Как построить схему инвертора высокой мощности на 400 Вт

Заинтересованы сделать ваш собственный инвертор мощности со встроенным зарядным устройством? В этой статье была представлена ​​простая схема инвертора мощностью 400 Вт с зарядным устройством, которую можно очень легко построить и оптимизировать. Прочтите полное обсуждение через аккуратные иллюстрации.

Вступление

Мощный инвертор мощностью 400 Вт со встроенной схемой зарядного устройства был подробно описан в этой статье с помощью принципиальных схем. Также обсуждался простой расчет для оценки резисторов базы транзистора.

Я обсуждал строительство нескольких хорошие схемы инвертора через некоторые из моих предыдущих статей, и я действительно взволнован огромным откликом, который я получаю от читателей. Вдохновленный популярным спросом, я разработал еще одну интересную, более мощную схему инвертора мощности со встроенным зарядным устройством.

Настоящая схема, хотя и похожа по действию, более интересна и продвинута из-за того, что она имеет встроенное зарядное устройство, а также полностью автоматическое.

Как следует из названия, предлагаемая схема будет вырабатывать внушительные 400 Вт (50 Гц) выходной мощности от 24-вольтовой аккумуляторной батареи грузовика с КПД до 78%.

Поскольку он полностью автоматический, устройство может быть постоянно подключено к сети переменного тока. Пока есть входной переменный ток, аккумулятор инвертора постоянно заряжается, поэтому он всегда находится в заряженном состоянии, в режиме ожидания.

Как только батарея полностью заряжается, внутреннее реле автоматически переключается и переводит батарею в режим инвертора, и подключенная выходная нагрузка мгновенно получает питание через инвертор.

В тот момент, когда напряжение аккумулятора падает ниже заданного уровня, реле переключается и переводит аккумулятор в режим зарядки, и цикл повторяется.

Не теряя времени, сразу перейдем к процессу строительства.

Перечень деталей для принципиальной схемы

Для построения схемы инвертора вам потребуются следующие детали:

Все резисторы имеют номинал Вт, CFR 5%, если не указано иное.

• R1 ---- R6 = Подсчитывается - Прочтите в конце статьи
• R7 = 100K (50 Гц), 82K (60 Гц)
• R8 = 4K7,
• R9 = 10К,
• P1 = 10К,
• C1 = 1000 мк / 50 В,
• C2 = 10 мк / 50 В,
• C3 = 103, КЕРАМИЧЕСКИЙ,
• C4, C5 = 47 мк / 50 В,
• Т1, 2, 5, 6 = BDY29,
• T3, 4 = TIP 127,
• T8 = BC547B
• D1 ----- D6 = 1N 5408,
• D7, D8 = 1N4007,
• РЕЛЕ = 24 В, SPDT
• IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
• IC2 = 7812,
• ИНВЕРТОРНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР = 20 - 0 - 20 В, 20 АМПЕР. ВЫХОД = 120 В (60 Гц) ИЛИ 230 В (50 Гц),
• ЗАРЯДНЫЙ ТРАНСФОРМЕР = 0 - 24В, 5 АМПЕР. ВХОД = 120 В (60 Гц) ИЛИ 230 В (50 Гц) СЕТЬ переменного тока

Схема работы

Мы уже знаем, что инвертор в основном состоит из генератора, который управляет последующими силовыми транзисторами, который, в свою очередь, переключает вторичную обмотку силового трансформатора поочередно с нуля на максимальное напряжение питания, тем самым создавая мощный повышенный переменный ток на первичном выходе трансформатора. .

В этой схеме IC 4093 образует основную колебательную составляющую. Один из его вентилей N1 настроен как генератор, в то время как другие три логических элемента N2, N3, N4 все подключены как буферы.

Колебательные выходы из буферов поступают на базу транзисторов усилителя тока Т3 и Т4. Они внутренне сконфигурированы как пары Дарлингтона и увеличивают ток до подходящего уровня.

