În această postare discutăm despre construirea unui circuit invertor de 5000 de wați care încorporează un transformator cu miez de ferită și, prin urmare, este extrem de compact decât omologii convenționali cu miez de fier.

Diagramă bloc

Vă rugăm să rețineți că puteți converti acest invertor cu miez de ferită la orice putere dorită, chiar de la 100 wați la 5 kva sau conform propriilor preferințe.

Înțelegerea diagramei bloc de mai sus este destul de simplă:

DC-ul de intrare care ar putea fi printr-o baterie de 12V, 24V sau 48V sau un panou solar se aplică unui invertor pe bază de ferită, care îl convertește într-o ieșire de înaltă frecvență de 220V AC, la aproximativ 50 kHz.

Dar, deoarece frecvența de 50 kHz poate să nu fie potrivită pentru electrocasnicele noastre, trebuie să convertim această frecvență de înaltă frecvență alternativă în 50 Hz / 220V sau 120V AC / 60Hz necesară.

Acest lucru este implementat printr-un stadiu invertor cu punte H, care convertește această frecvență înaltă în ieșire în 220V AC dorit.

Cu toate acestea, pentru aceasta, etapa H-bridge ar avea nevoie de o valoare de vârf a 220V RMS, care este în jur de 310V DC.

Acest lucru se realizează utilizând o etapă de redresare a punții, care convertește frecvența înaltă 220V în 310 V c.c.

În cele din urmă, această tensiune a magistralei de 310 V DC este reconvertită în 220 V 50 Hz folosind podul H.

De asemenea, putem vedea o etapă de oscilator de 50 Hz alimentată de aceeași sursă de curent continuu. Acest oscilator este de fapt opțional și poate fi necesar pentru circuitele H-bridge care nu au propriul oscilator. De exemplu, dacă folosim o punte H bazată pe tranzistoare, atunci este posibil să avem nevoie de această etapă a oscilatorului pentru a opera mosfetele laterale înalte și joase în consecință.

ACTUALIZAȚI: Poate doriți să treceți direct la noua versiune actualizată ' PROIECTARE SIMPLIFICATĂ ', aproape de partea de jos a acestui articol, care explică o tehnică într-un singur pas pentru obținerea unei ieșiri fără undă sinusoidală de 5 kva în loc să treacă printr-un proces complex în doi pași, așa cum este discutat în conceptele de mai jos:

Un design simplu de invertor de ferită

Înainte de a învăța versiunea de 5kva, iată un design de circuit mai simplu pentru noii veniți. Acest circuit nu folosește niciun driver IC specializat, mai degrabă funcționează doar cu MOSFET-uri cu canal n și un etapa de bootstrapping.

Schema completă a circuitului poate fi observată mai jos:

Proiectare simplă a invertorului de ferită

400V, 10 amp MOSFET IRF740 Specificații

În circuitul inversor de ferită de 12V până la 220V AC de mai sus, putem vedea un modul convertizor de 12V la 310V DC gata pregătit. Aceasta înseamnă că nu trebuie să faceți un transformator complex pe bază de miez de ferită. Pentru noii utilizatori, acest design poate fi foarte benefic, deoarece pot construi rapid acest invertor fără a depinde de calcule complexe și selecții de miez de ferită.

Cerințe preliminare de proiectare de 5 kva

Mai întâi trebuie să găsiți o sursă de alimentare de 60V DC pentru alimentarea circuitului invertor de 5kVA propus. Intenția este de a proiecta un invertor de comutare care să convertească tensiunea continuă de 60V la 310V mai mare la un curent redus.

Topologia urmată în acest scenariu este topologia push-pull care folosește transformatorul pe raportul 5:18. Pentru reglarea tensiunii de care este posibil să aveți nevoie și limita de curent - toate sunt alimentate de o sursă de tensiune de intrare. De asemenea, în același ritm, invertorul accelerează curentul permis.

Când vine vorba de o sursă de intrare de 20A, este posibil să obțineți 2 - 5A. Cu toate acestea, tensiunea de ieșire de vârf a acestui invertor de 5kva este de aproximativ 310V.

