3 схемы синусоидального инвертора высокой мощности SG3525

В сообщении рассказывается о трех мощных, но простых схемах синусоидального инвертора 12 В с использованием одной микросхемы SG 3525. Первая схема оснащена функцией обнаружения и отключения низкого заряда батареи, а также функцией автоматического регулирования выходного напряжения.

Эта схема была запрошена одним из заинтересованных читателей этого блога. Давайте узнаем больше о запросе и работе схемы.

Схема №1: Базовая модифицированная синусоида

В одном из предыдущих постов я обсуждал распиновка функционирования IC 3525 Используя данные, я разработал следующую схему, которая, хотя и является стандартной по своей конфигурации, включает функцию отключения при низком заряде батареи, а также автоматическое усиление регулирования выходной мощности.

Следующее объяснение проведет нас через различные этапы схемы, давайте изучим их:

Как видно из приведенной диаграммы, ICSG3525 настроен в своем стандартном режиме генератора / генератора ШИМ, где частота колебаний определяется C1, R2 и P1.

P1 можно настроить для получения точных частот в соответствии с требуемыми спецификациями приложения.

Диапазон P1 составляет от 100 Гц до 500 кГц, здесь нас интересует значение 100 Гц, которое в конечном итоге обеспечивает 50 Гц на двух выходах на контакте № 11 и контакте № 14.

Два вышеуказанных выхода попеременно колеблются в двухтактном режиме (тотемный полюс), приводя подключенные МОП-транзисторы в состояние насыщения с фиксированной частотой - 50 Гц.

МОП-транзисторы в ответ «подталкивают» и «подтягивают» напряжение / ток батареи к двум обмоткам трансформатора, что, в свою очередь, генерирует необходимый сетевой переменный ток на выходной обмотке трансформатора.

Пиковое напряжение, генерируемое на выходе, будет где-то около 300 Вольт, которое необходимо отрегулировать примерно до 220 В RMS, используя измеритель RMS хорошего качества и отрегулировав P2.

P2 на самом деле регулирует ширину импульсов на выводе №11 / №14, что помогает обеспечить требуемое среднеквадратичное значение на выходе.

Эта функция обеспечивает на выходе измененную форму синусоидального сигнала с ШИМ-управлением.

Функция автоматического регулирования выходного напряжения

Поскольку микросхема облегчает разводку выводов управления ШИМ, эту распайку можно использовать для автоматического регулирования выходной мощности системы.

Контакт № 2 - это вход считывания внутреннего встроенного операционного усилителя ошибки, обычно напряжение на этом контакте (не инвертирующее) не должно превышать отметку 5,1 В по умолчанию, потому что контакт № 1 inv имеет внутреннее фиксированное значение 5,1 В.

Пока контакт №2 находится в пределах указанного предела напряжения, функция коррекции ШИМ остается неактивной, однако в тот момент, когда напряжение на контакте №2 стремится подняться выше 5,1 В, выходные импульсы впоследствии сужаются в попытке исправить и сбалансировать выходное напряжение соответственно.

Небольшой измерительный трансформатор TR2 используется здесь для получения выборочного напряжения на выходе, это напряжение соответствующим образом выпрямляется и подается на контакт №2 микросхемы IC1.

P3 настроен таким образом, что подаваемое напряжение остается значительно ниже предела 5,1 В, когда выходное напряжение RMS составляет около 220 В. Это устанавливает функцию автоматического регулирования контура.

Теперь, если по какой-либо причине выходное напряжение имеет тенденцию подниматься выше установленного значения, активируется функция коррекции ШИМ и напряжение снижается.

В идеале P3 должен быть установлен так, чтобы среднеквадратичное выходное напряжение было фиксированным на уровне 250 В.

Таким образом, если указанное выше напряжение упадет ниже 250 В, коррекция PWM попытается подтянуть его вверх, и наоборот, это поможет получить двухстороннее регулирование выхода,

Тщательное расследование покажет, что включение R3, R4, P2 бессмысленно, их можно удалить из схемы. P3 может использоваться исключительно для получения на выходе заданного ШИМ-управления.

Функция отключения низкого заряда батареи

Другой удобной особенностью этой схемы является возможность отключения низкого заряда батареи.

Опять же, это введение становится возможным благодаря встроенной функции отключения IC SG3525.

Контакт № 10 ИС будет реагировать на положительный сигнал и отключит выход до тех пор, пока сигнал не будет заблокирован.

Операционный усилитель 741 здесь работает как детектор низкого напряжения.

