Vezje pretvornika s čistim sinusnim valom z uporabo IC 4047

Zelo učinkovito vezje pretvornika s čistim sinusnim valom je mogoče izdelati z uporabo IC 4047 in nekaj IC 555 skupaj z nekaj drugimi pasivnimi komponentami. Naučimo se podrobnosti spodaj.

Koncept vezja

V prejšnjem prispevku smo razpravljali o glavnem specifikacije in podatkovni list IC 4047 kjer smo izvedeli, kako je IC mogoče konfigurirati v preprosto pretvorniško vezje, ne da bi vključevali zunanje oscilatorno vezje.

V tem članku nadaljujemo z oblikovanjem malo naprej in se naučimo, kako ga je mogoče izboljšati v vezje pretvornika s čistim sinusnim valom z uporabo nekaj dodatnih IC 555 skupaj z obstoječo IC 4047.

Odsek IC 4047 ostaja v bistvu enak in je konfiguriran v običajnem načinu prostega delovanja multivibratorja, njegova izhodna moč pa je razširjena s stopnjo MOSFET / transformatorja za zahtevanih 12 V v omrežno pretvorbo.

Kako deluje IC 4047

IC 4047 generira običajne kvadratne valove na povezane mosfet-e, ki ustvarjajo omrežni izhod na sekundaru transformatorja, ki je prav tako v obliki kvadratnega vala AC.

Integracija dveh 555 IC v zgornjo stopnjo popolnoma spremeni izhod v čisti sinusni AC. Naslednja razlaga razkriva skrivnost delovanja IC555 zgoraj.

Sklicujoč se na spodnje prikazano vezje IC 4047 s čistim sinusnim valovom (ki sem ga zasnoval), lahko vidimo dve enaki stopnji IC 555, pri čemer levi del deluje kot tokovno krmiljen žagasti generator, desni del pa kot trenutno nadzorovan PWM generator .

Sprožitev obeh 555 IC-jev izhaja iz izhoda oscilatorja, ki je na voljo preko noga št. 13 IC 4047. Ta frekvenca bi bila 100 Hz, če je pretvornik namenjen za delovanje 50 Hz, in 120 Hz za aplikacije 60 Hz.

Uporaba IC 555 za generacijo PWM

Levi odsek 555 generira konstanten žagast val skozi svoj kondenzator, ki se napaja na modulacijski vhod IC2 555, kjer se ta žagasti signal primerja z visokofrekvenčnim signalom iz zatiča 3 IC1 555 in na zatiču št. 3 od 555 IC2.

Zgornji PWM se neposredno nanaša na vrata mosfetov. tako da se kvadratni impulzi, ustvarjeni skozi pin10 / 11 IC4047, sesekljajo in 'izrezljajo' v skladu z uporabljenimi PWM-ji.

Posledični izhod transformatorja povzroči tudi povečanje čistega sinusnega vala na sekundarnem izhodu omrežja transformatorja.

Formula za izračun R1, C1 je podana v tem članku, ki nam govori tudi o podrobnostih pinout-a IC 4047

Za stopnjo NE555 lahko C izberete blizu 1uF in R kot 1K.

Predpostavljena izhodna valovna oblika

Več informacij o uporabi IC 555 za generiranje PWM

Zgornji zasnovi bi lahko dodali RMS prilagoditev z uvedbo ločilnega omrežja delilnika napetosti na pin5 in vhodu trikotnika, kot je prikazano spodaj, zasnova vključuje tudi vmesne tranzistorje za izboljšanje vedenja MOSFET-a

Zgoraj zasnovo čistega sinusnega pretvornika je uspešno preizkusil gospod Arun Dev, ki je eden od navdušenih bralcev tega spletnega dnevnika in intenziven elektronski hobi. Naslednje slike, ki jih je poslal, dokazujejo njegovo prizadevanje za isto.

Več povratnih informacij

Navdihujoč odgovor g. Aruna glede zgornjih rezultatov pretvornika IC 4047:

Po zaključku tega kroga je bil rezultat neverjeten. Polno moč dobim pri 100 W žarnici. Nisem mogel verjeti svojim očem.

Edina razlika, ki sem jo naredil pri tej zasnovi, je bila zamenjava 180 K v drugem 555 z loncem 220 K za natančno nastavitev frekvenc.

Tokrat je bil rezultat ploden v vseh pogledih ... Pri nastavljanju lonca bi lahko v žarnici dobil moteč ne-utripajoč polni varen sij, prav tako priključen transformator 230/15 V, ko je obremenitev dala frekvenco med 50 in 60 (recimo 52 Hz).

Lonec je bil nežno nastavljen, da je dobil visokofrekvenčni (recimo 2 Khz) izhod iz zatiča # 3 drugega ic 555. Odsek CD4047 je bil bolje kalibriran, da je na obeh izhodnih terminalih dobil 52 Hz ....

Prav tako se soočam s preprostim problemom. V izhodni fazi sem uporabil MRS-je ​​IRF3205. Pozabil sem priključiti varnostne diode na odtočne sponke vsakega MOSFET-a ...

Torej, ko sem poskusil vzporedno z dano obremenitvijo povezati drugo obremenitev (recimo namizni ventilator) (100 W žarnica), se je žarnica žarnice tudi hitrost ventilatorja nekoliko zmanjšala in eden od MOSFET-ov je prepihal zaradi odsotnost diode.

