Πώς να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα μετατροπέα υψηλής ισχύος 400 Watt

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Ενδιαφέρεστε να φτιάξετε το δικό σας δικό μετατροπέα ισχύος με ενσωματωμένο φορτιστή; Σε αυτό το άρθρο παρέχεται ένα απλό κύκλωμα μετατροπέα 400 watt με φορτιστή που μπορεί να κατασκευαστεί και να βελτιστοποιηθεί πολύ εύκολα. Διαβάστε ολόκληρη τη συζήτηση μέσω τακτοποιημένων εικονογραφήσεων.

Εισαγωγή

Ένας τεράστιος μετατροπέας ισχύος 400 W με ενσωματωμένο κύκλωμα φορτιστή έχει εξηγηθεί διεξοδικά σε αυτό το άρθρο μέσω σχηματικών κυκλωμάτων. Έχει επίσης συζητηθεί ένας απλός υπολογισμός για την αξιολόγηση των αντιστάσεων βάσης τρανζίστορ.



Έχω συζητήσει την κατασκευή μερικών καλά κυκλώματα μετατροπέα μέσω μερικών από τα προηγούμενα άρθρα μου και είμαι πραγματικά ενθουσιασμένος από τη συντριπτική απάντηση που λαμβάνω από τους αναγνώστες. Εμπνευσμένη από τη δημοφιλή ζήτηση, έχω σχεδιάσει ένα ακόμη ενδιαφέρον, πιο ισχυρό κύκλωμα ενός μετατροπέα ισχύος με ενσωματωμένο φορτιστή.

Το παρόν κύκλωμα, παρόλο που είναι παρόμοιο σε λειτουργία, είναι πιο ενδιαφέρον και προηγμένο λόγω του γεγονότος ότι διαθέτει ενσωματωμένο φορτιστή μπαταρίας και πολύ πλήρως αυτόματο.



Όπως υποδηλώνει το όνομα, το προτεινόμενο κύκλωμα θα παράγει τεράστια ισχύ 400 watt (50 Hz) εξόδου από μια μπαταρία φορτηγού 24 volt, με απόδοση τόσο υψηλή όσο 78%.

Καθώς είναι πλήρως αυτόματο, η μονάδα μπορεί να συνδεθεί μόνιμα στο δίκτυο AC. Εφόσον είναι διαθέσιμη η είσοδος AC, η μπαταρία του μετατροπέα φορτίζεται συνεχώς έτσι ώστε να διατηρείται πάντα σε θέση αναμονής.

Μόλις η μπαταρία φορτιστεί πλήρως, ένα εσωτερικό ρελέ εναλλάσσεται αυτόματα και μετατοπίζει την μπαταρία στη λειτουργία μετατροπέα και το συνδεδεμένο φορτίο εξόδου τροφοδοτείται άμεσα μέσω του μετατροπέα.

Τη στιγμή που η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από το προκαθορισμένο επίπεδο, το ρελέ εναλλάσσεται και μετατοπίζει την μπαταρία στη λειτουργία φόρτισης και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Χωρίς χάσιμο χρόνου ας πάμε αμέσως στη διαδικασία κατασκευής.

Λίστα ανταλλακτικών για το διάγραμμα κυκλώματος

Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα εξαρτήματα για την κατασκευή του κυκλώματος μετατροπέα:

Όλες οι αντιστάσεις είναι ¼ watt, CFR 5%, εκτός αν αναφέρεται διαφορετικά.