P5 должен быть установлен таким образом, чтобы на выходе 741 оставался низкий логический уровень до тех пор, пока напряжение батареи выше порога низкого напряжения, это может быть 11,5 В. 11 В или 10,5 по выбору пользователя, в идеале не должно быть меньше 11 В.

Как только это установлено, если напряжение батареи имеет тенденцию опускаться ниже отметки низкого напряжения, выход IC мгновенно становится высоким, активируя функцию отключения IC1, предотвращая любую дальнейшую потерю напряжения батареи.

Резисторы обратной связи R9 и P4 обеспечивают фиксацию положения даже в том случае, если напряжение аккумулятора имеет тенденцию подниматься до некоторых более высоких уровней после активации операции отключения.

Список деталей

Все резисторы имеют коэффициент MFR 1/4 Вт и 1%. если не указано иное.

• R1, R7 = 22 Ом
• R2, R4, R8, R10 = 1К
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 Ом
• R9 = 100 тыс.
• C1 = 0,1 мкФ / 50 В MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100 нФ
• C6, C7 = 4,7 мкФ / 25 В
• P1 = 330K предустановка
• P2 --- P5 = 10K предустановок
• Т1, Т2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... ток согласно требованиям
• TR2 = 0-9 В / 100 мА Аккумулятор = 12 В / от 25 до 100 Ач

Стадия операционного усилителя с низким уровнем заряда батареи на показанной выше схеме может быть изменена для лучшего отклика, как показано на следующей схеме:

Здесь мы можем видеть, что pin3 из ОУ теперь имеет свою собственную опорную сеть с помощью D6 и R11, и не зависит от опорного напряжения от IC 3525 pin16.

В выводе 6 операционного усилителя используется стабилитрон для предотвращения любых утечек, которые могут нарушить контакт 10 SG3525 во время его нормальной работы.

R11 = 10 тыс.
D6, D7 = стабилитроны, 3,3 В, 1/2 Вт

Другая конструкция с автоматической коррекцией обратной связи на выходе

Схема №2:

В приведенном выше разделе мы изучили базовую версию IC SG3525, разработанную для получения модифицированного синусоидального выхода при использовании. в инверторной топологии , и эта базовая конструкция не может быть улучшена для получения чистой синусоидальной формы волны в ее типичном формате.

Хотя модифицированный выходной сигнал прямоугольной или синусоидальной формы может соответствовать своим среднеквадратичным характеристикам и в разумных пределах подходит для питания большинства электронного оборудования, он никогда не может сравниться по качеству с выходом чистого синусоидального инвертора.

Здесь мы собираемся изучить простой метод, который можно использовать для улучшения любой стандартной схемы инвертора SG3525 до аналоговой синусоиды.

Для предлагаемого усовершенствования базовый инвертор SG3525 может быть любой стандартной конструкции инвертора SG3525, сконфигурированной для создания модифицированного выходного сигнала ШИМ. Этот раздел не имеет решающего значения, и можно выбрать любой предпочтительный вариант (вы можете найти много в Интернете с небольшими отличиями).

Я обсудил обширную статью о как преобразовать прямоугольный инвертор в синусоидальный инвертор в одном из моих предыдущих постов мы применяем тот же принцип для обновления.

Как происходит переход от прямоугольной волны к синусоидальной

Вам может быть любопытно узнать, что именно происходит в процессе преобразования, которое преобразует выходной сигнал в чистую синусоиду, подходящую для всех чувствительных электронных нагрузок.

Это в основном достигается за счет оптимизации резко возрастающих и падающих прямоугольных импульсов в плавно нарастающие и падающие волны. Это выполняется путем измельчения или разбивки выходящих прямоугольных волн на множество однородных частей.

В реальной синусоиде форма волны создается в виде экспоненциального нарастания и спада, где синусоидальная волна постепенно поднимается и опускается в течение своих циклов.

В предлагаемой идее форма волны не является экспоненциальной, а прямоугольные волны нарезаются на части, которые в конечном итоге принимают форму синусоиды после некоторой фильтрации.

«Прерывание» осуществляется путем подачи рассчитанной ШИМ на вентили полевого транзистора через буферный каскад BJT.

Типичная схема преобразования сигнала SG3525 в сигнал синусоидальной формы показана ниже. Эта конструкция на самом деле является универсальной, которая может быть реализована для модернизации всех прямоугольных инверторов до синусоидальных.

Предупреждение: Если вы используете SPWM в качестве входа, замените нижний BC547 на BC557. Излучатели будут подключаться к буферному каскаду, коллектор к земле, базы к входу SPWM.

