem toku, ki je 10-krat manjši od Ah Ah. To pomeni, da bi lahko baterijo Ah izračunali na naslednji način za najmanj 7 ur nazaj pri obremenitvi 500 W

Obratovalni tok, potreben za obremenitev 500 W iz 12V baterije, bo približno 500/12 = 41 amperov

Ta 41 amperov mora trajati 7 ur, kar pomeni, da mora biti baterija Ah = 41 x 7 = 287 Ah. V resničnem življenju pa mora to znašati vsaj 350 Ah.

Pri 24 V akumulatorju se to lahko zmanjša na 50% manj pri 200 Ah. Ravno zato je vedno priporočljiva višja obratovalna napetost, saj je moč pretvornika na višji strani.

Uporaba 24 V baterije

Da bi bili baterija in velikost transformatorja manjši, kabli pa tanjši, boste morda želeli uporabiti 24 V baterijo za delovanje v predlagani izvedbi 500 vatov.

Osnovna zasnova bi ostala takšna kot je, razen a 7812 IC dodan v vezje IC 4047, kot je prikazano spodaj:

Shematski diagram

Polnilec baterij

Da bi bila zasnova preprosta, a učinkovita, sem se izognil uporabi samodejni izklop polnilca baterij in zagotovili, da se za delovanje pretvornika in polnilnika uporablja en sam skupni transformator.

Celoten diagram vezja za predlagani pretvornik 500 vatov s polnilnikom baterij si lahko ogledate spodaj:

Isti koncept je že podrobno obravnavan v enem od drugih povezanih prispevkov, na katere se lahko obrnete za dodatne informacije.

V osnovi pretvornik uporablja isti transformator za polnjenje baterije in za pretvorbo moči akumulatorja v izhod 220 V AC. Operacija se izvaja prek omrežja za preklop releja, ki izmenično spreminja navitje transformatorja v način polnjenja in način pretvornika.

Kako deluje

Kadar omrežni omrežni napajalnik ni na voljo, so relejski kontakti nameščeni na svojih N / C točkah (običajno zaprti). To poveže odtoke MOSFET-jev s primarnim transformatorjem, naprave ali obremenitev pa s sekundarnim transformatorjem.

Enota preide v način pretvornika in začne iz akumulatorja proizvajati potrebnih 220 V AC ali 120 V AC.

Relejske tuljave se napajajo iz preproste surove brez transformatorskega (kapacitivnega) napajalnega vezja z uporabo padajočega kondenzatorja 2uF / 400V.

Napajanja ni treba stabilizirati ali dobro regulirati, ker je obremenitev v obliki relejskih tuljav, ki so precej težke in zlahka prenesejo prenapetostni vklop iz kondenzatorja 2uF.

Tuljava za rele RL1, ki krmili omrežno stran transformatorja, je vidna povezana pred blokirno diodo, tuljava RL2, ki krmili MOSFET stran, pa je nameščena za diodo in vzporedno z velikim kondenzatorjem.

To se namerno naredi za ustvarjanje majhnega učinka zakasnitve za RL2 ali za zagotovitev, da se RL1 vklopi in izklopi pred RL2. To je zaradi varnostnih razlogov in za zagotovitev, da MOSFET-ji nikoli niso izpostavljeni povratnemu napajanju, kadar se rele iz načina pretvornika preklopi v način polnjenja.

Predlogi za varnost

Kot vemo, v katerem koli pretvorniškem vezju transformator deluje kot velika induktivna obremenitev. Ko se tako močna induktivna obremenitev preklopi s frekvenco, bo zagotovo ustvaril ogromno količino tokovnih konic, ki so lahko potencialno nevarne za občutljivo elektroniko in vključene IC.

Za zagotovitev ustrezne varnosti elektronske stopnje je morda pomembno spremeniti odsek 7812 na naslednji način:

Za 12V aplikacijo lahko zgornje vezje za zaščito pred konicami zmanjšate na naslednjo različico:

Baterija, MOSFET in transformator določajo moč

O tem smo že večkrat razpravljali v različnih objavah, da so transformator, baterija in ocene MOSFET tisti, ki dejansko določajo, koliko moči lahko pretvornik proizvede.

O izračunih baterije smo že govorili v prejšnjih odstavkih, zdaj pa poglejmo, kako transformator lahko izračunamo za dopolnitev zahtevane izhodne moči.

Pravzaprav je zelo preprosto. Ker naj bi bila napetost 24 V in moč 500 vatov, delitev 500 z 24 daje 20,83 amperov. To pomeni, da mora biti moč ojačevalnika transformatorja nad 21 amperov, po možnosti do 25 amperov.

