วงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์ 1000 วัตต์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายอธิบายได้ที่นี่โดยใช้เครื่องขยายสัญญาณและหม้อแปลงไฟฟ้า
ดังที่เห็นได้จากแผนภาพแรกด้านล่างการกำหนดค่าเป็นแบบมอสเฟ็ทแบบง่ายที่ออกแบบมาสำหรับการขยายกระแสที่ +/- 60 โวลต์เพื่อให้หม้อแปลงที่เชื่อมต่อสอดคล้องกับการสร้างเอาต์พุต 1kva ที่ต้องการ
การทำงานของวงจร
Q1, Q2 สร้างสเตจแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลเริ่มต้นซึ่งจะเพิ่มสัญญาณไซน์ 1vpp ที่อินพุตให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมสำหรับการเริ่มต้นสเตจไดรเวอร์ซึ่งประกอบด้วย Q3, Q4, Q5
ขั้นตอนนี้จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นเพื่อให้เพียงพอสำหรับการขับมอสเฟต
นอกจากนี้มอสเฟตยังถูกสร้างขึ้นในรูปแบบ push pull ซึ่งจะสับเปลี่ยนทั้ง 60 โวลต์อย่างมีประสิทธิภาพผ่านขดลวดหม้อแปลง 50 ครั้งต่อวินาทีเพื่อให้เอาต์พุตของหม้อแปลงสร้าง AC 1,000 วัตต์ที่ต้องการที่ระดับไฟเมน
แต่ละคู่มีหน้าที่จัดการเอาท์พุท 100 วัตต์รวมกันทั้งหมด 10 คู่ถ่ายโอนข้อมูล 1,000 วัตต์ลงในหม้อแปลง
สำหรับการรับเอาท์พุทคลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่ตั้งใจไว้จำเป็นต้องมีอินพุตไซน์ที่เหมาะสมซึ่งเติมเต็มด้วยความช่วยเหลือของวงจรกำเนิดคลื่นไซน์อย่างง่าย
ประกอบด้วย opamps สองสามตัวและชิ้นส่วน passive อื่น ๆ อีกสองสามชิ้น จะต้องทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 5 ถึง 12 แรงดันไฟฟ้านี้ควรได้รับอย่างเหมาะสมจากแบตเตอรี่ก้อนใดก้อนหนึ่งซึ่งรวมอยู่ในการขับเคลื่อนวงจรอินเวอร์เตอร์
อินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้า +/- 60 โวลต์ที่มีปริมาณ 120 V DC
ระดับแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่นี้ได้จากการใส่ 10 nos ชุดแบตเตอรี่ 12 โวลต์
วงจรกำเนิด Sinewave
แผนภาพด้านล่างแสดงวงจรกำเนิดคลื่นไซน์อย่างง่ายซึ่งอาจใช้ในการขับเคลื่อนวงจรอินเวอร์เตอร์ด้านบนอย่างไรก็ตามเนื่องจากเอาต์พุตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้เป็นเลขชี้กำลังโดยธรรมชาติอาจทำให้มอสเฟตร้อนมาก
ตัวเลือกที่ดีกว่าคือการรวมวงจรที่ใช้ PWM ซึ่งจะจ่ายวงจรข้างต้นด้วยพัลส์ PWM ที่เหมาะสมอย่างเหมาะสมเทียบเท่ากับสัญญาณไซน์มาตรฐาน
วงจร PWM ที่ใช้ IC555 ยังถูกอ้างถึงในแผนภาพถัดไปซึ่งอาจใช้ในการเรียกใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ 1,000 วัตต์ข้างต้น
รายการชิ้นส่วนสำหรับวงจรกำเนิดไซน์
ตัวต้านทานทั้งหมด 1/8 วัตต์ 1% MFR
R1 = 14K3 (12K1 สำหรับ 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 สำหรับ 60Hz),
R9 = 20K
C1, C2 = 1µF, TANT
C3 = 2µF, TANT (สอง 1µF ใน PARALLEL)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50 โวลต์
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072
รายการชิ้นส่วนสำหรับอินเวอร์เตอร์
Q1, Q2 = BC556
Q3 = BD140