Specificații despre transformatorul de ferită și Mosfet

În ceea ce privește arhitectura, transformatorul Tr1 are 5 + 5 spire primare și 18 pentru secundare. Pentru comutare, este posibil să utilizați 4 + 4 MOSFET (tip IXFH50N20 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF). De asemenea, sunteți liber să utilizați MOSFET de orice tensiune cu Uds 200V (150V) împreună cu rezistența conductivă minimă. rezistența la poartă utilizată și eficiența sa în viteză și capacitate trebuie să fie excelente.

Secțiunea de ferită Tr1 este construită în jurul feritei de 15x15 mm c. Inductorul L1 este proiectat folosind cinci inele de pulbere de fier care pot fi înfășurate ca fire. Pentru nucleul inductorului și alte părți asociate, îl puteți obține oricând de la invertoare vechi (56v / 5V) și în etapele lor de snubber.

Folosind un IC Bridge complet

Pentru circuit integrat, IC IR2153 poate fi implementat. Ieșirile IC-urilor pot fi văzute tamponate cu etapele BJT. Mai mult, datorită capacității mari a porții implicate, este important să se utilizeze tampoanele sub formă de perechi complementare de amplificator de putere, câteva tranzistori BD139 și BD140 NPN / PNP fac treaba bine.

IC alternativ poate fi SG3525

De asemenea, puteți încerca să utilizați alte circuite de control, cum ar fi SG3525 . De asemenea, puteți modifica tensiunea intrării și puteți lucra în legătură directă cu rețeaua electrică în scopul testării.

Topologia utilizată în acest circuit are posibilitatea izolării galvanice și frecvența de funcționare este de aproximativ 40 kHz. În cazul în care ați planificat să utilizați invertorul pentru o operație mică, nu vă răceascăți, dar pentru o funcționare mai lungă, asigurați-vă că adăugați un agent de răcire folosind ventilatoare sau radiatoare mari. Cea mai mare parte a puterii se pierde la diodele de ieșire, iar tensiunea Schottky scade în jur de 0,5V.

Intrarea de 60V ar putea fi achiziționată punând 5 numere de baterii de 12V în serie, valoarea nominală Ah a fiecărei baterii trebuie să fie de 100 Ah.

FIȘĂ DE BAZĂ IR2153

Vă rugăm să nu utilizați BD139 / BD140, în schimb utilizați BC547 / BC557, pentru etapa de conducător auto de mai sus.

Stadiul de înaltă frecvență 330V

220V obținuți la ieșirea TR1 în circuitul invertor de 5 kva de mai sus încă nu pot fi folosiți pentru funcționarea aparatelor normale, deoarece conținutul de curent alternativ ar fi oscilant la frecvența de intrare de 40 kHz. Pentru conversia celor peste 40 kHz de 220V AC în 220V 50 Hz sau un 120V 60Hz AC, ar fi necesare etape suplimentare, după cum se arată mai jos:

Mai întâi, 220V 40kHz vor trebui să fie rectificate / filtrate printr-un redresor de punte format din diode de recuperare rapidă cu capacități de aproximativ 25 amperi 300V și condensatori 10uF / 400V.

Conversia 330 V DC în 50 Hz 220 V AC

Apoi, această tensiune rectificată care acum se va monta până la aproximativ 310V ar trebui să fie pulsată la 50 sau 60 Hz necesară printr-un alt circuit invertor cu punte completă, așa cum se arată mai jos:

Terminalele marcate cu „încărcare” ar putea fi acum utilizate direct ca ieșire finală pentru operarea sarcinii dorite.

Aici mosfetele ar putea fi IRF840 sau orice alt tip echivalent va face.

Cum se înfășoară transformatorul de ferită TR1

Transformatorul TR1 este dispozitivul principal care este responsabil pentru creșterea tensiunii la 220V la 5kva, fiind bazat pe miez de ferită, este construit pe câteva miezuri de ferită EE, așa cum se detaliază mai jos:

Deoarece puterea implicată este masivă la aproximativ 5kvs, miezurile E trebuie să aibă dimensiuni redutabile, ar putea fi încercat un miez E din ferită de tip E80.