  • R1 ---- R6 = Θα υπολογιστεί - Διαβάστε στο τέλος του άρθρου
  • R7 = 100K (50Hz), 82K (60Hz)
  • R8 = 4K7,
  • R9 = 10Κ,
  • P1 = 10Κ,
  • C1 = 1000μ / 50V,
  • C2 = 10μ / 50V,
  • C3 = 103, ΚΕΡΑΜΙΚΟ,
  • C4, C5 = 47μ / 50V,
  • T1, 2, 5, 6 = BDY29,
  • T3, 4 = ΣΥΜΒΟΥΛΗ 127,
  • T8 = BC547B
  • D1 ----- D6 = 1Ν 5408,
  • D7, D8 = 1N4007,
  • RELAY = 24 VOLT, SPDT
  • IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
  • IC2 = 7812,
  • TRANSFORMER INVERTER = 20 - 0 - 20 V, 20 AMPS. OUTPUT = 120V (60Hz) Ή 230V (50Hz),
  • ΦΟΡΤΙΣΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ = 0 - 24V, 5 AMPS. ΕΙΣΟΔΟΣ = 120V (60Hz) Ή 230V (50Hz) MAINS AC

Λειτουργία κυκλώματος

Γνωρίζουμε ήδη ότι ένας αντιστροφέας βασικά αποτελείται από έναν ταλαντωτή που οδηγεί τα επόμενα τρανζίστορ ισχύος που με τη σειρά τους αλλάζουν το δευτερεύον μετασχηματιστή ισχύος εναλλάξ από το μηδέν στη μέγιστη τάση τροφοδοσίας, παράγοντας έτσι ένα ισχυρό ενισχυμένο εναλλασσόμενο ρεύμα στην κύρια έξοδο του μετασχηματιστή .

Σε αυτό το κύκλωμα το IC 4093 σχηματίζει το κύριο ταλαντωτικό συστατικό. Μία από τις πύλες N1 έχει διαμορφωθεί ως ταλαντωτής, ενώ οι άλλες τρεις πύλες N2, N3, N4 είναι όλες συνδεδεμένες ως buffer.

Οι ταλαντευόμενες έξοδοι από τα buffer τροφοδοτούνται στη βάση των τρεχόντων τρανζίστορ ενισχυτή Τ3 και Τ4. Αυτά διαμορφώνονται εσωτερικά ως ζεύγη Darlington και αυξάνουν το ρεύμα σε κατάλληλο επίπεδο.

Αυτό το ρεύμα χρησιμοποιείται για να οδηγήσει το στάδιο εξόδου που αποτελείται από τρανζίστορ ισχύος T1, 2, 5 και 6.

Αυτά τα τρανζίστορ σε απόκριση της εναλλασσόμενης τάσης βάσης είναι σε θέση να μετατρέψουν ολόκληρη την ισχύ τροφοδοσίας στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή για να παράγουν ισοδύναμο επίπεδο εξόδου AC.

Το κύκλωμα ενσωματώνει επίσης ένα ξεχωριστό τμήμα αυτόματου φορτιστή μπαταρίας.

Πώς να φτιάξετε;

Το κατασκευαστικό μέρος αυτού του έργου είναι αρκετά απλό και μπορεί να ολοκληρωθεί με τα ακόλουθα εύκολα βήματα:

Ξεκινήστε την κατασκευή κατασκευάζοντας τις ψύκτρες. Κόψτε δύο κομμάτια φύλλων αλουμινίου 12 επί 5 ίντσες, με πάχος ½ cm το καθένα.

Λυγίστε τα για να σχηματίσουν δύο συμπαγή κανάλια 'C'. Ανοίξτε με ακρίβεια ένα ζευγάρι οπών μεγέθους TO-3 σε κάθε ψύκτρα που ταιριάζει με τα τρανζίστορ ισχύος T3 --- T6 σφιχτά πάνω από τις ψύκτρες χρησιμοποιώντας βίδες, παξιμάδια και ροδέλες ελατηρίου.

Τώρα μπορείτε να προχωρήσετε στην κατασκευή της πλακέτας κυκλώματος με τη βοήθεια του δεδομένου σχηματικού κυκλώματος. Τοποθετήστε όλα τα εξαρτήματα μαζί με τα ρελέ, διασυνδέστε τα καλώδια τους και συγκολλήστε τα μαζί.

