3 Mạch Biến tần Sinewave Công suất Cao SG3525

Bài đăng giải thích 3 mạch biến tần 12V sóng sin mạnh mẽ nhưng đơn giản sử dụng một IC duy nhất SG 3525. Mạch đầu tiên được trang bị tính năng ngắt và phát hiện pin yếu, và tính năng tự động điều chỉnh điện áp đầu ra.

Mạch này được yêu cầu bởi một trong những độc giả quan tâm của blog này. Chúng ta hãy tìm hiểu thêm về yêu cầu và hoạt động của mạch.

Thiết kế # 1: Sine sửa đổi cơ bản

Trong một trong những bài viết trước đó, tôi đã thảo luận về chốt chức năng của IC 3525 , bằng cách sử dụng dữ liệu, tôi đã thiết kế mạch sau đây, mặc dù khá tiêu chuẩn trong cấu hình của nó, bao gồm tính năng tắt pin yếu và cũng có tính năng tăng cường điều chỉnh đầu ra tự động.

Giải thích sau đây sẽ hướng dẫn chúng ta qua các giai đoạn khác nhau của mạch, hãy cùng tìm hiểu chúng:

Như có thể được chứng kiến ​​trong sơ đồ đã cho, ICSG3525 được lắp đặt trong chế độ máy phát / dao động PWM tiêu chuẩn của nó, nơi tần số dao động được xác định bởi C1, R2 và P1.

P1 có thể được điều chỉnh để thu được tần số chính xác theo thông số kỹ thuật yêu cầu của ứng dụng.

Phạm vi của P1 là từ 100Hz đến 500 kHz, ở đây chúng tôi quan tâm đến giá trị 100 Hz cuối cùng cung cấp 50Hz trên hai đầu ra ở chân # 11 và Pin # 14.

Hai đầu ra trên dao động luân phiên theo cách kéo đẩy (cực totem), đưa các mosfet được kết nối vào trạng thái bão hòa ở tần số cố định - 50 Hz.

Các mosfet theo phản ứng, 'đẩy và Kéo điện áp / dòng điện của pin qua hai cuộn dây của máy biến áp, lần lượt tạo ra nguồn điện xoay chiều cần thiết tại cuộn dây đầu ra của máy biến áp.

Điện áp đỉnh được tạo ra ở đầu ra sẽ ở bất kỳ đâu khoảng 300 Volt, phải điều chỉnh thành khoảng 220V RMS bằng cách sử dụng đồng hồ RMS chất lượng tốt và bằng cách điều chỉnh P2.

P2 thực sự điều chỉnh độ rộng của các xung tại chân # 11 / # 14, giúp cung cấp RMS yêu cầu ở đầu ra.

Tính năng này tạo điều kiện cho một dạng sóng sin sửa đổi được điều khiển PWM ở đầu ra.

Tính năng điều chỉnh điện áp đầu ra tự động

Vì vi mạch tạo điều kiện cho chốt ra điều khiển PWM nên chân cắm này có thể được khai thác để kích hoạt điều chỉnh đầu ra tự động của hệ thống.

Chân số 2 là đầu vào cảm biến của Opamp lỗi tích hợp bên trong, thông thường điện áp tại chân này (không phải là điện áp) theo mặc định không được tăng quá mốc 5.1V, vì chân invitro # 1 được cố định ở 5.1V bên trong.

Miễn là chân số 2 nằm trong giới hạn điện áp được chỉ định, tính năng hiệu chỉnh PWM vẫn không hoạt động, tuy nhiên, thời điểm điện áp tại chân số 2 có xu hướng tăng trên 5,1V, các xung đầu ra sau đó sẽ bị thu hẹp lại trong nỗ lực sửa và cân bằng điện áp đầu ra tương ứng.

Một biến áp cảm biến nhỏ TR2 được sử dụng ở đây để thu được điện áp mẫu của đầu ra, điện áp này được chỉnh lưu thích hợp và được cấp cho chân số 2 của IC1.

P3 được đặt sao cho điện áp được cấp vẫn nằm dưới giới hạn 5,1V khi điện áp đầu ra RMS là khoảng 220V. Điều này thiết lập tính năng tự động điều chỉnh của mạch.

Bây giờ nếu vì bất kỳ lý do gì mà điện áp đầu ra có xu hướng tăng cao hơn giá trị cài đặt, thì tính năng hiệu chỉnh PWM sẽ kích hoạt và điện áp sẽ giảm xuống.

