วงจรอินเวอร์เตอร์ 500 วัตต์พร้อมเครื่องชาร์จแบตเตอรี่

ในโพสต์นี้เราจะพูดถึงวิธีการสร้างวงจรอินเวอร์เตอร์ 500 วัตต์พร้อมขั้นตอนการชาร์จแบตเตอรี่อัตโนมัติในตัว

นอกจากนี้ในบทความเราจะได้เรียนรู้วิธีอัปเกรดระบบเพื่อให้โหลดสูงขึ้นและวิธีการปรับปรุง ot เป็นเวอร์ชัน pure sine wave

อินเวอร์เตอร์กำลังไฟ 500 วัตต์นี้จะแปลง 12 V DC หรือ 24 V DC จากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็น 220 V หรือ 120 V AC ซึ่งสามารถใช้สำหรับการจ่ายไฟทุกประเภทตั้งแต่ไฟ CFL หลอด LED พัดลมเครื่องทำความร้อน , มอเตอร์, ปั๊ม, เครื่องผสม, คอมพิวเตอร์และอื่น ๆ

การออกแบบขั้นพื้นฐาน

อัน สามารถออกแบบอินเวอร์เตอร์ได้ ด้วยวิธีการต่างๆมากมายเพียงแค่เปลี่ยนสเตจออสซิลเลเตอร์ด้วยสเตจออสซิลเลเตอร์ประเภทอื่นตามความต้องการของผู้ใช้

ขั้นตอนของออสซิลเลเตอร์นั้นโดยพื้นฐานแล้วคือ มัลติไวเบรเตอร์ astable ซึ่งอาจใช้ IC หรือทรานซิสเตอร์

แม้ว่าออสซิลเลเตอร์แบบ Astable จะสามารถออกแบบได้หลายวิธี แต่เราจะใช้ตัวเลือก IC 4047 ที่นี่เนื่องจากเป็นชิป Astable ที่มีความหลากหลายแม่นยำและเป็นชิปเฉพาะที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานเช่นอินเวอร์เตอร์

ใช้ IC 4047

ทำอินเวอร์เตอร์ใด ๆ โดยใช้ IC 4047 น่าจะเป็นตัวเลือกที่แนะนำมากที่สุดเนื่องจาก IC มีความแม่นยำสูงและอ่านได้ง่าย อุปกรณ์นี้เป็นไอซีออสซิลเลเตอร์อเนกประสงค์ซึ่งให้เอาต์พุตแบบดันคู่หรือฟลิปฟล็อปผ่านพิน 10 และพิน 11 และยังมีเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมเดียวที่พิน 13

วงจรพื้นฐาน

อินเวอร์เตอร์พื้นฐาน 500 วัตต์ที่มีเอาท์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมนั้นสามารถสร้างได้ง่ายเหมือนข้างต้น อย่างไรก็ตามในการอัปเกรดด้วยเครื่องชาร์จแบตเตอรี่เราอาจต้องใช้หม้อแปลงเครื่องชาร์จที่ได้รับการจัดอันดับอย่างเหมาะสมตามข้อกำหนดของแบตเตอรี่

ก่อนที่จะเรียนรู้การกำหนดค่าอุปกรณ์ชาร์จเรามาทำความคุ้นเคยกับข้อกำหนดแบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้ก่อน

จากโพสต์ก่อนหน้าของเราเราทราบดีว่าอัตราการชาร์จและการคายประจุที่เหมาะสมของแบตเตอรี่กรดตะกั่วควรอยู่ที่อัตรา 0.1C หรือที่กระแสจ่ายน้อยกว่าระดับ Ah ของแบตเตอรี่ 10 เท่า นี่หมายความว่าในการสำรองข้อมูลอย่างน้อย 7 ชั่วโมงที่โหลด 500 วัตต์แบตเตอรี่ Ah สามารถคำนวณได้ในลักษณะต่อไปนี้

กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้สำหรับโหลด 500 วัตต์จากแบตเตอรี่ 12V จะอยู่ที่ 500/12 = 41 แอมป์โดยประมาณ

41 แอมป์นี้ต้องใช้งานได้นาน 7 ชั่วโมงหมายความว่าแบตเตอรี่ Ah ต้องเป็น = 41 x 7 = 287 Ah อย่างไรก็ตามในชีวิตจริงจะต้องมีอย่างน้อย 350 Ah