Q4, Q5 = BD139
Mosfet N-channel ทั้งหมดคือ = K1058
P-channel mosfets ทั้งหมดคือ = J162
หม้อแปลง = 0-60V / 1000 วัตต์ / เอาต์พุต 110 / 220volts 50Hz / 60Hz
อินเวอร์เตอร์ 1 kva ที่นำเสนอซึ่งกล่าวถึงในส่วนข้างต้นสามารถเพิ่มความคล่องตัวและลดขนาดได้มากตามที่ระบุในการออกแบบต่อไปนี้:
วิธีเชื่อมต่อแบตเตอรี่
แผนภาพยังแสดงวิธีการเชื่อมต่อแบตเตอรี่และการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายสำหรับคลื่นไซน์หรือขั้นตอนออสซิลเลเตอร์ PWM
ที่นี่มีการใช้ mosfets สี่ตัวซึ่งอาจเป็น IRF4905 สำหรับ p-channel และ IRF2907 สำหรับ n-channel
ออกแบบวงจรอินเวอร์เตอร์ 1 kva ให้เสร็จสมบูรณ์พร้อมด้วยไซน์ออสซิลเลเตอร์ 50 Hz
ในส่วนข้างต้นเราได้เรียนรู้การออกแบบสะพานแบบเต็มซึ่งมีแบตเตอรี่สองก้อนที่เกี่ยวข้องเพื่อให้ได้เอาต์พุต 1kva ที่ต้องการ ตอนนี้เรามาดูกันว่าการออกแบบสะพานแบบเต็มสามารถสร้างได้อย่างไรโดยใช้มอสเฟต 4 N channel และใช้แบตเตอรี่ก้อนเดียว
ส่วนต่อไปนี้แสดงวิธีการสร้างวงจรอินเวอร์เตอร์ 1 KVA แบบฟูลบริดจ์โดยไม่ต้องรวมเครือข่ายไดรเวอร์หรือชิปด้านสูงที่ซับซ้อน
ใช้ Arduino
วงจรอินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟ 1kva ที่อธิบายข้างต้นสามารถขับเคลื่อนผ่าน Arduino เพื่อให้ได้เอาต์พุตคลื่นไซน์ของนายอำเภอเกือบ
แผนภาพวงจรตาม Arduino ที่สมบูรณ์สามารถดูได้ด้านล่าง:
รหัสโปรแกรมได้รับด้านล่าง:
//code modified for improvement from http://forum.arduino.cc/index.php?topic=8563.0
//connect pin 9 -> 10k Ohm + (series with)100nF ceramic cap -> GND, tap the sinewave signal from the point at between the resistor and cap.
float wav1[3]//0 frequency, 1 unscaled amplitude, 2 is final amplitude
int average
const int Pin = 9
float time
float percentage
float templitude
float offset = 2.5 // default value 2.5 volt as operating range voltage is 0~5V
float minOutputScale = 0.0
float maxOutputScale = 5.0
const int resolution = 1 //this determines the update speed. A lower number means a higher refresh rate.
const float pi = 3.14159
void setup()
wav1[0] = 50 //frequency of the sine wave
wav1[1] = 2.5 // 0V - 2.5V amplitude (Max amplitude + offset) value must not exceed the 'maxOutputScale'
TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000
void loop() {
time = micros()% 1000000
percentage = time / 1000000
templitude = sin(((percentage) * wav1[0]) * 2 * pi)
wav1[2] = (templitude * wav1[1]) + offset //shift the origin of sinewave with offset.
average = mapf(wav1[2],minOutputScale,maxOutputScale,0,255)
analogWrite(9, average)//set output 'voltage'
delayMicroseconds(resolution)//this is to give the micro time to set the 'voltage'
}
// function to map float number with integer scale - courtesy of other developers.