Κρατήστε τα τρανζίστορ T1 και T2 λίγο μακριά από τα άλλα εξαρτήματα, ώστε να μπορείτε να βρείτε αρκετό χώρο για να τοποθετήσετε πάνω τους τους τύπους ψύκτρων τύπου TO-220.

Στη συνέχεια, συνεχίστε για τη διασύνδεση της βάσης και του πομπού των T3, 4, 5 και T6 με τα κατάλληλα σημεία στην πλακέτα κυκλώματος. Συνδέστε επίσης τον συλλέκτη αυτών των τρανζίστορ με τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή χρησιμοποιώντας σύρματα χαλκού πάχους (15 SWG) όπως φαίνεται στο διάγραμμα κυκλώματος.

Σφίξτε και στερεώστε ολόκληρο το συγκρότημα μέσα σε ένα καλά αεριζόμενο μεταλλικό περίβλημα. Κάντε τα εξαρτήματα απόλυτα σταθερά χρησιμοποιώντας παξιμάδια και μπουλόνια.

Τελειώστε τη μονάδα τοποθετώντας τους εξωτερικούς διακόπτες, το καλώδιο τροφοδοσίας, τις πρίζες εξόδου, τους ακροδέκτες της μπαταρίας, την ασφάλεια κ.λπ. πάνω στο περίβλημα.

Αυτό ολοκληρώνει την κατασκευή αυτού του μετατροπέα ισχύος με ενσωματωμένη μονάδα φορτιστή.

Τρόπος υπολογισμού της αντίστασης βάσης τρανζίστορ για μετατροπείς

Η τιμή της αντίστασης βάσης για ένα συγκεκριμένο τρανζίστορ θα εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από το φορτίο συλλέκτη και την τάση βάσης. Η ακόλουθη έκφραση παρέχει μια απλή λύση για τον ακριβή υπολογισμό της αντίστασης βάσης ενός τρανζίστορ.

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

Εδώ Ub = τάση πηγής σε R1,

Hfe = Προώθηση τρέχον κέρδος (για ΣΥΜΒΟΥΛΗ 127 είναι περισσότερο ή λιγότερο 1000, για BDY29 περίπου 12)

ILOAD = Απαιτείται ρεύμα για την πλήρη ενεργοποίηση του φορτίου συλλέκτη.

Έτσι, τώρα ο υπολογισμός της αντίστασης βάσης των διαφόρων τρανζίστορ που εμπλέκονται στο παρόν κύκλωμα γίνεται πολύ εύκολος. Γίνεται καλύτερα με τα ακόλουθα σημεία.

Ξεκινάμε πρώτα υπολογίζοντας τις βασικές αντιστάσεις για τα τρανζίστορ BDY29.

Σύμφωνα με τον τύπο, για αυτό θα πρέπει να γνωρίζουμε το ILOAD, το οποίο τυχαίνει εδώ να είναι ο μετασχηματιστής δευτερεύονς με ένα μισό τύλιγμα. Χρησιμοποιώντας ένα ψηφιακό πολύμετρο, μετρήστε την αντίσταση αυτού του τμήματος του μετασχηματιστή.

Στη συνέχεια, με τη βοήθεια του νόμου Ohms, βρείτε το ρεύμα (I) που θα περάσει από αυτήν την περιέλιξη (Εδώ U = 24 βολτ).