Amintiți-vă că este posibil să trebuiască să încorporați mai mult de 1 miez E, pot fi 2 sau 3 miezuri E împreună, așezate una lângă alta pentru realizarea puterii masive de 5KVA din ansamblu.

Folosiți-l pe cel mai mare care poate fi disponibil și înfășurați 5 + 5 spire folosind 10 numere de 20 fire de cupru super emailate SWG, în paralel.

După 5 ture, opriți înfășurarea primară, izolați stratul cu o bandă izolatoare și începeți cele 18 ture secundare peste aceste 5 ture primare. Utilizați 5 fire de 25 de cupru super smălțuit SWG în paralel pentru înfășurarea virajelor secundare.

Odată ce cele 18 ture sunt terminate, terminați-l pe cablurile de ieșire ale bobinei, izolați cu bandă și înfășurați cele 5 ture primare rămase peste ea pentru a finaliza construcție TR1 cu miez de ferită . Nu uitați să vă alăturați sfârșitului primelor 5 ture odată cu începutul înfășurării primare de 5 ture.

“cod culoare culoare rezistor film de carbon ”

Metoda E-Core Assembly

Următoarea diagramă oferă o idee cu privire la modul în care mai mult de 1 miez E poate fi utilizat pentru implementarea proiectului transformatorului de ferită de 5 KVA discutat mai sus:

Miez de ferită E80

Feedback de la domnul Sherwin Baptista

Dragilor,

În proiectul de mai sus pentru transformator, nu am folosit niciun distanțier între piesele de bază, circuitul a funcționat bine cu trafo cool în timpul funcționării. Am preferat întotdeauna un nucleu EI.

Am întors întotdeauna traficul conform datelor mele calculate și apoi le-am folosit.

Cu atât mai mult trafo fiind un miez EI, separarea pieselor de ferită a fost destul de ușor decât eliminarea unui miez EE.

De asemenea, am încercat să deschid traficul de nucleu EE, dar, din păcate, am ajuns să rup nucleul în timp ce îl separam.

Nu aș putea deschide niciodată un nucleu EE fără să-l rup.

Conform constatărilor mele, câteva lucruri aș spune în concluzie:

--- Acele surse de alimentare cu trafic de bază non-gaped au funcționat cel mai bine. (descriu trafo-ul de la o sursă de alimentare atx PC veche, deoarece am folosit-o numai pe acestea. Sursele de alimentare ale computerului nu cedează cu ușurință, cu excepția cazului în care este un condensator suflat sau altceva.) ---

--- Acele consumabile care aveau trafic cu distanțieri subțiri au fost adesea decolorate și au eșuat liniștit devreme. (Acest lucru am aflat-o din experiență, deoarece până în prezent am cumpărat multe surse de alimentare la mâna a doua doar pentru a le studia) ---

--- Cele mai ieftine surse de alimentare cu mărci precum CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a toate

Astfel de tipuri de trafic de ferită aveau bucăți de hârtie mai groase între miezuri și toate au eșuat prost !!! ---

În FINAL, trai-ul central EI35 a funcționat cel mai bine (fără a păstra spațiul de aer) în proiectul de mai sus.

Detalii despre pregătirea circuitului invertorului cu miez de ferită de 5kva:

Pasul 1:

Folosind 5 baterii de plumb sigilate de 12v 10Ah
Tensiunea totală = 60v Tensiunea reală
= 66v tensiune de încărcare completă (13,2v fiecare batt)
= 69v Tensiune de încărcare a nivelului de scurgere.

Pasul 2:

După calcularea tensiunii bateriei, avem 66 de volți la 10 amperi când sunt încărcate complet.

Urmează alimentarea cu energie a ic2153.
2153 are maximum 15.6v clemă ZENER între Vcc și Gnd.
Așadar, folosim faimosul LM317 pentru a furniza energie reglată de 13V către IC.

Pasul 3:

Regulatorul lm317 are următoarele pachete

LM317LZ --- 1,2-37v 100ma la-92
LM317T --- 1.2-37v 1.5amp la-218
LM317AHV --- 1,2-57v 1,5amp la-220

Folosim lm317ahv în care „A” este codul sufixului și „HV” este pachetul de înaltă tensiune,

deoarece regulatorul ic de mai sus poate suporta tensiunea de intrare de până la 60v și votajul de ieșire de 57 volți.

