В этом посте мы подробно обсудим, как построить инверторную схему на 500 Вт со встроенным автоматическим зарядным устройством.

Далее в этой статье мы также узнаем, как обновить систему для более высоких нагрузок и как улучшить ее до версии с чистой синусоидой.

Этот инвертор мощностью 500 Вт преобразует 12 В постоянного или 24 В постоянного тока от свинцово-кислотной батареи в 220 или 120 В переменного тока, которые можно использовать для питания всех типов нагрузок, прямо от ламп КЛЛ, светодиодных ламп, вентиляторов, нагревателей. , моторы, насосы, миксеры, компьютер и так далее.

Основной дизайн

An инвертор может быть спроектирован многими различными способами, просто заменяя каскад генератора другим типом каскада генератора в соответствии с предпочтениями пользователя.

Этап осциллятора в основном нестабильный мультивибратор которые могут использовать микросхемы или транзисторы.

Хотя нестабильный генератор может быть сконструирован различными способами, мы будем использовать здесь вариант IC 4047, поскольку это универсальный, точный и специализированный нестабильный чип, разработанный специально для таких приложений, как инверторы.

Использование IC 4047

Изготовление любого инвертора с использованием IC 4047 вероятно, наиболее рекомендуемый вариант из-за высокой точности и читаемости ИС. Устройство представляет собой универсальный генератор ИС, который обеспечивает двойной двухтактный или триггерный выход на своих выводах 10 и 11, а также одиночный прямоугольный выход на выводе 13.

ОСНОВНАЯ ЦЕПЬ

Базовый инвертор на 500 Вт с выходом прямоугольной формы может быть таким же простым, как и выше. Однако, чтобы обновить его с помощью зарядного устройства, нам, возможно, придется использовать трансформатор зарядного устройства, рассчитанный на соответствующую батарею.

Прежде чем изучать конфигурацию зарядного устройства, давайте сначала познакомимся со спецификацией батареи, необходимой для этого проекта.

Из одного из наших предыдущих постов мы знаем, что более подходящая скорость зарядки и разрядки свинцово-кислотной батареи должна быть на уровне 0,1 ° C или при токе питания, который в 10 раз меньше, чем номинал батареи в Ач. Это означает, что для обеспечения как минимум 7 часов работы при нагрузке 500 Вт емкость батареи в Ач может быть рассчитана следующим образом:

Рабочий ток, необходимый для нагрузки 500 Вт от батареи 12 В, будет примерно 500/12 = 41 Ампер.

Этого 41 ампер нужно хватить на 7 часов, это означает, что емкость аккумулятора должна быть = 41 x 7 = 287 Ач. Однако в реальной жизни это должно быть не менее 350 Ач.

Для батареи 24 В это может упасть до 50% при 200 Ач. Именно поэтому всегда рекомендуется более высокое рабочее напряжение, поскольку номинальная мощность инвертора становится все выше.

Использование батареи 24 В

Чтобы батарея и трансформатор были меньше по размеру, а кабели были тоньше, вы можете использовать батарею 24 В для работы предлагаемой конструкции мощностью 500 Вт.

Базовая конструкция останется как есть, за исключением 7812 IC добавлен в схему IC 4047, как показано ниже:

Схематическая диаграмма

Зарядное устройство

Чтобы дизайн оставался простым, но эффективным, я избегал использования автоматическое отключение зарядного устройства здесь, и также обеспечили использование одного общего трансформатора для работы инвертора и зарядного устройства.

“бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянным магнитом ”

Полная принципиальная схема предлагаемого инвертора мощностью 500 Вт с зарядным устройством представлена ниже:

Та же концепция уже подробно обсуждалась в одном из других связанных постов, к которым вы можете обратиться за дополнительной информацией.

В основном инвертор использует тот же трансформатор для зарядки аккумулятора и для преобразования питания батареи на выход 220 В переменного тока. Работа осуществляется через релейную переключающую сеть, которая попеременно переключает обмотку трансформатора в режим зарядки и режим инвертора.

Как это устроено

Когда сеть переменного тока недоступна, контакты реле располагаются в своих соответствующих Н / З точках (нормально замкнутые). Это соединяет стоки полевых МОП-транзисторов с первичной обмоткой трансформатора, а приборы или нагрузка соединяются с вторичной обмоткой трансформатора.

Устройство переходит в инверторный режим и начинает вырабатывать необходимые 220 В переменного тока или 120 В переменного тока от батареи.

Катушки реле питаются от простого сырого бестрансформаторная (емкостная) схема питания с использованием понижающего конденсатора 2 мкФ / 400 В.

Источник питания не требуется стабилизировать или хорошо регулировать, потому что нагрузка представляет собой катушки реле, которые достаточно тяжелые и легко выдерживают скачок включения от конденсатора 2 мкФ.

Катушка для реле RL1, которое управляет стороной переменного тока трансформатора, может быть подключена перед блокирующим диодом, а катушка RL2, которая управляет стороной MOSFET, расположена после диода и параллельно большому конденсатору.

Это сделано намеренно, чтобы создать небольшой эффект задержки для RL2 или гарантировать, что RL1 включается и выключается до RL2. Это сделано из соображений безопасности и для того, чтобы гарантировать, что полевые МОП-транзисторы никогда не будут подвергаться обратной зарядке, когда реле переходит из режима инвертора в режим зарядки.

