6 уникальных конструкций, представленных ниже, объясняют, как можно эффективно использовать обычный нестабильный мультивибратор IC 555 для сделать инвертор без сложных этапов.

Несомненно, IC 555 - это универсальная ИС, которая имеет множество применений в электронном мире. Однако когда дело доходит до инверторов, IC 555 идеально подходит для этого.

В этом посте мы обсудим 5 выдающихся схем инвертора IC 555, от простого варианта прямоугольной формы до немного более продвинутых синусоидальных схем SPWM, и, наконец, полнофункциональная схема инвертора постоянного тока с ШИМ на основе ферритового сердечника. Давай начнем.

Идея была запрошена г-ном ningrat_edan.

Базовый дизайн

Ссылаясь на показанную диаграмму, один IC 555 можно увидеть в стандартном нестабильном режиме. , при этом его вывод №3 используется в качестве источника генератора для реализации функции инвертора.

простая центральная схема инвертора IC 555

ПРИМЕЧАНИЕ. Замените конденсатор 1 нФ конденсатором 0,47 мкФ для оптимизации 50 Гц на выходе. . Это может быть полярный или неполярный .

Как это устроено

Работу этой схемы инвертора IC 555 можно понять с помощью следующего пошагового анализа:

IC 555 сконфигурирован в режиме нестабильного мультивибратора, который позволяет его контакту № 3 переключать непрерывные импульсы высокого / низкого уровня с определенной частотой. Эта частота зависит от номиналов резисторов и конденсатора на его контактах №7, №6, 2 и т. Д.

Контакт № 3 микросхемы IC 555 генерирует требуемую частоту 50 Гц или 60 Гц для полевых МОП-транзисторов.

Как мы знаем, полевые МОП-транзисторы здесь должны работать поочередно для обеспечения двухтактного колебания на присоединенной центральной обмотке ответвления трансформатора.

Следовательно, оба затвора MOSFET не могут быть подключены к выводу № 3 ИС. Если мы сделаем это, оба полевых МОП-транзистора будут вести себя одновременно, заставляя обе первичные обмотки переключаться вместе. Это вызовет два противофазных сигнала, индуцированных на вторичной обмотке, что вызовет короткое замыкание выходного переменного тока, и на выходе возникнет чистый нулевой переменный ток, и произойдет нагрев трансформатора.

Чтобы избежать этой ситуации, два полевых МОП-транзистора должны работать попеременно в тандеме.

Функция BC547

Чтобы гарантировать, что полевые МОП-транзисторы переключаются поочередно с частотой 50 Гц от контакта № 3 IC 555, мы вводим каскад BC547 для инвертирования вывода № 3 на его коллекторе.

Делая это, мы эффективно разрешаем импульсу вывода №3 создавать противоположные +/- частоты, один на выводе №3, а другой на коллекторе BC547.

При таком расположении один затвор MOSFET работает от контакта №3, а другой MOSFET работает от коллектора BC547.

Это означает, что когда полевой МОП-транзистор на выводе № 3 включен, полевой МОП-транзистор на коллекторе BC547 выключен, и наоборот.

Это эффективно позволяет MOSFET переключаться поочередно для требуемого двухтактного переключения.

Как работает трансформатор

В работа трансформатора Об этой схеме инвертора IC 555 можно узнать из следующего пояснения:

Когда полевые МОП-транзисторы проводят попеременно, на соответствующую половину обмотки подается большой ток от батареи.

Отклик позволяет трансформатору генерировать двухтактное переключение через его центральную обмотку ответвления. В результате через вторичную обмотку наведен необходимый переменный ток частотой 50 Гц или 220 В переменного тока.

В периоды включения соответствующая обмотка накапливает энергию в форме электромагнитной энергии. Когда полевые МОП-транзисторы выключены, соответствующая обмотка возвращает накопленную энергию на вторичную сетевую обмотку, вызывая цикл 220 В или 120 В на выходной стороне трансформатора.