Pasul 4:

Nu putem furniza 66v direct pachetului lm317ahv, deoarece intrarea sa este maximă de 60v.
Deci, folosim DIODE pentru a reduce tensiunea bateriei la o tensiune sigură pentru a alimenta regulatorul.
Trebuie să scăpăm aproximativ 10v în siguranță de la intrarea maximă a regulatorului, care este de 60v.
Prin urmare, 60v-10v = 50v
Acum, intrarea maximă sigură în regulator de la diode ar trebui să fie de 50 de volți.

Pasul 5:

Folosim dioda obișnuită 1n4007 pentru a scădea tensiunea bateriei la 50v,
Deoarece este o diodă de siliciu, căderea de tensiune a fiecărei este de aproximativ 0,7 volți.
Acum calculăm numărul necesar de diode de care avem nevoie, ceea ce ar reduce tensiunea bateriei la 50 de volți.
tensiunea bateriei = 66v
tensiunea de intrare calc.max la cipul regulatorului = 50v
Deci, 66-50 = 16v
Acum, 0,7 *? = 16v
Împărțim 16 la 0,7, adică 22,8, adică 23.
Deci, trebuie să încorporăm aproximativ 23 de diode, deoarece scăderea totală de la aceste cantități la 16,1v
Acum, tensiunea de intrare sigură calculată la regulator este de 66v - 16,1v, care este 49,9v appxm. 50v

Pasul 6:

Furnizăm 50v cipului regulator și reglăm ieșirea la 13v.
Pentru mai multă protecție, folosim margele de ferită pentru a anula orice zgomot nedorit de la tensiunea de ieșire.
Regulatorul ar trebui să fie montat pe un radiator de dimensiuni adecvate pentru a-l păstra la rece.
Condensatorul de tantal conectat la 2153 este un condensator important care se asigură că ic obține o curent continuu de la regulator.
Valoarea sa poate fi redusă în siguranță de la 47uf la 1uf 25v.

Pasul 7:

Restul circuitului obține 66 de volți, iar punctele de transport ale curentului ridicat din circuit ar trebui să fie conectate cu fire mari de curățare.
Pentru transformator principalul său ar trebui să fie de 5 + 5 spire și secundar de 20 de spire.
Frecvența modelului 2153 trebuie setată la 60KHz.

Pasul 8:

Circuitul convertorului de frecvență de înaltă frecvență alternativă la frecvență de curent alternativ folosind cipul irs2453d ar trebui să fie conectat corespunzător, așa cum se arată în diagramă.

Finalizat .

Realizarea unei versiuni PWM

Următoarea postare discută o altă versiune a unui circuit invertor PWM cu undă sinusoidală de 5kva folosind un transformator compact de miez de ferită. Ideea a fost cerută de domnul Javeed.

Specificatii tehnice

Stimate domn, vă rog să modificați rezultatul cu sursa PWM și să facilitați utilizarea unui design atât de ieftin și economic pentru persoanele nevoiașe din întreaga lume ca noi? Sper că veți lua în considerare solicitarea mea. Cititorul tău afectuos.

Design-ul

În postarea anterioară am introdus un circuit invertor pe bază de miez de ferită de 5kva, dar, din moment ce este un invertor cu undă pătrată, nu poate fi utilizat cu diferite echipamente electronice și, prin urmare, aplicarea sa poate fi limitată doar la sarcinile rezistive.

Cu toate acestea, același design ar putea fi transformat într-un invertor cu undă sinusoidală echivalentă PWM prin injectarea unei alimentări PWM în mosfetele laterale joase așa cum se arată în următoarea diagramă:

Pinul SD al IC IRS2153 este afișat greșit conectat cu Ct, vă rugăm să vă asigurați că îl conectați la linia de masă.

Sugestie: etapa IRS2153 ar putea fi ușor înlocuită cu Etapa IC 4047 , în cazul în care IRS2153 pare dificil de obținut.

