6 thiết kế độc đáo dưới đây giải thích cho chúng ta cách một bộ điều khiển đa vi mạch thông thường đơn IC 555 có thể được sử dụng hiệu quả để làm một biến tần mà không liên quan đến các giai đoạn phức tạp.

Không nghi ngờ gì nữa, IC 555 là một IC đa năng có nhiều ứng dụng trong thế giới điện tử. Tuy nhiên, khi nói đến biến tần, IC 555 trở nên lý tưởng phù hợp với nó.

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ thảo luận về 5 mạch biến tần IC 555 nổi bật, từ biến thể sóng vuông đơn giản đến thiết kế sóng sinewM SPWM cao cấp hơn một chút, và cuối cùng là mạch biến tần DC pwm dựa trên lõi ferit đầy đủ. Hãy bắt đầu nào.

Ý tưởng do ông ningrat_edan yêu cầu.

Thiết kế cơ bản

Đề cập đến sơ đồ được hiển thị, một IC 555 có thể được cấu hình ở chế độ ổn định tiêu chuẩn của nó , trong đó chân số 3 của nó được sử dụng làm nguồn dao động để thực hiện chức năng biến tần.

LƯU Ý: Vui lòng thay tụ điện 1 nF bằng tụ điện 0,47 uF để tối ưu hóa 50 Hz ở đầu ra . Nó có thể là một cực hoặc một không cực .

Làm thế nào nó hoạt động

Hoạt động của mạch nghịch lưu IC 555 này có thể được hiểu theo các bước phân tích sau:

IC 555 được cấu hình ở chế độ multivibrator đáng kinh ngạc, cho phép chân số 3 của nó chuyển đổi xung cao / thấp liên tục ở một tốc độ tần số cụ thể. Tốc độ tần số này phụ thuộc vào giá trị của điện trở và tụ điện trên chân số 7, chân số 6, 2, v.v.

Chân số 3 của IC 555 tạo ra tần số 50 Hz hoặc 60 Hz cần thiết cho MOSFET.

Như chúng ta biết rằng MOSFETs ở đây được yêu cầu chạy luân phiên để tạo ra dao động kéo đẩy trên cuộn dây trung tâm của máy biến áp đi kèm.

Do đó cả hai cổng MOSFET không thể kết nối với chân số 3 của IC. Nếu chúng ta làm điều này, cả hai MOSFET sẽ dẫn đồng thời làm cho cả hai cuộn sơ cấp chuyển đổi với nhau. Điều này sẽ gây ra hai tín hiệu chống pha gây ra ở thứ cấp gây ra ngắn mạch của AC đầu ra và sẽ có một AC thuần bằng không ở đầu ra, và làm nóng máy biến áp.

Để tránh tình trạng này, hai MOSFET cần được vận hành xen kẽ song song.

Chức năng của BC547

Để đảm bảo rằng các MOSFET chuyển đổi luân phiên ở tần số 50 Hz từ chân số 3 của IC 555, chúng tôi giới thiệu một giai đoạn BC547 để đảo ngược đầu ra chân số 3 trên bộ thu của nó.

Bằng cách này, chúng tôi thực sự cho phép xung chân số 3 để tạo ra các tần số +/- đối lập, một ở chân số 3 và một ở bộ thu của BC547.

Với sự sắp xếp này, một cổng MOSFET hoạt động từ chân số 3, trong khi MOSFET khác hoạt động từ bộ thu của BC547.

Điều này có nghĩa là khi MOSFET tại chân số 3 BẬT, MOSFET tại bộ thu BC547 là TẮT và ngược lại.

Điều này hiệu quả cho phép các MOSFET chuyển đổi luân phiên để chuyển đổi kéo đẩy cần thiết.

Cách thức hoạt động của máy biến áp

Các làm việc của máy biến áp trong mạch nghịch lưu IC 555 này có thể được học từ giải thích sau:

Khi các MOSFET dẫn điện luân phiên, nửa cuộn dây có liên quan được cung cấp dòng điện cao từ pin.

Đáp ứng cho phép máy biến áp tạo ra chuyển mạch kéo đẩy qua cuộn dây ở vòi trung tâm của nó. Tác động của điều này làm cho dòng điện xoay chiều 50 Hz yêu cầu hoặc 220 V xoay chiều được cảm ứng trên cuộn thứ cấp của nó

Trong thời gian BẬT, cuộn dây tương ứng tích trữ năng lượng ở dạng năng lượng điện từ. Khi các MOSFET được TẮT, cuộn dây liên quan sẽ bật lại năng lượng dự trữ của nó trên cuộn dây nguồn thứ cấp tạo ra chu kỳ 220V hoặc 120V ở phía đầu ra của máy biến áp.

Điều này cứ xảy ra luân phiên đối với hai đầu cuộn sơ cấp gây ra hiệu điện thế xoay chiều 220V / 120V ở phía thứ cấp.

Tầm quan trọng của điốt bảo vệ ngược

Loại cấu trúc liên kết vòi trung tâm này có một nhược điểm. Khi nửa cuộn sơ cấp ném EMF ngược, điều này cũng phải chịu trên các đầu nối nguồn / cống MOSFET.

Điều này có thể có tác động nghiêm trọng đến MOSFET nếu điốt bảo vệ ngược không được bao gồm trên phía sơ cấp của máy biến áp. Nhưng bao gồm những điốt này cũng có nghĩa là năng lượng quý giá bị ngắt xuống đất, khiến biến tần hoạt động với hiệu suất thấp hơn.