Аккумулятор, полевой МОП-транзистор и трансформатор определяют мощность

Мы много раз обсуждали это в разных публикациях, что именно трансформатор, батарея и номиналы полевого МОП-транзистора фактически определяют, сколько мощности может производить инвертор.

О расчетах батареи мы уже говорили в предыдущих абзацах, теперь давайте посмотрим, как трансформатор можно рассчитать для дополнения требуемой выходной мощности.

На самом деле это очень просто. Поскольку напряжение должно быть 24 В, а мощность 500 Вт, деление 500 на 24 дает 20,83 ампер. Это означает, что номинальный ток трансформатора должен быть выше 21 ампер, предпочтительно до 25 ампер.

Однако, поскольку мы используем один и тот же трансформатор как для режима зарядки, так и для режима инвертора, мы должны выбрать напряжение таким образом, чтобы оно оптимально подходило для обеих операций.

20–0–20 В для первичной обмотки представляется хорошим компромиссом, на самом деле это идеально подходящий номинал для общей работы инвертора в обоих режимах.

Поскольку для зарядки аккумулятора используется только одна половина обмотки, номинальное значение 20 В RMS трансформатора можно использовать для получения пикового напряжения постоянного тока 20 x 1,41 = 28,2 В на батарее с помощью соответствующего конденсатора фильтра, подключенного к батарее. терминалы. Это напряжение будет заряжать аккумулятор с хорошей скоростью и с правильной скоростью.

В режиме инвертора, когда напряжение батареи около 26 В, выход инвертора будет на уровне 24/26 = 220 / Out.

Вых = 238 В

Это выглядит нормальным выходом, пока батарея заряжена оптимально, и даже когда батарея падает до 23 В, можно ожидать, что выход будет поддерживать здоровые 210 В.

Расчет MOSFET : МОП-транзисторы в основном работают как переключатели, которые не должны гореть при переключении номинального тока, а также не должны нагреваться из-за повышенного сопротивления токам переключения.

Чтобы удовлетворить вышеперечисленные аспекты, мы должны убедиться, что текущая пропускная способность или спецификация ID полевого МОП-транзистора превышает 25 ампер для нашего инвертора мощностью 500 Вт. Также, чтобы предотвратить сильное рассеивание и неэффективное переключение, спецификации RDSon MOSFET должны быть как можно более низкими.

Устройство, показанное на схеме, является IRF3205 , который имеет ID 110 ампер и RDSon 8 миллиом (0,008 Ом), что на самом деле выглядит довольно впечатляюще и идеально подходит для этого проекта инвертора.

Список деталей

Для изготовления вышеуказанного инвертора мощностью 500 Вт с зарядным устройством вам понадобится следующая ведомость материалов:

IC 4047 = 1
Резисторы
56K = 1
10 Ом = 2
Конденсатор 0,1 мкФ = 1
Конденсатор 4700 мкФ / 50 В = 1 (на клеммах аккумулятора)
МОП-транзисторы IRF3205 = 2
Диод 20 ампер = 1
Радиатор для полевых МОП-транзисторов = тип с большими ребрами
Блокирующий диод между полевыми МОП-транзисторами. Сток / исток = 1N5402 (Подключите их через сток / исток каждого полевого МОП-транзистора для дополнительной защиты от обратной ЭДС первичной обмотки трансформатора. Катод перейдет к контакту стока.
Реле DPDT 40 А = 2 шт.

Обновление до модифицированного синусоидального инвертора

Рассмотренная выше версия прямоугольной волны может быть эффективно преобразована в модифицированная синусоида Инверторная схема мощностью 500 Вт со значительно улучшенной формой выходного сигнала.

“как паять небольшую электронику ”

Для этого мы используем вековой IC 555 и IC 741 комбинация для получения заданной формы синусоидального сигнала.

Полная схема с зарядным устройством представлена ниже:

Идея та же, что была применена в некоторых других схемах синусоидальных инверторов на этом веб-сайте. Он предназначен для прерывания затвора силовых полевых МОП-транзисторов с помощью рассчитанного SPWM так, чтобы дублированный сильноточный SPWM генерировался в двухтактной обмотке первичной обмотки трансформатора.

IC 741 используется в качестве компаратора, который сравнивает две треугольные волны на своих двух входах. Медленная базовая треугольная волна получена от вывода Ct IC 4047, а быстрая треугольная волна получена от внешнего нестабильного каскада IC 555. Результатом является вычисленный SPWM на выводе 6 микросхемы IC 741. Этот SPWM прерывается на затворах силовых полевых МОП-транзисторов, которые переключаются трансформатором с той же частотой SPWM.

В результате на вторичной стороне получается чистый синусоидальный сигнал (после некоторой фильтрации).

Полная конструкция моста

Полная версия моста для вышеуказанной концепции может быть построена с использованием приведенной ниже конфигурации:

Для простоты автоматическое отключение батареи не включено, поэтому рекомендуется выключить питание, как только напряжение батареи достигнет полного уровня заряда. Или, в качестве альтернативы, вы можете добавить соответствующий лампа накаливания в серии с положительной линией зарядки аккумулятора, чтобы обеспечить безопасную зарядку аккумулятора.

Если у вас есть вопросы или сомнения относительно вышеизложенной концепции, оставьте поле для комментариев ниже.

Предыдущая статья: Трехконтактные регуляторы постоянного напряжения - Рабочие и прикладные схемы Далее: Как сделать печатную плату дома