Этот ток используется для управления выходным каскадом, состоящим из силовых транзисторов T1, 2, 5 и 6.

Эти транзисторы в ответ на переменное базовое напряжение могут переключать всю мощность питания на вторичную обмотку трансформатора, чтобы генерировать эквивалентный уровень выходного переменного тока.

Схема также включает отдельную секцию автоматического зарядного устройства.

Как построить?

Строительная часть этого проекта довольно проста и может быть завершена с помощью следующих простых шагов:

Начните строительство с изготовления радиаторов. Вырежьте два куска алюминиевых листов размером 12 на 5 дюймов, толщиной ½ см каждый.

Согните их, чтобы получились два компактных С-образных канала. Точно просверлите пару отверстий размером TO-3 на каждом радиаторе, подходящем для силовых транзисторов T3 --- T6, плотно над радиаторами с помощью винтов, гаек и пружинных шайб.

Теперь вы можете приступить к созданию печатной платы с помощью данной принципиальной схемы. Вставьте все компоненты вместе с реле, соедините их выводы и спаяйте их вместе.

Держите транзисторы T1 и T2 немного в стороне от других компонентов, чтобы вы могли найти достаточно места для установки на них радиаторов типа TO-220.

Затем соедините базу и эмиттер T3, 4, 5 и T6 с соответствующими точками на печатной плате. Также подключите коллектор этих транзисторов к вторичной обмотке трансформатора, используя толстые медные провода (15 SWG), как показано на принципиальной схеме.

Зажмите и закрепите всю сборку внутри прочного металлического шкафа с хорошей вентиляцией. Сделайте фитинги абсолютно прочными с помощью гаек и болтов.

Завершите установку, установив внешние выключатели, сетевой шнур, выходные розетки, клеммы аккумулятора, предохранитель и т. Д. Над шкафом.

На этом завершается конструкция этого инвертора мощности со встроенным зарядным устройством.

Как рассчитать базовый резистор транзистора для инверторов

Величина базового резистора для конкретного транзистора во многом будет зависеть от его нагрузки коллектора и напряжения базы. Следующее выражение дает простое решение для точного расчета базового резистора транзистора.

R1 = (Ub - 0,6) * Hfe / ILOAD

Здесь Ub = напряжение источника на R1,

Hfe = усиление по току в прямом направлении (для TIP 127 это более или менее 1000, для BDY29 около 12)

ILOAD = Ток, необходимый для полной активации нагрузки коллектора.

Итак, теперь вычисление базового резистора различных транзисторов, задействованных в данной схеме, становится довольно простым. Лучше всего это делать со следующими пунктами.

Начнем сначала с расчета базовых резисторов для транзисторов BDY29.

Согласно формуле, для этого нам нужно знать ILOAD, который здесь является вторичной обмоткой трансформатора. С помощью цифрового мультиметра измерьте сопротивление этой части трансформатора.

Затем с помощью закона Ома найдите ток (I), который будет проходить через эту обмотку (здесь U = 24 вольта).

R = U / I или I = U / R = 24 / R

• Разделите ответ на два, потому что ток каждой половины обмотки делится через два BDY29 параллельно.
• Так как мы знаем, что напряжение питания, полученное с коллектора TIP127, будет 24 вольта, получаем базовое напряжение истока для транзисторов BDY29.
• Используя все вышеперечисленные данные, теперь мы можем очень легко рассчитать номиналы базовых резисторов для транзисторов BDY29.
• Как только вы найдете значение сопротивления базы BDY29, он, очевидно, станет нагрузкой коллектора для транзистора TIP 127.
• Затем, как указано выше, используя закон Ома, найдите ток, проходящий через вышеуказанный резистор. После того, как вы его получите, вы можете найти значение базового резистора для транзистора TIP 127, просто используя формулу, представленную в начале статьи.
• Вышеупомянутая простая формула расчета транзистора может быть использована для определения номинала базового резистора любого транзистора, включенного в любую схему.