Lý tưởng nhất là P3 nên được đặt sao cho điện áp đầu ra RMS được cố định ở 250V.

Vì vậy, nếu điện áp trên giảm xuống dưới 250V, bộ điều chỉnh PWM sẽ cố gắng kéo nó lên và ngược lại, điều này sẽ giúp thu được sự điều chỉnh hai chiều của đầu ra,

Một cuộc điều tra cẩn thận sẽ cho thấy rằng việc bao gồm R3, R4, P2 là vô nghĩa, chúng có thể bị loại bỏ khỏi mạch. P3 có thể chỉ được sử dụng để có được điều khiển PWM dự kiến ​​ở đầu ra.

Tính năng cắt pin yếu

Tính năng tiện dụng khác của mạch này là khả năng cắt pin yếu.

Một lần nữa, phần giới thiệu này có thể thực hiện được do tính năng tắt tích hợp của IC SG3525.

Chân số 10 của IC sẽ phản hồi một tín hiệu tích cực và sẽ ngắt đầu ra cho đến khi tín hiệu bị ức chế.

Opamp 741 ở đây có chức năng như bộ dò điện áp thấp.

P5 nên được đặt sao cho đầu ra của 741 duy trì ở mức logic thấp miễn là điện áp pin trên ngưỡng điện áp thấp, điều này có thể là 11,5V. 11V hoặc 10,5 được người dùng ưa thích, lý tưởng là nó không được nhỏ hơn 11V.

Khi điều này được thiết lập, nếu điện áp pin có xu hướng đi xuống dưới mốc điện áp thấp, đầu ra của IC ngay lập tức trở nên cao, kích hoạt tính năng tắt của IC1, hạn chế bất kỳ sự mất mát nào của điện áp pin.

Điện trở phản hồi R9 và P4 đảm bảo vị trí được chốt ngay cả khi điện áp pin có xu hướng tăng trở lại một số mức cao hơn sau khi kích hoạt hoạt động tắt.

Danh sách các bộ phận

Tất cả các điện trở là 1/4 watt 1% MFR. trừ khi có quy định khác.

• R1, R7 = 22 Ohms
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 Ohms
• R9 = 100K
• C1 = 0,1uF / 50V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100nF
• C6, C7 = 4,7uF / 25V
• P1 = 330K cài đặt trước
• P2 --- P5 = 10K cài đặt trước
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... hiện tại theo yêu cầu
• TR2 = 0-9V / 100mA Ắc quy = 12V / 25 đến 100 AH

Giai đoạn opamp pin yếu trong sơ đồ hiển thị ở trên có thể được sửa đổi để có phản ứng tốt hơn như được đưa ra trong sơ đồ sau:

Ở đây chúng ta có thể thấy rằng pin3 của opamp hiện có mạng tham chiếu riêng của nó bằng cách sử dụng D6 và R11, và không phụ thuộc vào điện áp tham chiếu từ IC 3525 pin16.

Pin6 của opamp sử dụng một diode zener để ngăn chặn bất kỳ rò rỉ nào có thể làm ảnh hưởng đến chân 10 của SG3525 trong các hoạt động bình thường của nó.

R11 = 10K
D6, D7 = điốt zener, 3,3V, 1/2 watt

Một thiết kế khác với hiệu chỉnh phản hồi đầu ra tự động

Thiết kế vi mạch # 2:

Trong phần trên, chúng ta đã tìm hiểu phiên bản cơ bản của IC SG3525 được thiết kế để tạo ra một đầu ra sóng sin được sửa đổi khi sử dụng trong cấu trúc liên kết biến tần và thiết kế cơ bản này không thể được cải tiến để tạo ra dạng sóng sinewave thuần túy ở định dạng điển hình của nó.

Mặc dù đầu ra sóng vuông hoặc sóng sinewave được sửa đổi có thể phù hợp với đặc tính RMS của nó và phù hợp hợp lý để cấp nguồn cho hầu hết các thiết bị điện tử, nhưng nó không bao giờ có thể phù hợp với chất lượng của đầu ra biến tần sóng sinewave thuần túy.

Ở đây chúng ta sẽ tìm hiểu một phương pháp đơn giản có thể được sử dụng để cải tiến bất kỳ mạch biến tần SG3525 tiêu chuẩn nào thành một đối tác sóng sinewave thuần túy.