สำหรับแบตเตอรี่ 24 V อาจลดลงเหลือ 50% ที่ 200 Ah นี่คือเหตุผลที่แนะนำให้ใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่สูงขึ้นเสมอเนื่องจากพิกัดกำลังวัตต์ของอินเวอร์เตอร์จะอยู่ด้านที่สูง

ใช้แบตเตอรี่ 24 V

เพื่อให้แบตเตอรี่และหม้อแปลงมีขนาดเล็กลงและสายไฟบางลงคุณอาจต้องใช้แบตเตอรี่ 24 V สำหรับใช้งานตามการออกแบบ 500 วัตต์ที่เสนอ

การออกแบบพื้นฐานจะยังคงเหมือนเดิมยกเว้น a 7812 ไอซี เพิ่มเข้าไปในวงจร IC 4047 ดังที่แสดงด้านล่าง:

แผนภาพ

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่

เพื่อให้การออกแบบเรียบง่าย แต่มีประสิทธิภาพฉันได้หลีกเลี่ยงการใช้ไฟล์ ตัดอัตโนมัติสำหรับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ ที่นี่และยังมั่นใจได้ว่ามีการใช้หม้อแปลงทั่วไปตัวเดียวสำหรับอินเวอร์เตอร์และการทำงานของเครื่องชาร์จ

แผนภาพวงจรที่สมบูรณ์สำหรับอินเวอร์เตอร์ 500 วัตต์ที่เสนอพร้อมเครื่องชาร์จแบตเตอรี่สามารถดูได้ด้านล่าง:

แนวคิดเดียวกันนี้ได้รับการกล่าวถึงอย่างละเอียดแล้วในโพสต์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องซึ่งคุณสามารถอ้างถึงข้อมูลเพิ่มเติมได้

โดยทั่วไปอินเวอร์เตอร์จะใช้ หม้อแปลงเดียวกันสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ และสำหรับการแปลงพลังงานแบตเตอรี่เป็นเอาต์พุต 220 V AC การดำเนินการจะดำเนินการผ่านเครือข่ายการเปลี่ยนรีเลย์ซึ่งจะเปลี่ยนขดลวดของหม้อแปลงเป็นโหมดการชาร์จและโหมดอินเวอร์เตอร์

มันทำงานอย่างไร

เมื่อไม่มี AC เมนกริดหน้าสัมผัสรีเลย์จะอยู่ในตำแหน่งที่จุด N / C ตามลำดับ (ปิดตามปกติ) สิ่งนี้เชื่อมต่อท่อระบายน้ำของ MOSFET กับหม้อแปลงหลักและเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดจะเชื่อมต่อกับตัวรองของหม้อแปลง

เครื่องจะเข้าสู่โหมดอินเวอร์เตอร์และเริ่มสร้าง 220V AC หรือ 120 V AC ที่ต้องการจากแบตเตอรี่

ขดลวดรีเลย์ใช้พลังงานจากน้ำมันดิบธรรมดา วงจรจ่ายไฟแบบไม่ใช้หม้อแปลง (capacitive) ใช้ตัวเก็บประจุแบบหยด 2uF / 400V

แหล่งจ่ายไฟไม่จำเป็นต้องมีความเสถียรหรือมีการควบคุมอย่างดีเนื่องจากโหลดอยู่ในรูปแบบของขดลวดรีเลย์ซึ่งมีหน้าที่ค่อนข้างหนักและทนต่อการกระชากของสวิตช์ ON จากตัวเก็บประจุ 2uF ได้อย่างง่ายดาย

ขดลวดสำหรับรีเลย์ RL1 ซึ่งควบคุมด้าน AC หลักของหม้อแปลงสามารถมองเห็นได้เชื่อมต่อก่อนไดโอดปิดกั้นในขณะที่ขดลวดของ RL2 ซึ่งควบคุมด้าน MOSFET อยู่ในตำแหน่งหลังไดโอดและขนานกับตัวเก็บประจุขนาดใหญ่

สิ่งนี้ทำโดยเจตนาเพื่อสร้างเอฟเฟกต์การหน่วงเวลาเล็กน้อยสำหรับ RL2 หรือเพื่อให้แน่ใจว่า RL1 จะเปิดและปิดก่อน RL2 นี่เป็นข้อกังวลด้านความปลอดภัยและเพื่อให้แน่ใจว่า MOSFET จะไม่อยู่ภายใต้แหล่งจ่ายไฟย้อนกลับเมื่อใดก็ตามที่รีเลย์ย้ายจากโหมดอินเวอร์เตอร์ไปยังโหมดชาร์จ