Это продолжает происходить поочередно с двумя первичными обмотками, в результате чего на вторичной стороне возникает переменное сетевое напряжение 220/120 В.

Важность диодов обратной защиты

У этого типа топологии с центральным ответвлением есть обратная сторона. Когда первичная полуобмотка создает обратную ЭДС, она также воздействует на клеммы стока / истока полевого МОП-транзистора.

Это может иметь разрушительные последствия для полевых МОП-транзисторов, если диоды обратной защиты не включены в первичную обмотку трансформатора. Но в том числе эти диоды также означает, что драгоценная энергия шунтируется на землю, в результате чего инвертор работает с меньшей эффективностью.

Технические характеристики:

Выходная мощность : Без ограничений, от 100 до 5000 Вт.
Трансформатор : В соответствии с предпочтениями, мощность будет соответствовать требованиям выходной мощности нагрузки.
Аккумулятор : Номинал 12 В и Ач должен быть в 10 раз больше, чем ток, выбранный для трансформатора.
Форма волны : Квадратная волна
Частота : 50 Гц или 60 Гц в соответствии с кодом страны.
Выходное напряжение : 220 В или 120 В в соответствии с кодом страны

Как рассчитать частоту IC 555

Частота Схема нестабильного генератора IC 555 в основном определяется цепью RC (резистор, конденсатор), настроенной на его контактах №7, №2 / 6 и земле.

Когда IC 555 применяется в качестве схемы инвертора, значения этих резисторов и конденсатора рассчитываются таким образом, что вывод № 3 микросхемы IC обеспечивает частоту около 50 Гц или 60 Гц. 50 Гц - стандартное значение, совместимое с выходом 220 В переменного тока, а 60 Гц рекомендуется для выходов 120 В переменного тока.

Формула для вычисление значений RC в схеме IC 555 показано ниже:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) С

Где F - предполагаемый частотный выход, R1 - это резистор, который подключен между контактом №7 и землей в цепи, а R2 - резистором между контактом №7 и контактом №6 / 2 микросхемы. C - это конденсатор, расположенный между контактом №6 / 2 и землей.

Помните, что F будет в фарадах, F будет в герцах, R будет в омах, а C будет в микрофарадах (мкФ)

“разница между защелками и вьетнамками ”

Видеоклип:

Изображение формы волны:

Изображение формы сигнала инвертора IC 555

Использование BJT вместо MOSFET

На приведенной выше диаграмме мы исследовали инвертор на основе полевого МОП-транзистора с центральным трансформатором отвода. В конструкции использовалось всего 4 транзистора, что оказалось немного длинновато и менее экономично.

Для любителей, которые могут быть заинтересованы в создании инвертора IC 555 с использованием только пары силовых BJT, следующая схема будет очень полезной:

Схема инвертора IC 555 с использованием всего двух транзисторов

ПРИМЕЧАНИЕ: Транзисторы неправильно показаны как TIP147, которые на самом деле являются TIP142.

ОБНОВИТЬ : Знаете ли вы, что вы можете сделать крутой модифицированный синусоидальный инвертор, просто объединив IC 555 с IC 4017, см. вторая диаграмма из этой статьи : Рекомендуется для всех увлеченных инверторов.

2) Схема полного моста инвертора IC 555

Представленную ниже идею можно рассматривать как простейшую схему полного мостового инвертора на базе IC 555, которая не только просто и дешево построить но также значительно мощнее. Мощность инвертора может быть увеличена до любых разумных пределов, соответствующим образом изменяя количество МОП-транзисторов на выходном каскаде.

Как это устроено

Схема простейшего полного мостового инвертора, описанная выше, требует единственной микросхемы IC 555, пары МОП-транзисторов и силового трансформатора в качестве основных компонентов.

Как показано на рисунке, IC 555 имеет обычную разводку в виде нестабильного мультивибратора. Резисторы R1 и R2 определяют рабочий цикл инвертора.