Așa cum putem vedea în circuitul invertor de 5kva de mai sus pe bază de PWM, designul este exact similar cu circuitul nostru invertor original de 5kva anterior, cu excepția etapei de alimentare tampon PWM indicată cu mosfetele laterale joase ale etapei driverului H-bridge.

Inserarea feedului PWM ar putea fi achiziționată prin orice standard Circuit generator PWM folosind IC 555 sau folosind multivibrator astabil tranzistorizat.

Pentru o replicare PWM mai precisă, se poate opta și pentru a Generator Bubba oscilator PWM pentru aprovizionarea PWM cu designul invertorului cu undă sinusoidală de 5kva prezentat mai sus.

Procedurile de construcție pentru proiectul de mai sus nu diferă de proiectul original, singura diferență fiind integrarea etapelor tampon BC547 / BC557 BJT cu mosfetele laterale joase ale etapei IC a podului complet și alimentarea PWM în acesta.

Un alt design compact

O mică inspecție demonstrează că, de fapt, etapa superioară nu trebuie să fie atât de complexă.

Circuitul generatorului de 310V DC ar putea fi construit folosind orice alt circuit bazat pe oscilator alternativ. Un exemplu de proiectare este prezentat mai jos în cazul în care o jumătate de punte IC IR2155 este utilizată ca oscilator într-o manieră push pull.

Din nou, nu există un design specific care ar putea fi necesar pentru etapa generatorului de 310V, puteți încerca orice altă alternativă conform preferințelor dvs., unele exemple obișnuite fiind, IC 4047, IC 555, TL494, LM567 etc.

Detalii despre inductor pentru transformatorul de ferită de 310V până la 220V de mai sus

înfășurarea inductorului de ferită pentru 330V DC de la bateria de 12V

Design simplificat

În proiectele de mai sus am discutat până acum un invertor destul de complex fără transformator, care a implicat doi pași elaborate pentru obținerea ieșirii finale a rețelei de curent alternativ. În acești pași, bateria de curent continuu este mai întâi necesară pentru a fi transformată într-un curent continuu de 310 V printr-un invertor cu miez de ferită, iar apoi 310 VDC trebuie comutat înapoi la 220 V RMS printr-o rețea de punte completă de 50 Hz.

După cum a sugerat unul dintre cititorii avizi din secțiunea de comentarii (domnul Ankur), procesul în doi pași este o exagerare și pur și simplu nu este necesar. În schimb, secțiunea miezului de ferită poate fi modificată în mod adecvat pentru a obține unda sinusoidală necesară de 220 V c.a., iar secțiunea completă a podului MOSFET poate fi eliminată.

Următoarea imagine arată o configurare simplă pentru executarea tehnicii explicate mai sus:

NOTĂ: Transformatorul este un transformator cu miez de ferită care trebuie să fie calculați corespunzător d

În designul de mai sus, partea dreaptă IC 555 este cablată pentru a genera un semnal oscilator de bază de 50 Hz pentru comutarea MOSFET. Putem vedea, de asemenea, o etapă op amplificator, în care acest semnal este extras din rețeaua de sincronizare IC-uri RC sub formă de unde triunghiulare de 50 Hz și alimentate la una dintre intrările sale pentru a compara semnalul cu un semnal de undă triunghi rapid de la un alt IC 555 circuit astabil. Aceste unde triunghiulare rapide pot avea o frecvență între 50 kHz și 100 kHz.

Amplificatorul operațional compară cele două semnale pentru a genera o frecvență SPWM modulată echivalentă a undei sinusoidale. Acest SPWM modulat este alimentat la bazele driverelor BJT pentru comutarea MOSFET-urilor la o rată SPWM de 50 kHz, modulată la 50 Hz.

MOSFE-urile, la rândul lor, comută transformatorul de miez de ferită atașat cu aceeași frecvență modulată SPWM pentru a genera ieșirea de undă sinusoidală pură dorită la secundarul transformatorului.

Datorită comutării de înaltă frecvență, această undă sinusoidală poate fi plină de armonici nedorite, care sunt filtrate și netezite printr-un condensator de 3 uF / 400 V pentru a obține o ieșire de undă sinusoidală AC curată în mod rezonabil cu puterea dorită, în funcție de transformator și de specificații privind puterea bateriei.