คำแนะนำด้านความปลอดภัย

ดังที่เราทราบในวงจรอินเวอร์เตอร์ใด ๆ หม้อแปลงจะทำงานเหมือนโหลดอุปนัยที่หนักหน่วง เมื่อมีการเปลี่ยนภาระอุปนัยที่หนักหน่วงดังกล่าวด้วยความถี่จะต้องสร้างกระแสไฟฟ้าพุ่งขึ้นจำนวนมากซึ่งอาจเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนและ IC ที่เกี่ยวข้อง

เพื่อความปลอดภัยที่เหมาะสมสำหรับขั้นตอนอิเล็กทรอนิกส์อาจเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องแก้ไขส่วน 7812 ในลักษณะต่อไปนี้:

สำหรับแอปพลิเคชัน 12V คุณสามารถลดวงจรป้องกันการขัดขวางด้านบนเป็นเวอร์ชันต่อไปนี้:

แบตเตอรี่มอสเฟตและหม้อแปลงกำหนดวัตต์

เราได้พูดถึงเรื่องนี้หลายครั้งผ่านโพสต์ต่างๆว่ามันคือหม้อแปลงแบตเตอรี่และการจัดอันดับของ MOSFET ซึ่งเป็นตัวตัดสินว่าอินเวอร์เตอร์สามารถผลิตพลังงานได้เท่าใด

เราได้พูดคุยเกี่ยวกับการคำนวณแบตเตอรี่ในย่อหน้าก่อนหน้าแล้วตอนนี้เรามาดูกันว่าไฟล์ สามารถคำนวณหม้อแปลงได้ สำหรับการเสริมกำลังไฟฟ้าที่ต้องการ

มันง่ายมากจริงๆ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าควรเป็น 24 V และกำลังไฟ 500 วัตต์การหาร 500 ด้วย 24 จะให้ 20.83 แอมป์ หมายความว่าพิกัดแอมป์หม้อแปลงต้องสูงกว่า 21 แอมป์ควรสูงถึง 25 แอมป์

อย่างไรก็ตามเนื่องจากเราใช้หม้อแปลงเดียวกันสำหรับทั้งโหมดชาร์จและอินเวอร์เตอร์เราจึงต้องเลือกแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมกับการทำงานทั้งสองอย่างเหมาะสมที่สุด

20-0-20 V สำหรับด้านหลักดูเหมือนจะเป็นการประนีประนอมที่ดีอันที่จริงแล้วเป็นระดับที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการทำงานโดยรวมของอินเวอร์เตอร์ในทั้งสองโหมด

เนื่องจากใช้ขดลวดเพียงครึ่งเดียวในการชาร์จแบตเตอรี่จึงสามารถใช้พิกัด 20 V RMS ของหม้อแปลงเพื่อรับ Dc สูงสุด 20 x 1.41 = 28.2 V ในแบตเตอรี่ด้วยความช่วยเหลือของตัวเก็บประจุตัวกรองที่เกี่ยวข้องที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ ขั้ว แรงดันไฟฟ้านี้จะชาร์จแบตเตอรี่ในอัตราที่ดีและด้วยความเร็วที่ถูกต้อง

ในโหมดอินเวอร์เตอร์เมื่อแบตเตอรี่อยู่ที่ประมาณ 26 V จะให้เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์อยู่ที่ 24/26 = 220 / Out

ออก = 238 V.

นี่ดูเป็นเอาต์พุตที่ดีต่อสุขภาพในขณะที่ชาร์จแบตเตอรีอย่างเหมาะสมที่สุดและแม้ว่าแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 23 V เอาท์พุตสามารถคาดหวังได้ว่าจะรักษา 210V

การคำนวณ MOSFET : โดยทั่วไปแล้ว MOSFET จะทำงานเหมือนกับสวิตช์ที่จะต้องไม่ไหม้ในขณะที่เปลี่ยนปริมาณกระแสไฟฟ้าที่กำหนดและจะต้องไม่ร้อนขึ้นเนื่องจากความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อการเปลี่ยนกระแส

เพื่อให้เป็นไปตามลักษณะข้างต้นเราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสามารถในการจัดการปัจจุบันหรือข้อมูลจำเพาะ ID ของ MOSFET นั้นเกิน 25 แอมป์สำหรับอินเวอร์เตอร์ 500 วัตต์ของเรา นอกจากนี้เพื่อป้องกันการกระจายสูงและการเปลี่ยนข้อมูลจำเพาะ RDSon ของ MOSFET จะต้องต่ำที่สุด