Как может быть на приведенной выше диаграмме, два нижних транзистора BC547 запускаются подачей или входом ШИМ, что заставляет их переключаться в соответствии с рабочими циклами включения / выключения ШИМ.

Это, в свою очередь, быстро переключает импульсы 50 Гц BC547 / BC557, поступающие с выходных контактов SG3525.

Вышеупомянутая операция в конечном итоге заставляет МОП-транзисторы также включаться и выключаться несколько раз для каждого из циклов 50/60 Гц и, следовательно, генерировать аналогичную форму сигнала на выходе подключенного трансформатора.

Предпочтительно входная частота ШИМ должна быть в 4 раза больше базовой частоты 50 или 60 Гц. так что каждые циклы 50/60 Гц разбиваются на 4 или 5 частей, но не более этого, что в противном случае могло бы вызвать нежелательные гармоники и нагрев МОП-транзистора.

Схема ШИМ

Входной канал ШИМ для описанной выше конструкции может быть получен с помощью любого стандартная нестабильная конструкция IC 555 как показано ниже:

Этот Схема ШИМ на IC 555 может использоваться для подачи оптимизированного ШИМ на базы транзисторов BC547 в первой схеме, так что выходной сигнал схемы инвертора SG3525 приобретает среднеквадратичное значение, близкое к среднеквадратичному значению синусоидальной формы сигнала сети.

Использование SPWM

Хотя описанная выше концепция значительно улучшила бы выходной сигнал, модифицированный прямоугольной формой, типичной схемы инвертора SG3525, еще лучшим подходом могло бы быть использование Схема генератора SPWM .

В этой концепции «прерывание» каждого из прямоугольных импульсов реализуется через пропорционально изменяющиеся рабочие циклы ШИМ, а не через фиксированный рабочий цикл.

Я уже обсуждал как сгенерировать SPWM с помощью операционного усилителя , та же теория может быть использована для питания каскада драйвера любого инвертора прямоугольной формы.

Простую схему генерации SPWM можно увидеть ниже:

Использование IC 741 для обработки SPWM

В этой конструкции мы видим стандартный операционный усилитель IC 741, входные контакты которого сконфигурированы с парой источников треугольных волн, один из которых намного быстрее по частоте, чем другой.

Треугольные волны могут быть изготовлены из стандартной схемы на основе IC 556, соединенной как нестабильный и уплотнитель, как показано ниже:

ЧАСТОТА БЫСТРЫХ ТРЕУГОЛЬНЫХ ВОЛН ДОЛЖНА БЫТЬ ОКОЛО 400 Гц, МОЖЕТ БЫТЬ УСТАНОВЛЕНА, НАСТРАИВАЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНУЮ НАСТРОЙКУ 50 k ИЛИ ЗНАЧЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА 1 нФ

ЧАСТОТА МЕДЛЕННЫХ ТРЕУГОЛЬНЫХ ВОЛН ДОЛЖНА БЫТЬ РАВНА ДОЛЖНОЙ ВЫХОДНОЙ ЧАСТОТЕ ИНВЕРТОРА. ЭТО МОЖЕТ БЫТЬ 50 ИЛИ 60 Гц, И РАВНО ЧАСТОТЕ ПИН # 4 SG3525.

Как видно на двух изображениях выше, быстрые треугольные волны получаются от обычной нестабильной микросхемы IC 555.

Однако медленные треугольные волны собираются через IC 555, подключенный как «прямоугольный сигнал к генератору треугольных волн».

Квадратные волны или прямоугольные волны получаются от контакта № 4 SG3525. Это важно, поскольку он идеально синхронизирует выход операционного усилителя 741 с частотой 50 Гц схемы SG3525. Это, в свою очередь, создает наборы SPWM с правильными размерами для двух каналов MOSFET.

Когда этот оптимизированный ШИМ подается на первую схему, на выходе трансформатора создается еще более улучшенная и мягкая синусоидальная форма, имеющая свойства, во многом идентичные стандартной синусоидальной форме сети переменного тока.

Однако даже для SPWM значение RMS необходимо будет правильно установить изначально, чтобы обеспечить правильное выходное напряжение на выходе трансформатора.

После реализации можно ожидать выхода реального синусоидального эквивалента от любого инвертора SG3525 или от любой модели прямоугольного инвертора.

Если у вас есть еще сомнения относительно схемы синусоидального инвертора SG3525, вы можете свободно выразить их в своих комментариях.

ОБНОВИТЬ

Базовый пример конструкции каскада генератора SG3525 можно увидеть ниже, эта конструкция может быть интегрирована с описанным выше синусоидальным БПТ / МОП-транзистором ШИМ для получения требуемой улучшенной версии конструкции SG3525:

Полная принципиальная схема и макет печатной платы для предлагаемой схемы синусоидального инвертора SG3525.