R1 и R2 должны быть отрегулированы и рассчитаны точно для получения рабочего цикла 50%, в противном случае выход инвертора может генерировать неравномерную форму волны, что может привести к несбалансированному выходу переменного тока, опасному для приборов, а также МОП-транзисторы будут иметь тенденцию рассеиваться неравномерно, вызывая множественные проблемы в цепи.

Значение C1 должно быть выбрано таким, чтобы выходная частота составляла около 50 Гц для характеристик 220 В и 60 Гц для характеристик 120 В.

МОП-транзисторы могут быть любыми мощными МОП-транзисторами, способными выдерживать большие токи, до 10 ампер и более.

Здесь, так как операция - это полный мост Тип без каких-либо интегральных схем драйвера полного моста, две батареи включены вместо одной для обеспечения потенциала земли для трансформатора и для того, чтобы вторичная обмотка трансформатора реагировала как на положительные, так и на отрицательные циклы работы mosfet.

Идея была разработана мной, однако она еще не проверена на практике, поэтому примите во внимание этот вопрос.

Предположительно, инвертор должен легко справляться с мощностью до 200 Вт с большим КПД.

На выходе будет прямоугольная волна.

Полностоковый инвертор IC 555 с 2 батареями

Список деталей

R1 и R2 = см. Текст,
C1 = см. Текст,
C2 = 0,01 мкФ
R3 = 470 Ом, 1 ватт,
R4, R5 = 100 Ом,
D1, D2 = 1N4148
Mosfets = см. Текст.
Z1 = 5,1 В, стабилитрон мощностью 1 Вт.
Трансформатор = требуемая мощность Asper,
B1, B2 = две батареи на 12 В, AH будет в соответствии с предпочтениями.
IC1 = 555

3) Схема инвертора Pure Sinewave SPWM IC 555

Предлагаемая чистая синусоида на основе IC 555 схема инвертора генерирует точно разнесенные импульсы ШИМ, которые очень точно имитируют синусоидальную волну и, таким образом, могут считаться такими же хорошими, как и конструкция его счетчика синусоидальной волны.

Здесь мы используем два этапа для создания требуемых импульсов ШИМ, один из которых состоит из микросхем IC 741, а другой - из микросхемы IC 555. Давайте изучим всю концепцию в деталях.

Как работает схема - этап ШИМ

Генератор прямоугольной и треугольной модуляции на основе операционного усилителя TL072 для IC 555

Принципиальную схему можно понять по следующим пунктам:

Два операционных усилителя в основном предназначены для генерирования необходимых напряжений источника выборки для IC 555.
Пара выходов этого каскада отвечает за генерацию прямоугольных и треугольных волн.

Второй этап, который на самом деле является сердцем схема состоит из IC 555 . Здесь ИС подключена в моностабильном режиме с прямоугольными волнами от каскада операционного усилителя, подаваемыми на его триггерный вывод № 2, и треугольными волнами, подаваемыми на его контакт управляющего напряжения № 5.

Входной прямоугольный сигнал запускает моностабильное устройство для генерации цепочки импульсов на выходе, тогда как треугольный сигнал модулирует ширину выходных прямоугольных импульсов.

Выходной сигнал IC 555 теперь следует «инструкциям» каскада операционного усилителя и оптимизирует свой выход в ответ на два входных сигнала, создавая синусоидальный эквивалент импульсов ШИМ.

Теперь остается только правильно подать импульсы ШИМ на выходные каскады инвертора, состоящего из выходных устройств, трансформатора и батареи.

Интеграция ШИМ с выходным каскадом

Силовой транзистор и трансформаторный каскад для синусоидальной схемы инвертора IC 555

Вышеупомянутый выход ШИМ применяется к выходному каскаду, как показано на рисунке.

Транзисторы T1 и T2 получают импульсы ШИМ на своих базах и переключают напряжение батареи на обмотку трансформатора в соответствии с рабочими циклами формы сигнала, оптимизированного для ШИМ.

Два других транзистора гарантируют, что проводимость T1 и T2 происходит в тандеме, то есть поочередно так, что выходной сигнал o трансформатора генерирует один полный цикл переменного тока с двумя половинами импульсов ШИМ.