Đối với cải tiến được đề xuất, biến tần SG3525 cơ bản có thể là bất kỳ thiết kế biến tần SG3525 tiêu chuẩn nào được cấu hình để tạo ra đầu ra PWM được sửa đổi. Phần này không quan trọng và có thể chọn bất kỳ biến thể ưa thích nào (bạn có thể tìm thấy rất nhiều trên mạng với những khác biệt nhỏ).

Tôi đã thảo luận về một bài báo toàn diện về làm thế nào để chuyển đổi một biến tần sóng vuông thành một biến tần sinewave trong một trong những bài viết trước đây của tôi, ở đây chúng tôi áp dụng nguyên tắc tương tự cho việc nâng cấp.

Cách chuyển đổi từ Squarewave sang Sinewave xảy ra

Bạn có thể tò mò muốn biết về những gì chính xác xảy ra trong quá trình chuyển đổi, biến đầu ra thành dạng sóng tinh khiết phù hợp với tất cả các tải điện tử nhạy cảm.

Về cơ bản, nó được thực hiện bằng cách tối ưu hóa các xung sóng vuông tăng và giảm mạnh thành một dạng sóng tăng và giảm nhẹ nhàng. Điều này được thực hiện bằng cách cắt hoặc phá vỡ các sóng vuông thoát ra thành một số mảnh đồng nhất.

Trong sóng sinewave thực tế, dạng sóng được tạo ra thông qua một mô hình tăng và giảm theo cấp số nhân trong đó sóng hình sin dần dần lên và xuống trong quá trình chu kỳ của nó.

Trong ý tưởng được đề xuất, dạng sóng không được thực thi theo cấp số nhân, thay vào đó, các sóng vuông được cắt thành nhiều mảnh, cuối cùng có hình dạng của sóng sinewave sau một số lần lọc.

Việc 'cắt' được thực hiện bằng cách cung cấp PWM đã tính toán đến các cửa của FET thông qua giai đoạn đệm BJT.

Dưới đây là thiết kế mạch điển hình để chuyển đổi dạng sóng SG3525 thành dạng sóng sinewave. Thiết kế này thực sự là một thiết kế phổ quát có thể được thực hiện để nâng cấp tất cả các bộ biến tần sóng vuông thành bộ biến tần sóng sinewave.

Cảnh báo: Nếu bạn đang sử dụng SPWM làm đầu vào, vui lòng thay thế BC547 thấp hơn bằng BC557. Bộ phát sẽ kết nối với giai đoạn đệm, Bộ thu với mặt đất, Cơ sở với Đầu vào SPWM.

Như có thể trong sơ đồ trên, hai bóng bán dẫn BC547 thấp hơn được kích hoạt bởi nguồn cấp dữ liệu hoặc đầu vào PWM, khiến chúng chuyển đổi theo các chu kỳ nhiệm vụ BẬT / TẮT PWM.

Điều này lần lượt chuyển đổi nhanh chóng các xung 50Hz của BC547 / BC557 đến từ các chân đầu ra SG3525.

Hoạt động trên cuối cùng buộc các mosfet cũng phải BẬT và TẮT số lần cho mỗi chu kỳ 50 / 60Hz và do đó tạo ra một dạng sóng tương tự ở đầu ra của máy biến áp được kết nối.

Tốt hơn là tần số đầu vào PWM phải nhiều hơn 4 lần so với tần số cơ bản 50 hoặc 60Hz. sao cho mỗi chu kỳ 50 / 60Hz được chia thành 4 hoặc 5 mảnh và không nhiều hơn mức này, điều này có thể làm phát sinh sóng hài không mong muốn và làm nóng mosfet.

Mạch PWM

Nguồn cấp dữ liệu đầu vào PWM cho thiết kế được giải thích ở trên có thể được lấy bằng cách sử dụng bất kỳ tiêu chuẩn IC 555 thiết kế ổn định như hình bên dưới:

Điều này Mạch PWM dựa trên IC 555 có thể được sử dụng để cung cấp PWM được tối ưu hóa cho các đế của bóng bán dẫn BC547 trong thiết kế đầu tiên sao cho đầu ra từ mạch biến tần SG3525 thu được giá trị RMS gần với giá trị RMS dạng sóng sinewave chính.

Sử dụng SPWM

Mặc dù khái niệm được giải thích ở trên sẽ cải thiện đáng kể đầu ra được sửa đổi sóng vuông của mạch biến tần SG3525 điển hình, nhưng một cách tiếp cận tốt hơn nữa có thể là Mạch tạo SPWM .

