Naj bo to 1KVA (1000 vatov) pretvornik s čistim sinusnim valom

Tukaj je razloženo razmeroma preprosto vezje pretvornika s čistim sinusnim valom z ojačevalnikom signala in močnostnim transformatorjem.

Kot je razvidno iz prvega diagrama spodaj, je konfiguracija preprost MOSFET, zasnovan za ojačanje toka pri +/- 60 V, tako da priključeni transformator ustreza ustvarjeni zahtevani izhodni moči 1kva.

Delovanje vezja

Q1, Q2 tvorijo začetno stopnjo diferenčnega ojačevalnika, ki na svojem vhodu ustrezno dvigne sinusni signal 1vpp na raven, ki postane primerna za zagon gonilne stopnje, sestavljene iz Q3, Q4, Q5.

Ta stopnja dodatno dvigne napetost tako, da postane zadostna za pogon MOSFET-ov.

MOSFETI so prav tako oblikovani v obliki push pull, ki učinkovito premeša celotnih 60 voltov čez navitja transformatorja 50-krat na sekundo, tako da izhod transformatorja ustvari predvidenih 1000 W izmeničnega toka na omrežni ravni.

Vsak par je odgovoren za obdelavo 100 vatov moči, vseh 10 parov pa v transformator odvrže 1000 vatov.

Za pridobitev predvidenega izhoda iz čistega sinusnega vala je potreben ustrezen sinusni vhod, ki se izpolni s pomočjo preprostega vezja generatorja sinusnih valov.

Sestavljen je iz nekaj opampov in nekaj drugih pasivnih delov. Delovati mora z napetostmi med 5 in 12. Ta napetost mora biti primerno izpeljana iz ene od baterij, ki so vgrajene za pogon pretvorniškega vezja.

Pretvornik poganja napetost +/- 60 voltov, kar znaša 120 V enosmernega toka.

To veliko napetost dobimo tako, da damo 10 št. 12-voltnih baterij v seriji.

Vezje generatorja sinusnih valov

Spodnji diagram prikazuje preprosto vezje generatorja sinusnih valov, ki ga lahko uporabimo za pogon zgornjega pretvorniškega vezja, ker pa je izhod tega generatorja po naravi eksponenten, lahko povzroči veliko ogrevanje MOSFET-ov.

Boljša možnost bi bila vključitev vezja na osnovi PWM, ki bi zgornjemu vezju dobavilo ustrezno optimizirane PWM impulze, enakovredne standardnemu sinusnemu signalu.

V naslednjem diagramu je omenjeno tudi vezje PWM, ki uporablja IC555, ki se lahko uporablja za sprožitev zgornjega vezja pretvornika 1000 W.

Seznam delov za vezje generatorja sinusov

Vsi upori so 1/8 vata, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 za 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 za 60Hz),
R9 = 20K
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (DVA 1µF V VZPOREDNEM)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072

Seznam delov za pretvornik

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Vsi M-kanali N-kanala so = K1058

Vsi MF-kanali P-kanala so = J162

Transformator = 0-60V / 1000 vatov / izhod 110 / 220volts 50Hz / 60Hz

Predlagani pretvornik 1 kva, o katerem smo razpravljali v zgornjih oddelkih, je mogoče veliko poenostaviti in zmanjšati, kot je navedeno v naslednji zasnovi:

Kako povezati baterije

Diagram prikazuje tudi način priključitve baterije in napajalne povezave za sinusni val ali stopnje PWM oscilatorja.

Tu so bili uporabljeni le štirje MOSFET-i, ki bi lahko bili IRF4905 za p-kanal in IRF2907 za n-kanal.

Izvedite zasnovo vezja pretvornika 1 kva z 50 Hz sinusnim oscilatorjem

V zgornjem poglavju smo se naučili popolne zasnove mostu, pri kateri sta dve bateriji vključeni za doseganje zahtevane moči 1kva. Zdaj pa raziščimo, kako je mogoče izdelati celotno zasnovo mostu z uporabo 4-kanalnega MOSFET-a in uporabo ene same baterije.

Naslednji odsek prikazuje, kako je mogoče zgraditi polno mostno pretvorniško vezje 1 KVA z uporabo brez zapletenih omrežij ali čipov za visoke stranske gonilnike.

Uporaba Arduina

Zgoraj razloženo vezje pretvornika 1kva sinewave je mogoče voditi tudi skozi Arduino za doseganje skoraj popolnega izhoda sinusnega vala.