Ker pa uporabljamo isti transformator tako za polnilni kot za pretvorniški način, moramo napetost izbrati tako, da optimalno ustreza obema operacijama.

Zdi se, da je 20–20–20 V za primarno stran dober kompromis, pravzaprav je to idealna ocena za celotno delovanje pretvornika v obeh načinih.

Ker se za polnjenje akumulatorja uporablja le polovično navitje, lahko 20 V efektivno moč transformatorja s pomočjo pripadajočega filtrirnega kondenzatorja, priključenega na akumulator, doseže 20 x 1,41 = 28,2 V enosmernega toka čez baterijo. terminali. Ta napetost bo akumulator polnila z dobro hitrostjo in s pravilno hitrostjo.

V načinu pretvornika, ko je baterija približno 26 V, bo izhod pretvornika lahko na 24/26 = 220 / Out

Izhod = 238 V

To je videti zdravo, medtem ko je baterija optimalno napolnjena, in tudi če baterija pade na 23 V, lahko pričakujemo, da bo izhod ohranil zdravih 210 V

Izračun MOSFET-a : MOSFET-ji v bistvu delujejo kot stikala, ki med preklapljanjem nazivne količine toka ne smejo goreti in se prav tako ne smejo segrevati zaradi povečane odpornosti na preklopne tokove.

Da bi zadostili zgornjim vidikom, moramo poskrbeti, da je trenutna zmogljivost obdelave ali ID-specifikacija MOSFET-a večja od 25 amperov za naš 500-vatni pretvornik. Da bi preprečili visoko razpršitev in neučinkovito preklapljanje, morajo biti specifikacije RDSon MOSFET-a čim nižje.

Naprava, prikazana na diagramu, je IRF3205 , ki ima ID 110 amp in RDSon 8 miliom (0,008 ohmov), kar je v resnici videti precej impresivno in popolnoma primerno za ta projekt pretvornika.

Seznam delov

Za izdelavo zgoraj navedenega pretvornika 500 vatov s polnilnikom baterij boste potrebovali naslednji opis materiala:

• IC 4047 = 1
• Upori
• 56K = 1
• 10 ohmov = 2
• Kondenzator 0,1uF = 1
• Kondenzator 4700uF / 50 V = 1 (na terminalih akumulatorja)
• MOSFET-ji IRF3205 = 2
• Dioda 20 amp = 1
• Hladilnik za MOSFET-e = Large Finned Type
• Blokiranje diode prek MOSFET-ov odtok / vir = 1N5402 (Prosimo, povežite jih čez odtok / vir vsakega MOSFET-a za dodatno zaščito pred povratnim EMF iz primarnega transformatorja. Katoda bo šla na odtočni zatič.
• Rele DPDT 40 amp = 2 št

Nadgradnja na spremenjeni pretvornik sinewave

Zgoraj obravnavano različico kvadratnih valov je mogoče učinkovito pretvoriti v spremenjeni sinusni val Pretvorniško vezje 500 W z veliko izboljšano izhodno valovno obliko.

Za to uporabljamo starost IC 555 in IC 741 kombinacija za izdelavo predvidene sinusne valovne oblike.

Celotno vezje s polnilnikom je spodaj:

Zamisel je enaka, kot je bila uporabljena pri nekaterih drugih izvedbah sinewave pretvornikov na tej spletni strani. Vrata močnostnih MOSFET-ov je treba prerezati z izračunanim SPWM, tako da se replicirani visokotlačni SPWM niha čez potisno navitje primarnega transformatorja.

IC 741 se uporablja kot primerjalnik, ki primerja dva trikotna vala na svojih dveh vhodih. Počasen osnovni trikotni val je pridobljen iz zatiča IC 4047 Ct, medtem ko hitri trikotni val izhaja iz zunanje stabilne stopnje IC 555. Rezultat je izračunani SPWM na pin6 IC 741. Ta SPWM je sesekljan na vratih močnostnih MOSFET-jev, ki jih transformator preklaplja na isti frekvenci SPWM.

Rezultat tega je sekundarna stran s čisto sinusno valovno močjo (po nekaj filtraciji).

Celotna zasnova mostu

Celotna različica mostu za zgornji koncept je lahko zgrajena z uporabo spodnje konfiguracije:

Zaradi enostavnosti samodejni izklop akumulatorja ni vključen, zato je priporočljivo, da napajanje izklopite takoj, ko napetost akumulatorja doseže poln nivo napolnjenosti. Lahko pa dodate ustrezno žarnica z žarilno nitko v seriji s polnilno pozitivno črto baterije, da zagotovite varno polnjenje baterije.

Če imate vprašanja ali dvome glede zgornjega koncepta, je spodnje polje za komentar samo vaše.