R = U / I ή I = U / R = 24 / R

  • Διαιρέστε την απάντηση με δύο, επειδή το ρεύμα κάθε περιέλιξης μισού χωρίζεται παράλληλα μεταξύ των δύο BDY29s παράλληλα.
  • Όπως γνωρίζουμε ότι η τάση τροφοδοσίας που λαμβάνεται από τον συλλέκτη του TIP127 θα είναι 24 βολτ, λαμβάνουμε τη βασική τάση πηγής για τα τρανζίστορ BDY29.
  • Χρησιμοποιώντας όλα τα παραπάνω δεδομένα μπορούμε τώρα να υπολογίσουμε πολύ εύκολα την τιμή των αντιστάσεων βάσης για τα τρανζίστορ BDY29.
  • Μόλις βρείτε την τιμή της βασικής αντίστασης του BDY29, προφανώς θα γίνει το φορτίο συλλέκτη για το τρανζίστορ TIP 127.
  • Στη συνέχεια, όπως παραπάνω, χρησιμοποιώντας το νόμο Ohms, βρείτε το ρεύμα που διέρχεται από την παραπάνω αντίσταση. Μόλις το αποκτήσετε, μπορείτε να βρείτε την τιμή της αντίστασης βάσης για το τρανζίστορ TIP 127 απλά χρησιμοποιώντας τον τύπο που παρουσιάζεται στην αρχή του άρθρου.
  • Ο παραπάνω υπολογισμένος απλός τύπος υπολογισμού τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση της τιμής της αντίστασης βάσης οποιουδήποτε τρανζίστορ που εμπλέκεται σε οποιοδήποτε κύκλωμα

Σχεδιασμός ενός απλού μετατροπέα 400 Watt με βάση Mosfet

Τώρα ας μελετήσουμε έναν ακόμη σχεδιασμό που είναι ίσως το ευκολότερο κύκλωμα μετατροπέα ισοδύναμου ημιτονοειδούς κύματος 400 watt. Λειτουργεί με τον μικρότερο αριθμό εξαρτημάτων και είναι σε θέση να παράγει βέλτιστα αποτελέσματα. Το κύκλωμα ζητήθηκε από έναν από τους ενεργούς συμμετέχοντες αυτού του ιστολογίου.

Το κύκλωμα δεν είναι στην πραγματικότητα ένα ημιτονοειδές κύμα με την πραγματική έννοια, ωστόσο είναι η ψηφιακή έκδοση και είναι σχεδόν εξίσου αποτελεσματικό με το ημιτονοειδές αντίστοιχό του.

Πως δουλεύει

Από το διάγραμμα κυκλώματος είμαστε σε θέση να παρακολουθήσουμε τα πολλά προφανή στάδια μιας τοπολογίας μετατροπέα. Οι πύλες N1 και N2 σχηματίζουν το στάδιο ταλαντωτή και είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία των βασικών παλμών 50 ή 60 Hz, εδώ έχει διαστάσεις για παραγωγή περίπου 50 Hz εξόδου.

Οι πύλες προέρχονται από το IC 4049 που αποτελείται από 6 πύλες NOT, δύο έχουν χρησιμοποιηθεί στο στάδιο του ταλαντωτή, ενώ οι υπόλοιπες τέσσερις είναι διαμορφωμένο ως buffer και μετατροπείς (για αναστροφή παλμών τετραγωνικών κυμάτων, N4, N5)

Μέχρι εδώ, τα στάδια συμπεριφέρονται ως ένας συνηθισμένος μετατροπέας τετραγωνικών κυμάτων, αλλά η εισαγωγή του σταδίου IC 555 μετατρέπει ολόκληρη τη διαμόρφωση σε ένα ψηφιακά ελεγχόμενο κύκλωμα μετατροπέα ημιτονοειδών κυμάτων.

Η ενότητα IC 555 έχει ενσωματωθεί ως ασυμβίβαστη MV, το δοχείο 100K χρησιμοποιείται για τη βελτιστοποίηση του εφέ PWM από τον πείρο # 3 του IC.

Οι αρνητικοί παλμοί μετάβασης από το IC 555 χρησιμοποιούνται εδώ μόνο για την κοπή των παλμών τετραγωνικού κύματος στις πύλες των αντίστοιχων MOSFET, μέσω των αντίστοιχων διόδων.

Τα MOSFET που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι οποιουδήποτε τύπου ικανό να χειριστεί 50V στα 30 amp.