Изображения формы волны:

Форма волны синусоидального инвертора IC 555

(Предоставлено: г-н Робин Питер)

Пожалуйста, также посмотрите это Модифицированная конструкция синусоидальной волны 500 ВА , разработанный мной.

Список деталей для указанной выше схемы инвертора синусоидальной волны IC 555

R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10К,
R7 = 8K2,
R11, R14, R15, R16 = 1К,
R12, R13 = 33 Ом 5 Вт,
R4 = 1M предустановка,
R5 = 150 K предустановка,
R6 = 1K5
C1 = 0,1 мкФ,
C2 = 100 пФ,
IC1 = TL 072,
IC2 = 555,
Т1, Т2 = BDY29,
T5, T6 = ТИП 127,
T3, T4 = TIP122
Трансформатор = 12 - 0 - 12 В, 200 Вт,
Аккумулятор = 12 вольт, 100 Ач.
Распиновка IC 555

Распиновка IC TL072.

Форма волны SPWM обозначает форму волны синусоидальной широтно-импульсной модуляции, и она применяется в обсуждаемой схеме инвертора SPWM с использованием нескольких микросхем 555 и одного операционного усилителя.

4) Другая версия синусоидальной волны с использованием IC 555

В одном из моих предыдущих постов мы подробно узнали, как построить Схема генератора SPWM с использованием операционного усилителя и два входа треугольной волны, в этом посте мы используем ту же концепцию для генерации SPWM, а также изучаем метод ее применения в схеме инвертора на основе IC 555.

Схема синусоидального ШИМ-инвертора IC 555

Использование IC 555 для инвертора

На приведенной выше схеме показана вся конструкция предлагаемой схемы инвертора SPWM с использованием IC 555, где центральная микросхема IC 555 и связанные с ней каскады BJT / MOSFET образуют базовую схему инвертора прямоугольной формы.

Наша цель состоит в том, чтобы преобразовать эти прямоугольные волны 50 Гц в требуемую форму волны SPWM, используя схему на основе операционных усилителей.

Поэтому мы соответствующим образом конфигурируем каскад простого компаратора операционных усилителей с использованием IC 741, как показано в нижней части схемы.

Как уже обсуждалось в нашей прошлой статье SPWM, этому операционному усилителю требуется пара источников треугольных волн на двух его входах в виде быстрой треугольной волны на контакте №3 (неинвертирующий вход) и гораздо более медленной треугольной волны на контакте. # 2 (инвертирующий вход).

Использование IC 741 для SPWM

Мы достигаем вышеупомянутого, используя другую нестабильную схему IC 555, которую можно увидеть в крайнем левом углу диаграммы, и используем ее для создания требуемых быстрых треугольных волн, которые затем подаются на вывод № 3 IC 741.

Для медленных треугольных волн мы просто извлекаем то же самое из центральной микросхемы IC 555, которая установлена на рабочий цикл 50%, а ее временный конденсатор C настроен соответствующим образом для получения частоты 50 Гц на его контакте №3.

Получение медленных треугольных волн из источника 50 Гц / 50% гарантирует, что срезание SPWM через буферные BJT идеально синхронизировано с ионами проводимости mosfet, и это, в свою очередь, гарантирует, что каждая из прямоугольных волн идеально `` вырезана '' как на сгенерированный SPWM с выхода операционного усилителя.

Приведенное выше описание четко объясняет, как создать простую схему инвертора SPWM с использованием IC 555 и IC 741, если у вас есть какие-либо связанные вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь использовать приведенное ниже поле комментариев для быстрых ответов.

5) Бестрансформаторный инвертор IC 555

Схема, показанная ниже, изображает простую, но очень эффективную схему полномостового инвертора IC 555 с 4 МОП-транзисторами и n каналом.

12 В постоянного тока от батареи сначала преобразуются в 310 В постоянного тока с помощью готового модуля преобразователя постоянного тока в переменный.