Предоставлено: Эйнсворт Линч.

Схема № 3: Схема инвертора 3 кВА на микросхеме SG3525

В предыдущих параграфах мы всесторонне обсуждали, как можно преобразовать SG3525 в эффективную синусоидальную конструкцию, а теперь давайте обсудим, как можно построить простую инверторную схему 2 кВА с использованием IC SG3525, которую можно легко модернизировать до синусоидальной 10 кВА, увеличив аккумулятор, МОП-транзистор и трансформатор.

Базовая схема соответствует проекту, представленному г-ном Анасом Ахмадом.

Объяснение предлагаемой схемы инвертора SG3525 2 кВА можно понять из следующего обсуждения:

привет свагатам, я построил следующие 3кВА 24В модифицированная синусоида инвертора (Я использовал 20 МОП-транзисторов с резистором, прикрепленным к каждому, кроме того, я использовал трансформатор с центральным ответвлением, и я использовал SG3525 для генератора) .. теперь я хочу преобразовать его в чистую синусоидальную волну, пожалуйста, как я могу это сделать?

Базовая схема

Мой ответ:

Привет Анас,

сначала попробуйте базовую настройку, как описано в этой статье об инверторе SG3525, если все пойдет хорошо, после этого вы можете попробовать подключить несколько МОП-транзисторов параллельно ...

инвертор, показанный на приведенной выше диаграмме, представляет собой базовую конструкцию прямоугольной формы, чтобы преобразовать его в синусоидальную волну, вы должны выполнить шаги, описанные ниже. Концы затвора / резистора mosfet должны быть настроены с помощью каскада BJT, а 555 IC PWM должен быть подключен как показано на следующей диаграмме:

Относительно подключения параллельных МОП-транзисторов

Хорошо, у меня есть 20 МОП-транзисторов (10 на выводе A, 10 на выводе B), поэтому я должен подключить 2 BJT к каждому MOSFET, это 40 BJT, и аналогично я должен подключить только 2 BJT, выходящие из PWM параллельно с 40 BJT ? Извините, я новичок, просто пытаюсь ответить.

Отвечать:
Нет, каждый эмиттерный переход соответствующей пары BJT будет содержать 10 MOSFET ... поэтому вам понадобится всего 4 BJT ...

Использование BJT в качестве буферов

1. Хорошо, если я могу вас понять, раз уж вы сказали 4 BJT, 2 на отведении A, 2 на отведении B, ЗАТЕМ еще 2 BJT с выхода PWM, верно?
2. Я использую 24-вольтовую батарею. Надеюсь, что клемма коллектора BJT не изменится?
3. Мне нужно использовать переменный резистор от генератора для управления входным напряжением в МОП-транзистор, но я не знаю, как я буду поступать с напряжением, которое пойдет на базу BJT в этом случае, что я буду делать для этого что я хочу в конечном итоге взорвать BJT?

Да, NPN / PNP BJT для буферного каскада и два NPN с драйвером PWM.
24 В не повредит буферы BJT, но обязательно используйте 7812 для понижения до 12 В для каскадов SG3525 и IC 555.

Вы можете использовать потенциометр IC 555 для регулировки выходного напряжения от трафарета и установить его на 220 В. помни твой трансформатор должен иметь номинальное значение ниже, чем напряжение батареи для получения оптимального напряжения на выходе. если ваша батарея на 24 В, вы можете использовать схему 18-0-18 В.

Список деталей

Схема IC SG3525
все резисторы 1/4 Вт 5% CFR, если не указано иное
10 тыс. - 6 шт.
150 тыс. - 1 шт.
470 Ом - 1но
пресеты 22K - 1нет
предустановка 47K - 1 шт.
Конденсаторы
0,1 мкФ Керамика - 1 шт.
IC = SG3525
Mosfet / BJT Этап
Все МОП-транзисторы - IRF540 или любые аналогичные резисторы затвора - 10 Ом 1/4 Вт (рекомендуется)
Все NPN BJT имеют = BC547
Все PNP BJT имеют значение BC557.
Все базовые резисторы 10 кОм - 4 нОС
IC 555 этап ШИМ
1K = 1no 100K банка - 1no
1N4148 Диод = 2nos
Конденсаторы 0.1uF Ceramic - 1 шт.
10 нФ Керамика - 1 шт.
Разное IC 7812 - 1 шт.
Батарея - 12 В 0 или 24 В 100 Ач Трансформатор согласно спецификации.

Более простая альтернатива