Trong khái niệm này, việc 'cắt' từng xung sóng vuông được thực hiện thông qua các chu kỳ nhiệm vụ PWM thay đổi tương ứng chứ không phải là một chu kỳ nhiệm vụ cố định.

Tôi đã thảo luận rồi cách tạo SPWM bằng opamp , lý thuyết tương tự có thể được sử dụng để cung cấp tầng điều khiển của bất kỳ bộ biến tần sóng vuông nào.

Một mạch đơn giản để tạo SPWM có thể được nhìn thấy dưới đây:

Sử dụng IC 741 để xử lý SPWM

Trong thiết kế này, chúng ta thấy một opamp IC 741 tiêu chuẩn có các chân đầu vào được cấu hình với một vài nguồn sóng tam giác, một nguồn có tần số nhanh hơn nhiều so với nguồn khác.

Các sóng tam giác có thể được sản xuất từ ​​một mạch tiêu chuẩn dựa trên IC 556, được nối dây như một bộ ổn định và nén, như hình dưới đây:

TẦN SỐ CỦA SÓNG TAM GIÁC NHANH NÊN LÀ 400 Hz, CÓ THỂ ĐƯỢC ĐẶT BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH 50 k PRESET, HOẶC GIÁ TRỊ CỦA 1 NF VỐN

TẦN SỐ SÓNG TAM GIÁC CHẬM PHẢI BẰNG TẦN SỐ ĐẦU RA MONG MUỐN CỦA ĐẦU INVERTER. ĐÂY CÓ THỂ LÀ 50 Hz HOẶC 60 Hz VÀ BẰNG TẦN SỐ PIN SỐ 4 CỦA SG3525

Như có thể thấy trong hai hình ảnh trên, sóng tam giác nhanh đạt được từ một IC 555 thông thường.

Tuy nhiên, các sóng tam giác chậm được thu thập thông qua một IC 555 có dây giống như một 'máy phát sóng vuông thành sóng tam giác'.

Các sóng vuông hoặc sóng chữ nhật được lấy từ chân số 4 của SG3525. Điều này rất quan trọng vì nó đồng bộ hóa hoàn hảo đầu ra op amp 741 với tần số 50 Hz của mạch SG3525. Điều này lần lượt tạo ra các bộ SPWM có kích thước chính xác trên hai kênh MOSFET.

Khi PWM được tối ưu hóa này được đưa vào thiết kế mạch đầu tiên, đầu ra từ máy biến áp tạo ra dạng sóng sin được cải thiện hơn và nhẹ nhàng hơn có các đặc tính giống với dạng sóng sin nguồn AC tiêu chuẩn.

Tuy nhiên, ngay cả đối với SPWM, giá trị RMS sẽ cần phải được đặt chính xác ban đầu để tạo ra điện áp đầu ra chính xác ở đầu ra của máy biến áp.

Sau khi thực hiện, người ta có thể mong đợi một đầu ra tương đương sóng sinewave thực từ bất kỳ thiết kế biến tần SG3525 nào hoặc có thể từ bất kỳ mô hình biến tần sóng vuông nào.

Nếu bạn có thêm nghi ngờ về mạch biến tần sinewave thuần túy SG3525, bạn có thể thoải mái bày tỏ chúng qua phần bình luận của mình.

CẬP NHẬT

Có thể nhìn thấy thiết kế ví dụ cơ bản của giai đoạn dao động SG3525 dưới đây, thiết kế này có thể được tích hợp với giai đoạn PWM sinewave BJT / mosfet đã giải thích ở trên để có được phiên bản nâng cao cần thiết của thiết kế SG3525:

Sơ đồ mạch hoàn chỉnh và cách bố trí PCB cho mạch nghịch lưu sóng sin thuần túy SG3525 được đề xuất.

Lịch sự: Ainsworth Lynch

Thiết kế # 3: Mạch Biến tần 3kva sử dụng IC SG3525

Trong các đoạn trước, chúng ta đã thảo luận toàn diện về cách thiết kế SG3525 có thể được chuyển đổi thành thiết kế sinewave hiệu quả, bây giờ chúng ta hãy thảo luận về cách có thể cấu tạo một mạch biến tần 2kva đơn giản bằng cách sử dụng IC SG3525, có thể dễ dàng nâng cấp lên sinewave 10kva bằng cách tăng pin, mosfet và thông số kỹ thuật biến áp.

Mạch điện cơ bản theo thiết kế do ông Anas Ahmad đệ trình.