อุปกรณ์ที่แสดงในแผนภาพคือ IRF3205 ซึ่งมี ID 110 แอมป์และ RDSon 8 มิลลิโอห์ม (0.008 โอห์ม) ซึ่งดูน่าประทับใจและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการอินเวอร์เตอร์นี้

ส่วนรายการ

ในการสร้างอินเวอร์เตอร์ 500 วัตต์ข้างต้นพร้อมเครื่องชาร์จแบตเตอรี่คุณจะต้องมีรายการวัสดุดังต่อไปนี้:

• IC 4047 = 1
• ตัวต้านทาน
• 56K = 1
• 10 โอห์ม = 2
• ตัวเก็บประจุ 0.1uF = 1
• คาปาซิเตอร์ 4700uF / 50 V = 1 (ข้ามขั้วแบตเตอรี่)
• MOSFETs IRF3205 = 2
• ไดโอด 20 แอมป์ = 1
• ฮีทซิงค์สำหรับ MOSFET = ประเภทครีบขนาดใหญ่
• การปิดกั้นไดโอดข้าม MOSFETs Drain / Source = 1N5402 (โปรดเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำ / แหล่งที่มาของแต่ละ MOSFET เพื่อเพิ่มการป้องกัน EMF ย้อนกลับจากหม้อแปลงหลักแคโทดจะไปที่ขาท่อระบายน้ำ
• รีเลย์ DPDT 40 แอมป์ = 2 nos

การอัพเกรดเป็น Modified Sinewave Inverter

รุ่นคลื่นสี่เหลี่ยมที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถแปลงเป็นไฟล์ คลื่นไซน์แก้ไข วงจรอินเวอร์เตอร์ 500 วัตต์พร้อมรูปคลื่นเอาต์พุตที่ดีขึ้นมาก

สำหรับสิ่งนี้เราใช้อายุเก่า IC 555 และ IC 741 การรวมกันสำหรับการผลิตรูปคลื่นไซน์ที่ต้องการ

วงจรที่สมบูรณ์พร้อมเครื่องชาร์จแบตเตอรี่มีดังต่อไปนี้:

แนวคิดนี้เหมือนกันซึ่งถูกนำไปใช้กับการออกแบบอินเวอร์เตอร์ไซน์อื่น ๆ บางส่วนในเว็บไซต์นี้ มันคือการสับประตูของ MOSFET กำลังด้วย SPWM ที่คำนวณได้เพื่อให้ SPWM กระแสสูงที่จำลองแบบมีการสั่นผ่านขดลวดดึงดึงของหม้อแปลงหลัก

IC 741 ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบซึ่งเปรียบเทียบคลื่นสามเหลี่ยมสองคลื่นกับอินพุตทั้งสอง คลื่นสามเหลี่ยมฐานที่ช้านั้นได้มาจากพิน IC 4047 Ct ในขณะที่คลื่นสามเหลี่ยมที่เร็วนั้นได้มาจากระยะ Astable IC 555 ภายนอก ผลลัพธ์คือ SPWM ที่คำนวณได้ที่พิน 6 ของ IC 741 SPWM นี้ถูกสับที่ประตูของ MOSFET กำลังซึ่งสลับโดยหม้อแปลงที่ความถี่ SPWM เดียวกัน

ผลลัพธ์ในด้านที่สองมีเอาต์พุตคลื่นไซน์บริสุทธิ์ (หลังจากการกรองบางส่วน)

การออกแบบสะพานแบบเต็ม

เวอร์ชันสะพานเต็มสำหรับแนวคิดข้างต้น ca ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การกำหนดค่าที่กำหนดด้านล่าง:

เพื่อความเรียบง่ายไม่รวมการตัดแบตเตอรี่อัตโนมัติดังนั้นขอแนะนำให้ปิดแหล่งจ่ายทันทีที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถึงระดับประจุเต็ม หรือคุณอาจเพิ่มอย่างเหมาะสม หลอดไส้ในชุด ด้วยสายชาร์จที่เป็นบวกของแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่ามีการชาร์จแบตเตอรี่อย่างปลอดภัย

หากคุณมีคำถามหรือข้อสงสัยเกี่ยวกับแนวคิดข้างต้นช่องแสดงความคิดเห็นด้านล่างเป็นของคุณทั้งหมด