long mapf(float x, float in_min, float in_max, long out_min, long out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
}
แนวคิด Full-Bridge Inverter
การขับเคลื่อนเครือข่ายมอสเฟ็ทบริดจ์เต็มรูปแบบที่มีมอสเฟ็ต N-channel 4 ช่องไม่ใช่เรื่องง่าย แต่จะเรียกร้องให้มีวงจรที่ซับซ้อนพอสมควรซึ่งเกี่ยวข้องกับเครือข่ายไดรเวอร์ด้านสูงที่ซับซ้อน
หากคุณศึกษาวงจรต่อไปนี้ซึ่งได้รับการพัฒนาโดยฉันคุณจะพบว่าท้ายที่สุดแล้วการออกแบบเครือข่ายดังกล่าวไม่ใช่เรื่องยากและสามารถทำได้แม้กับส่วนประกอบทั่วไป
เราจะศึกษาแนวคิดด้วยความช่วยเหลือของแผนภาพวงจรที่แสดงซึ่งอยู่ในรูปแบบของวงจรอินเวอร์เตอร์ขนาด 1 kva ที่ดัดแปลงโดยใช้มอสเฟต N-channel 4 ช่อง
อย่างที่เราทราบกันดีว่าเมื่อ Mosfets 4 N-channel เกี่ยวข้องกับไฟล์ เครือข่ายสะพาน H เครือข่าย bootstrapping มีความจำเป็นสำหรับการขับเคลื่อนด้านสูงหรือมอสเฟ็ทสองตัวบนที่ท่อระบายน้ำเชื่อมต่อกับด้านสูงหรือแบตเตอรี่ (+) หรือค่าบวกของแหล่งจ่ายที่กำหนด
ในการออกแบบที่นำเสนอเครือข่าย bootstrapping ถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของประตูไม่หกบานและส่วนประกอบแบบพาสซีฟอื่น ๆ
เอาต์พุตของ NOT gate ซึ่งกำหนดค่าเป็นบัฟเฟอร์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าสองเท่าของช่วงการจ่ายซึ่งหมายความว่าหากแหล่งจ่ายเป็น 12V เอาต์พุต NOT gate จะสร้างประมาณ 22V
แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนี้ถูกนำไปใช้กับประตูของมอสเฟตด้านสูงผ่านพินตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ NPN สองตัวตามลำดับ
เนื่องจากทรานซิสเตอร์เหล่านี้จะต้องเปลี่ยนในลักษณะที่มอสเฟตตรงข้ามแนวทแยงมุมดำเนินการในขณะที่มอสเฟตที่จับคู่แนวทแยงที่แขนทั้งสองของสะพานจะทำสลับกัน
ฟังก์ชั่นนี้ได้รับการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพโดย IC 4017 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีเอาต์พุตสูงตามลำดับซึ่งเรียกทางเทคนิคว่า Johnson หารด้วย IC ตัวนับ / ตัวแบ่ง 10
เครือข่าย Bootstrapping
ความถี่ในการขับเคลื่อนสำหรับ IC ข้างต้นได้มาจากเครือข่าย bootstrapping เองเพื่อหลีกเลี่ยงความจำเป็นของเวทีออสซิลเลเตอร์ภายนอก
ควรปรับความถี่ของเครือข่าย bootstrapping เพื่อให้ความถี่เอาต์พุตของหม้อแปลงได้รับการปรับให้เหมาะสมกับระดับที่ต้องการคือ 50 หรือ 60 Hz ตามข้อกำหนดที่ต้องการ
ในขณะที่เรียงลำดับเอาต์พุตของ IC 4017 จะทริกเกอร์มอสเฟตที่เชื่อมต่ออย่างเหมาะสมทำให้เกิดเอฟเฟกต์การกดดึงที่ต้องการบนขดลวดของหม้อแปลงที่ต่ออยู่ซึ่งจะกระตุ้นการทำงานของอินเวอร์เตอร์
ทรานซิสเตอร์ PNP ซึ่งสามารถเห็นได้ว่าติดมากับทรานซิสเตอร์ NPN ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความจุเกตของมอสเฟตนั้นถูกปล่อยออกมาอย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการดำเนินการเพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพของระบบทั้งหมด
การเชื่อมต่อ pinout กับ mosfets สามารถแก้ไขและเปลี่ยนแปลงได้ตามการตั้งค่าของแต่ละบุคคลซึ่งอาจต้องมีส่วนร่วมของการเชื่อมต่อรีเซ็ตพิน # 15
รูปภาพรูปคลื่น
การออกแบบข้างต้นได้รับการทดสอบและตรวจสอบโดย Mr. Robin Peter หนึ่งในมือสมัครเล่นตัวยงและผู้สนับสนุนบล็อกนี้ภาพรูปคลื่นต่อไปนี้ได้รับการบันทึกโดยเขาในระหว่างขั้นตอนการทดสอบ
“วงจรรวมคือ a ”
คู่ของ: วงจร UPS แบบไม่ใช้หม้อแปลงสำหรับคอมพิวเตอร์ (CPU) ถัดไป: แบตเตอรี่ต่ำและวงจรป้องกันไฟเกินสำหรับอินเวอร์เตอร์