Popoln diagram vezja, ki temelji na Arduinu, si lahko ogledate spodaj:

Koda programa je navedena spodaj:

//code modified for improvement from http://forum.arduino.cc/index.php?topic=8563.0
//connect pin 9 -> 10k Ohm + (series with)100nF ceramic cap -> GND, tap the sinewave signal from the point at between the resistor and cap.
float wav1[3]//0 frequency, 1 unscaled amplitude, 2 is final amplitude
int average
const int Pin = 9
float time
float percentage
float templitude
float offset = 2.5 // default value 2.5 volt as operating range voltage is 0~5V
float minOutputScale = 0.0
float maxOutputScale = 5.0
const int resolution = 1 //this determines the update speed. A lower number means a higher refresh rate.
const float pi = 3.14159
void setup()
wav1[0] = 50 //frequency of the sine wave
wav1[1] = 2.5 // 0V - 2.5V amplitude (Max amplitude + offset) value must not exceed the 'maxOutputScale'
TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000
void loop() {
time = micros()% 1000000
percentage = time / 1000000
templitude = sin(((percentage) * wav1[0]) * 2 * pi)
wav1[2] = (templitude * wav1[1]) + offset //shift the origin of sinewave with offset.
average = mapf(wav1[2],minOutputScale,maxOutputScale,0,255)
analogWrite(9, average)//set output 'voltage'
delayMicroseconds(resolution)//this is to give the micro time to set the 'voltage'
}
// function to map float number with integer scale - courtesy of other developers.
long mapf(float x, float in_min, float in_max, long out_min, long out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
}

Koncept pretvornika Full Bridge

Voziti celotno mostno omrežje MOSFET s 4 N-kanalnimi MOSFET-ji ni nikoli enostavno, temveč zahteva razmeroma zapleteno vezje, ki vključuje zapletena omrežja visokih stranskih gonilnikov.

Če preučite naslednje vezje, ki sem ga razvil jaz, boste odkrili, da navsezadnje ni tako težko načrtovati takšnih omrežij in ga je mogoče izvesti tudi z običajnimi komponentami.

Koncept bomo preučili s pomočjo prikazanega vezja, ki je v obliki spremenjenega vezja pretvornika 1 kva, ki uporablja 4 N-kanalne MOSFET-ove.

Kot vsi vemo, ko so v NF vključeni 4 M-kanali M-kanalov H-bridge omrežje , zagonsko omrežje postane nujno za vožnjo po visoki strani ali zgornjih dveh mosfet-ih, katerih odtoki so povezani z visoko stranjo ali akumulatorjem (+) ali pozitivnim elementom dane oskrbe.

V predlagani zasnovi se mreža za zagonsko oblikovanje oblikuje s pomočjo šestih vrat NOT in nekaj drugih pasivnih komponent.

Izhod vrat NOT, ki so konfigurirani kot vmesni pomnilniki, generirajo dvakrat več napetosti od obsega napajanja, kar pomeni, da če je napajanje 12 V, izhodi vrat NOT ustvarijo okoli 22 V.

Ta stopnjevana napetost se uporablja na vratih visokih stranskih MOSFET-ov prek emiterskih izhodov dveh ustreznih NPN tranzistorjev.

Ker je treba te tranzistorje preklopiti tako, da diagonalno nasprotni MOSF-ji vodijo hkrati, medtem ko diagonalno seznanjeni MOSFET-ji na obeh krakih mostu delujejo izmenično.

S to funkcijo se učinkovito ukvarja sekvenčni izhod visokega generatorja IC 4017, ki se tehnično imenuje Johnsonova razdelitev z 10 števci / delilnikom IC.

Mreža za zagon

Pogonska frekvenca za zgoraj navedeni IC izhaja iz samega zagonskega omrežja, da se izognemo potrebi po stopnji zunanjega oscilatorja.

Frekvenco zagonskega omrežja je treba prilagoditi tako, da se izhodna frekvenca transformatorja optimizira na zahtevano stopnjo 50 ali 60 Hz v skladu z zahtevanimi specifikacijami.

Med zaporednim zaporedjem izhodi IC 4017 sprožijo priključene mosfet-ove, ki ustrezno ustvarijo potisni učinek na pritrjenem navitju transformatorja, ki aktivira delovanje pretvornika.

Tranzistor PNP, ki ga lahko vidimo pritrjen z NPN-tranzistorji, zagotavlja, da se kapacitivnost vrat mosfetov učinkovito izprazni v času akcije, da se omogoči učinkovito delovanje celotnega sistema.

Pinout povezave na MOSFET-je lahko spreminjate in spreminjate glede na posamezne nastavitve, to lahko zahteva tudi vključitev ponastavitve PIN # 15 povezave.

Slike valovnih oblik

Zgornji dizajn je preizkusil in preveril g. Robin Peter, eden od navdušenih ljubiteljev in sodelavec tega spletnega dnevnika, med preskusom pa je posnel naslednje slike valov.