Этот 310 В постоянного тока подается на драйвер полного моста MOSFET для преобразования его в выход 220 В переменного тока.

Полевые МОП-транзисторы с 4 N каналами соответствующим образом настраиваются с использованием отдельного диода, конденсатора и сети BC547.

Переключение полной секции моста выполняется каскадом генератора IC 555. Частота составляет около 50 Гц, установленная предустановкой 50 k на выводе № 7 микросхемы IC 555.

4-канальная полная мостовая схема инвертора IC 555

6) Инвертор IC 555 с автоматическим зарядным устройством Arduino

В этой 6-й конструкции инвертора мы используем декадный счетчик 4017 и таймер Ic ne555, которые используются для генерации синусоидального ШИМ-сигнала для инвертора и автоматического отключения высокого / низкого заряда батареи с сигнализацией на базе Arduino.

Автор: Эйнсворт Линч

Вступление

В этой схеме на самом деле происходит то, что 4017 выводит ШИМ-сигнал с 2 из 4 своих выходных контактов, который затем прерывается, и если на вторичной стороне трансформатора имеется надлежащая выходная фильтрация, он принимает форму или достаточно близкую к форма фактической формы синусоидальной волны.

Первый NE555 подает сигнал на контакт 14 4017, что в 4 раза превышает требуемую выходную частоту, которая вам нужна, поскольку 4017 переключается на свои 4 выхода, другими словами, если вам нужно 60 Гц, вам нужно будет подать 4 * 60 Гц на контакт 14. микросхемы 4017, которая составляет 240 Гц.

Эта схема имеет функцию отключения при повышении напряжения, функцию отключения при пониженном напряжении и функцию сигнализации о низком заряде батареи - все, что выполняется платформой микроконтроллера под названием Arduino, которую необходимо запрограммировать.

Программа для Arduino проста и представлена в конце статьи.

Если вы чувствуете, что не сможете завершить этот проект с добавленным микроконтроллером, его можно опустить, и схема будет работать точно так же.

Как работают схемы

Этот инвертор IC 555 со схемой отключения при высоком / низком заряде батареи Arduino может работать от 12 В, 24 и 48 В до 48 В, необходимо выбрать соответствующий вариант регулятора напряжения и соответствующий размер трансформатора.

Arduino может питаться от 7 до 12 В или даже 5 В от USB, но для такой схемы было бы хорошо запитать ее от 12 В, чтобы не было падения напряжения на цифровых выходных контактах, которые используются для питания реле, которое включает Ic в цепи, а также зуммер для сигнализации низкого напряжения.

Arduino будет использоваться для считывания напряжения батареи, и он работает только от 5 В постоянного тока, поэтому используется схема делителя напряжения. Я использовал 100 кОм и 10 кОм в моем дизайне, и эти значения нанесены на график в коде, который запрограммирован в чипе Arduino, чтобы вы должны использовать те же значения, если вы не внесли изменения в код или не написали другой код, что можно сделать, поскольку Arduino - это платформа с открытым исходным кодом и ее дешевизна.

Плата Arduino в этой конструкции также соединена с ЖК-дисплеем 16 * 2 для отображения напряжения батареи.

Ниже представлена схема схемы.

Программа отключения батареи:

#include LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12) int analogInput = 0 float vout = 0.0 float vin = 0.0 float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text! float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text! int value = 0 int battery = 8 // pin controlling relay int buzzer =7 void setup(){ pinMode(analogInput, INPUT) pinMode(battery, OUTPUT) pinMode(buzzer, OUTPUT) lcd.begin(16, 2) lcd.print('Battery Voltage') } void loop(){ // read the value at analog input value = analogRead(analogInput) vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text vin = vout / (R2/(R1+R2)) if (vin<0.09){ vin=0.0//statement to quash undesired reading ! } if (vin<10.6) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin>14.4) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin<10.9)) { digitalWrite(buzzer, HIGH) else { digitalWrite(buzzer, LOW lcd.setCursor(0, 1) lcd.print('INPUT V= ') lcd.print(vin) delay(500) }