Разработка простого инвертора на 400 Вт на основе Mosfet

Теперь давайте изучим еще одну конструкцию, которая, пожалуй, является самой простой схемой инвертора, эквивалентной синусоиде мощностью 400 Вт. Он работает с минимальным количеством компонентов и может обеспечить оптимальные результаты. Схема была запрошена одним из активных участников этого блога.

Схема на самом деле не является синусоидальной волной в истинном смысле слова, однако это цифровая версия и почти так же эффективна, как и ее синусоидальный аналог.

Как это устроено

Из принципиальной схемы мы можем наблюдать многие очевидные этапы топологии инвертора. Створки N1 и N2 образуют каскад генератора и отвечают за генерацию основных импульсов 50 или 60 Гц, здесь они рассчитаны на генерацию выходного сигнала около 50 Гц.

Створки взяты из микросхемы IC 4049, которая состоит из 6 вентилей НЕ, два из которых используются в каскаде генератора, а остальные четыре - настроен как буферы и инверторы (для переключения прямоугольных импульсов, N4, N5)

До сих пор каскады ведут себя как обычный прямоугольный инвертор, но введение каскада IC 555 преобразует всю конфигурацию в схему синусоидального инвертора с цифровым управлением.

Секция IC 555 была подключена как нестабильный MV, потенциометр 100K используется для оптимизации ШИМ-эффекта от вывода №3 IC.

Отрицательные импульсы от IC 555 используются здесь только для подстройки прямоугольных импульсов на затворах соответствующих полевых МОП-транзисторов через соответствующие диоды.

Используемые МОП-транзисторы могут быть любого типа, способные выдерживать напряжение 50 В при 30 А.

24 батареи необходимо сделать из двух последовательно соединенных батарей 12 В 40 Ач. Питание микросхем должно осуществляться от любой из батарей, поскольку микросхемы будут повреждены при напряжении 24 Вольт.

Потенциал 100K следует отрегулировать с помощью измерителя RMS, чтобы значение RMS на выходе было как можно ближе к исходному синусоидальному сигналу при соответствующем напряжении.

Схема была эксклюзивно разработана и спроектирована мной.

Отзыв г-на Руди о проблеме с формой волны, полученной от вышеупомянутой схемы инвертора мощностью 400 Вт

Привет сэр,

мне нужна ваша помощь, сэр. Я только что закончил эту схему. но результат оказался не таким, как я ожидал, см. мои фотографии ниже.

Это волновая мера со стороны затвора (также от микросхем 555 и 4049): выглядит просто красиво. частота и рабочий цикл почти на желаемом уровне.

это мера волны со стороны стока mosfet. все испорчено. частота и рабочий цикл изменяются.

это я измеряю от выхода моего трансформатора (для целей тестирования я использовал 2A 12v 0 12v - 220v CT).

как получить выходную волну трансформатора как затворную? у меня дома взлеты. Я пытаюсь измерить выход затвора, стока и трансформатора. форма волны почти такая же на этих небольших взлетах (модифицированная синусоида). как мне добиться этого результата в моей схеме?

Пожалуйста, помогите, спасибо, сэр.

Решение проблемы с формой волны

Привет Руди,

это, вероятно, происходит из-за всплесков индуктивности трансформатора, попробуйте следующее:

сначала увеличьте частоту 555 немного больше, чтобы «столбы» на каждом прямоугольном волновом цикле выглядели однородными и хорошо распределенными… может быть, четырехколонный цикл будет выглядеть лучше и интереснее, чем нынешний волновой шаблон.

Подключите большой конденсатор, может быть 6800 мкФ / 35 В прямо через клеммы аккумулятора.

Подключите стабилитрон на 12 В через затвор / исток каждого МОП-транзистора.

и подключите конденсатор 0,22 мкФ / 400 В к выходной обмотке трансформатора ... и снова проверьте реакцию.