Οι 24 μπαταρίες πρέπει να κατασκευαστούν από δύο μπαταρίες 12V 40 AH σε σειρά. Η παροχή στα IC πρέπει να παρέχεται από οποιαδήποτε από τις μπαταρίες, επειδή τα IC θα υποστούν ζημιά στα 24Volts.

Το δοχείο 100K πρέπει να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας ένα μετρητή RMS για να κάνει την τιμή RMS στην έξοδο όσο το δυνατόν πιο κοντά σε ένα αρχικό σήμα ημιτονοειδούς κύματος στη σχετική τάση.

Το κύκλωμα έχει αναπτυχθεί και σχεδιαστεί αποκλειστικά από εμένα.

Σχόλια από τον κ. Rudi σχετικά με το ζήτημα της κυματομορφής που αποκτήθηκε από το παραπάνω κύκλωμα μετατροπέα 400 watt

γεια σας κύριε,

Χρειάζομαι τη βοήθειά σας κύριε. μόλις τελείωσα αυτό το κύκλωμα. αλλά το αποτέλεσμα δεν είναι αυτό που περίμενα, ανατρέξτε στις φωτογραφίες μου παρακάτω.

Αυτό είναι το μέτρο κύματος από την πλευρά της πύλης (επίσης από τα 555 και 4049 ic): φαίνεται ωραίο. freq και duty cycle σχεδόν στην τιμή επιθυμίας.

αυτό είναι το μέτρο κύματος από την πλευρά αποστράγγισης mosfet. όλα είναι χαλασμένα. Οι συχνότητες και ο κύκλος λειτουργίας είναι αλλαγές.

Αυτό είναι μέτρο από την έξοδο του μετασχηματιστή μου (για σκοπούς δοκιμής χρησιμοποίησα 2A 12v 0 12v - 220v CT).

πώς να αποκτήσετε το κύμα εξόδου του μετασχηματιστή ακριβώς όπως μια πύλη; έχω ένα UPS στο σπίτι. Προσπαθώ να μετρήσω την έξοδο πύλης, αποστράγγισης και μετασχηματιστή. η κυματομορφή είναι σχεδόν η ίδια σε αυτά τα μικρά (τροποποιημένο κύμα). πώς μπορώ να επιτύχω αυτό το αποτέλεσμα στο κύκλωμα μου;

παρακαλώ βοηθήστε ευχαριστώ, κύριε.

Επίλυση του ζητήματος της κυματομορφής

Γεια Rudi,

πιθανότατα συμβαίνει λόγω επαγωγικών αιχμών μετασχηματιστή, δοκιμάστε τα εξής:

πρώτα αυξήστε τη συχνότητα 555 λίγο περισσότερο, έτσι ώστε οι «στύλοι» σε κάθε κύκλο τετραγωνικών κυμάτων να φαίνονται ομοιόμορφοι και καλά κατανεμημένοι. Ίσως να είναι ένας κύκλος 4 πυλώνων που θα φαίνεται καλύτερος και πιο βιώσιμος από το σημερινό σχέδιο κυματομορφής

συνδέστε έναν μεγάλο πυκνωτή, μπορεί να είναι 6800uF / 35V ακριβώς απέναντι από τους ακροδέκτες της μπαταρίας.

συνδέστε 12V διόδους zener σε όλη την πύλη / πηγή καθενός από τα mosfets.

και συνδέστε έναν πυκνωτή 0,22uF / 400V στην περιέλιξη εξόδου του μετασχηματιστή .... και ελέγξτε ξανά την απόκριση.




Προηγούμενο: Εξερευνήθηκαν 4 απλά κυκλώματα απρόσκοπτης τροφοδοσίας (UPS) Επόμενο: Πώς να φτιάξετε ένα απλό κύκλωμα 200 VA, σπιτικό Power Inverter - τετράγωνο κύμα