Partea dreaptă IC 555 care generează semnalele purtătoare de 50 Hz poate fi înlocuită cu orice alt oscilator IC favorabil, cum ar fi IC 4047 etc.

Proiectarea invertorului cu nuclee de ferită utilizând circuitul tranzistorului stabil

Următorul concept arată modul în care un invertor cu miez de ferită simplu ar putea fi construit folosind câteva circuite obișnuite bazate pe tranzistoare obișnuite și un transformator de ferită.

Această idee a fost cerută de câțiva dintre adepții dedicați ai acestui blog, și anume domnul Rashid, domnul, Sandeep și, de asemenea, de câțiva cititori.

Conceptul de circuit

Inițial nu mi-am putut da seama de teoria acestor invertoare compacte care eliminau complet transformatoarele voluminoase din miez de fier.

Cu toate acestea, după câteva gândiri, se pare că am reușit să descopăr principiul foarte simplu asociat funcționării acestor invertoare.

În ultima perioadă, invertoarele de tip compact chinezesc au devenit destul de renumite doar datorită dimensiunilor compacte și elegante, care le fac extrem de ușoare și totuși extrem de eficiente cu specificațiile de putere.

Inițial am considerat că conceptul este irealizabil, deoarece, după mine, utilizarea transformatoarelor mici de ferită pentru aplicarea invertorului de joasă frecvență părea extrem de imposibilă.

Invertoarele pentru uz casnic necesită 50/60 Hz, iar pentru implementarea transformatorului de ferită am avea nevoie de frecvențe foarte mari, astfel încât ideea părea extrem de complicată.

După câteva gândiri, am fost uimit și bucuros să descopăr o idee simplă pentru implementarea designului. Totul se referă la convertirea tensiunii bateriei la 220 sau 120 de tensiune de la o frecvență foarte mare și comutarea ieșirii la 50/60 HZ utilizând o etapă push-pull mosfet.

Cum functioneaza

Privind figura, putem pur și simplu să asistăm și să ne dăm seama de întreaga idee. Aici tensiunea bateriei este mai întâi convertită în impulsuri PWM de înaltă frecvență.

Aceste impulsuri sunt aruncate într-un transformator de ferită treptat, având puterea corespunzătoare necesară. Impulsurile sunt aplicate folosind un mosfet, astfel încât curentul bateriei să poată fi utilizat în mod optim.

Transformatorul de ferită crește tensiunea la 220V la ieșire. Cu toate acestea, deoarece această tensiune are o frecvență de aproximativ 60 până la 100 kHz, nu poate fi utilizată direct pentru funcționarea aparatelor de uz casnic și, prin urmare, necesită o prelucrare suplimentară.

În etapa următoare această tensiune este rectificată, filtrată și convertită la 220V DC. Acest DC de înaltă tensiune este în cele din urmă comutat la frecvența de 50 Hz, astfel încât să poată fi utilizat pentru funcționarea aparatelor de uz casnic.

Vă rugăm să rețineți că, deși circuitul a fost proiectat exclusiv de mine, nu a fost testat practic, faceți-l pe propriul risc și numai dacă aveți suficientă încredere în explicațiile date.

Diagrama circuitului

Lista pieselor pentru circuitul invertor compact cu nucleu de ferită de 12V DC la 220V AC.

R3 --- R6 = 470 Ohmi
R9, R10 = 10K,
R1, R2, C1, C2 = calculați pentru a genera frecvența de 100kHz.
R7, R8 = 27K
C3, C4 = 0,47uF
T1 ---- T4 = BC547,
T5 = orice mosfet 30V 20Amp N-channel,
T6, T7 = oricare, 400V, MOSFET de 3 amp.
Diode = recuperare rapidă, tip viteză mare.
TR1 = primar, 13V, 10amp, secundar = 250-0-250, 3amp. Transformator de ferită cu nucleu electronic .... cereți ajutor unui proiectant de înfășurări și transformatoare expert.

O versiune îmbunătățită a designului de mai sus este prezentată mai jos. Etapa de ieșire aici este optimizată pentru un răspuns mai bun și mai multă putere.