Có thể hiểu giải thích về mạch biến tần SG3525 2kva được đề xuất từ ​​cuộc thảo luận sau:

xin chào swagatam, tôi đã xây dựng 3kva 24V sau sóng sin sửa đổi biến tần (Tôi đã sử dụng 20 mosfet với điện trở gắn vào mỗi cái, hơn nữa tôi đã sử dụng biến áp trung tâm và tôi sử dụng SG3525 cho bộ dao động) .. bây giờ tôi muốn chuyển đổi nó thành sóng sin thuần, làm thế nào tôi có thể làm điều đó?

Sơ đồ cơ bản

Phản hồi của tôi:

Xin chào Anas,

đầu tiên hãy thử thiết lập cơ bản như được giải thích trong bài viết biến tần SG3525 này, nếu mọi thứ suôn sẻ, sau đó bạn có thể thử kết nối song song nhiều mosfet khác .....

Biến tần được hiển thị trong daigram trên là một thiết kế sóng vuông cơ bản, để chuyển đổi nó thành sóng sin, bạn phải làm theo các bước được giải thích bên dưới. Các đầu cổng / điện trở mosfet phải được cấu hình với một tầng BJT và phải kết nối 555 IC PWM như được chỉ ra trong sơ đồ sau:

Về kết nối các bộ ghép nối song song

ok, tôi có 20 mosfet (10 trên dây A, 10 trên dây B), vì vậy tôi phải gắn 2 BJT vào mỗi mosfet, đó là 40 BJT, và tương tự như vậy tôi chỉ phải kết nối 2 BJT đi ra từ PWM song song với 40 BJT ? Xin lỗi, tôi là người mới chỉ cố gắng lấy.

Câu trả lời:
Không, mỗi điểm nối bộ phát của cặp BJT tương ứng sẽ chứa 10 mosfet ... do đó, bạn sẽ chỉ cần 4 BJT cho tất cả ....

Sử dụng BJT làm bộ đệm

1. ok nếu tôi có thể làm cho bạn đúng, vì bạn đã nói 4 BJT, 2 trên dây dẫn A, 2 trên dây dẫn B, THÌ 2 BJT khác từ đầu ra của PWM, phải không?
2. đang sử dụng pin 24 volt hy vọng không có bất kỳ sửa đổi nào đối với thiết bị đầu cuối thu BJT cho pin?
3. Tôi phải sử dụng biến trở Từ dao động để điều khiển điện áp đầu vào đến MOSFET, nhưng tôi không biết tôi sẽ đi như thế nào về điện áp sẽ đi đến cơ sở của BJT trong trường hợp này, tôi sẽ làm như vậy mà tôi muốn nổ tung BJT?

Có, NPN / PNP BJT cho giai đoạn đệm và hai NPN với trình điều khiển PWM.
24V sẽ không gây hại cho bộ đệm BJT, nhưng hãy đảm bảo sử dụng 7812 để chuyển nó xuống 12V cho các giai đoạn SG3525 và IC 555.

Bạn có thể sử dụng IC 555 nồi để điều chỉnh điện áp đầu ra từ trafo và đặt nó thành 220V. nhớ những điều của bạn máy biến áp phải được đánh giá thấp hơn điện áp pin để có được điện áp tối ưu ở đầu ra. nếu pin của bạn là 24V, bạn có thể sử dụng trafo 18-0-18V.

Danh sách các bộ phận

IC SG3525 mạch
tất cả các điện trở 1/4 watt 5% CFR trừ khi có quy định khác
10K - 6nos
150 nghìn - 1 không
470 ohm - 1no
cài đặt trước 22K - 1 không
đặt trước 47K - 1 không
Tụ điện
0,1uF gốm - 1no
IC = SG3525
Giai đoạn Mosfet / BJT
Tất cả các mosfet - IRF540 hoặc bất kỳ điện trở Cổng tương đương nào - 10 Ohms 1/4 watt (khuyến nghị)
Tất cả NPN BJT đều = BC547
Tất cả PNP BJT đều = BC557
Điện trở cơ bản đều là 10K - 4nos
Giai đoạn PWM IC 555
1K = 1không 100K nồi - 1không
1N4148 Diode = 2nos
Tụ điện 0,1uF Ceramic - 1no
10nF gốm - 1no
IC khác 7812 - 1 không
Ắc quy - Biến áp 12V 0r 24V 100AH ​​theo thông số kỹ thuật.

Một giải pháp thay thế đơn giản hơn