Zgornje vezje pretvornika s sinusnimi valovi 4047 je uspešno preizkusil tudi g. Daniel Adusie (biannz), ki je redni obiskovalec tega spletnega dnevnika, in priden elektronski navdušenec. Tu so slike, ki jih je poslal za potrditev rezultatov:

Izhod žaginega valovnega osciloskopa

Osvetlitev 100 W testne žarnice

Naslednje slike prikazujejo spremenjene valovne oblike na izhodu transformatorja, kot jih je zajel g. Daniel Adusie po priključitvi kondenzatorja 0,22uF / 400V in ustrezne obremenitve.

Valovne oblike so nekoliko trapezoidne in so veliko boljše od kvadratnega vala, kar jasno kaže impresivne učinke obdelave PWM, ustvarjene v stopnjah IC555.

Valovne oblike bi lahko verjetno še dodatno zgladili z dodajanjem induktorja skupaj s kondenzatorjem.

Prikaz sledi Sinewave Oscilloscope po filtraciji PWM

Zanimive povratne informacije je prejel gospod Johnson Isaac, ki je eden od predanih bralcev tega spletnega dnevnika:

Dober dan
V svojem prispevku, pretvornik čistega sinusnega vala z uporabo 4047, ste v drugi stopnji I.c (ic.1) uporabili 100 ohmski upor med pinoma 7 in 6.,
Je to pravilno? Včasih mislim, da bi moral imeti nestabilni multivibrator, ki uporablja 555-polno konfiguracijo, 100 ohmov med pinoma 7 in 6. Poleg tega bi morala biti spremenljivka 180k med nožicami 8 (+) in pin 7. Pls preverila povezavo pinov in me popravila. Ker včasih niha, včasih pa tudi ne. Hvala,
Isaac Johnson

Reševanje težave z vezjem:

Po mojem mnenju lahko za boljši odziv poskusite priključiti dodaten 1k upor na zunanji konec 100 ohmov in pin6 / 2 IC1

Johnson:

Najlepša hvala za vaš odgovor. Pravzaprav sem zgradil pretvornik, ki ste ga navedli v svojem blogu, in je deloval.

Čeprav nimam osciloskopa za opazovanje izhodne valovne oblike, toda bralci stavim, da je dober, ker je uporabljal fluorescenčno cevno žarnico, v kateri se noben spremenjen ali pwm pretvornik ne more vklopiti.

Oglejte si sliko, gospod. Toda moj izziv je zdaj, ko dodam obremenitev, izhod včasih utripa. Ampak vesel sem svojega sinusnega vala.

Preprostejše možnosti

Naslednji koncept obravnava precej preprostejši način spreminjanja običajnega pretvornika kvadratnih valov z uporabo IC 4047 v pretvornik sinusnega vala s pomočjo PWM tehnologije. Idejo je zahteval gospod Philip

Tehnične specifikacije

Upam, da me ne bo motilo, vendar potrebujem nekaj nasvetov s spremenjenim pretvornikom sinusnega vala, ki ga nadzorujem s PWM, zato želim poiskati vaše strokovno mnenje.

Ta preprosta zasnova je okvirna, še je nisem implementiral, vendar bi rad, da si jo ogledate in mi poveste, kaj mislite.

Prav tako želim, da pomagate odgovoriti na nekatera vprašanja, na katera nisem uspel najti odgovorov.

V svojo odločitev sem si dovolil priložiti sliko kvazi blokovnega diagrama mojega okvirnega načrta.

Prosim, pomagajte mi. V diagramu je IC CD4047 v pretvorniku je odgovoren za generiranje kvadratnih valovnih impulzov pri 50 Hz, ki se bodo uporabljali za izmenično vklop MOSFET-ov Q1 in Q2.

Vezje PWM bo temeljilo na IC NE555, njegov izhod pa bo uporabljen na vratih Q3, tako da bo Q3 zagotavljal PWM. Poleg tega imam še dve vprašanji.

Najprej lahko uporabim kvadratne valove za impulze PWM? Drugič, kakšno je razmerje med frekvenco PWM in frekvenco napajanja? Katero frekvenco PWM naj uporabim za 50Hz pretvorniški izhod?

Upam, da je ta zasnova izvedljiva, mislim, da je izvedljiva, vendar želim vaše strokovno mnenje, preden za izvedbo zasnove namenim omejena sredstva.

Veselimo se zaslišanja, gospod!

Lep pozdrav, Philip

Reševanje zahteve za vezje

Konfiguracija, prikazana na drugi sliki, bi delovala, vendar le, če bi mosfet PWM osrednje pipe tapnil z p-kanalni MOSFET .

Odsek PWM je treba sestaviti, kot je razloženo v tem članku:

PWM pretvori ravne kvadratne valove v modificirane kvadratne valove, tako da jih seseklja na manjše izračunane odseke, tako da se celotni efektivni efekt valovne oblike čim bolj približa dejanskemu sinusnemu kolegu, hkrati pa ohrani najvišjo raven dejanskega vhoda kvadratnega vala . Koncept se lahko podrobno naučimo tukaj:

Vendar zgornja preobrazba ne pomaga odpraviti harmonike.

Frekvenca PWM bo vedno v obliki sesekljanih kvadratnih valov.

Frekvenca PWM ni pomembna in je lahko katere koli visoke vrednosti, po možnosti v kHz.