Thông số kỹ thuật:

Công suất đầu ra : Không giới hạn, có thể từ 100 watt đến 5000 watt
Máy biến áp : Theo sở thích, Công suất sẽ theo yêu cầu Công suất tải đầu ra
Ắc quy : Đánh giá 12V và Ah phải cao hơn 10 lần so với dòng điện được chọn cho máy biến áp.
Dạng sóng : Sóng vuông
Tần số : 50 Hz hoặc 60 Hz theo mã quốc gia.
Điện áp đầu ra : 220V hoặc 120V theo mã quốc gia

Cách tính tần số IC 555

Tần suất của IC 555 mạch dao động ổn định về cơ bản được xác định bởi một mạng RC (điện trở, tụ điện) được cấu hình trên chân số 7, chân số 2/6 và mặt đất của nó.

Khi IC 555 được sử dụng làm mạch nghịch lưu, giá trị của các điện trở này và tụ điện được tính toán sao cho chân số 3 của IC rthe tạo ra tần số khoảng 50Hz hoặc 60 Hz. 50 Hz là giá trị tiêu chuẩn tương thích cho đầu ra AC 220V trong khi 60Hz được khuyến nghị cho đầu ra 120V AC.

Công thức cho tính toán các giá trị RC trong mạch IC 555 được hiển thị bên dưới:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C

Trong đó F là đầu ra tần số dự định, R1 là điện trở được kết nối giữa chân số 7 và đất trong mạch, trong khi R2 là điện trở ở giữa chân số 7 và chân số 6/2 của IC. C là tụ điện được tìm thấy giữa chân # 6/2 và mặt đất.

Hãy nhớ F sẽ ở Farads, F sẽ ở Hertz, R sẽ ở Ohms và C sẽ ở microFarads (μF)

“biểu tượng công tắc ném đơn cực đơn ”

Đoạn ghi hình:

Hình ảnh dạng sóng:

Sử dụng BJT thay vì MOSFET

Trong sơ đồ trên, chúng tôi đã nghiên cứu một biến tần dựa trên MOSFET với biến áp trung tâm. Thiết kế sử dụng 4 bóng bán dẫn có vẻ hơi dài và ít hiệu quả về chi phí.

Đối với những người có sở thích quan tâm đến việc xây dựng một biến tần IC 555 chỉ sử dụng một vài BJT công suất sẽ thấy mạch sau rất hữu ích:

Mạch biến tần IC 555 chỉ sử dụng hai bóng bán dẫn

LƯU Ý: Các bóng bán dẫn được hiển thị sai là TIP147, thực tế là TIP142

CẬP NHẬT : Bạn có biết, bạn có thể tạo ra một biến tần sóng sin được sửa đổi tuyệt vời chỉ bằng cách kết hợp IC 555 với IC 4017, xem phần sơ đồ thứ hai từ bài báo này : Được đề xuất cho tất cả những người yêu thích biến tần chuyên dụng

2) Mạch biến tần toàn cầu IC 555

Ý tưởng được trình bày dưới đây có thể được coi là mạch biến tần toàn cầu dựa trên IC 555 đơn giản nhất mà không chỉ đơn giản và rẻ để xây dựng nhưng cũng mạnh mẽ đáng kể. Công suất của biến tần có thể được tăng lên đến bất kỳ giới hạn hợp lý nào để điều chỉnh phù hợp số lượng mosfet ở giai đoạn đầu ra.

Làm thế nào nó hoạt động

Mạch của một biến tần công suất toàn cầu đơn giản nhất được giải thích yêu cầu một IC 555, một vài mosfet và một biến áp nguồn là các thành phần hàng đầu.

Như thể hiện trong hình, IC 555 đã được nối dây như bình thường ở dạng multivibrator đáng kinh ngạc. Các điện trở R1 và R2 quyết định chu kỳ làm việc của biến tần.

R1 và R2 phải được điều chỉnh và tính toán chính xác để đạt được chu kỳ làm việc 50%, nếu không đầu ra biến tần có thể tạo ra dạng sóng không bằng nhau, có thể dẫn đến đầu ra AC không cân bằng, nguy hiểm cho các thiết bị và các mosfet sẽ có xu hướng tiêu tán không đồng đều dẫn đến nhiều vấn đề trong mạch.

Giá trị của C1 phải được chọn sao cho tần số đầu ra đạt khoảng 50 Hz đối với thông số 220V và 60 Hz đối với thông số 120V.

Các mosfet có thể là bất kỳ mosfet công suất nào, có khả năng xử lý dòng điện lớn, có thể lên đến 10 ampe hoặc hơn.

Ở đây kể từ khi hoạt động là một cầu nối đầy đủ loại không có bất kỳ IC điều khiển cầu đầy đủ nào, hai pin được kết hợp thay vì một pin để cung cấp điện thế nối đất cho máy biến áp và để làm cho cuộn dây thứ cấp của máy biến áp đáp ứng cả chu kỳ dương và âm từ hoạt động của mosfet.

Ý tưởng đã được thiết kế bởi tôi, tuy nhiên nó vẫn chưa được thử nghiệm thực tế vì vậy xin vui lòng xem xét vấn đề này trong khi thực hiện nó.

Giả sử biến tần có thể dễ dàng xử lý công suất lên đến 200 watt với hiệu suất cao.

Đầu ra sẽ là dạng sóng vuông.

Danh sách các bộ phận

R1 và R2 = Xem Văn bản,
C1 = Xem văn bản,
C2 = 0,01uF
R3 = 470 Ohms, 1 watt,
R4, R5 = 100 Ohms,
D1, D2 = 1N4148
Mosfets = xem văn bản.
Z1 = 5.1V 1 diode zener.
Transformer = Yêu cầu nguồn Asper,
B1, B2 = hai pin 12 volt, AH sẽ tùy theo sở thích.
IC1 = 555

3) Mạch biến tần Pure Sinewave SPWM IC 555

Sóng sin thuần túy dựa trên IC 555 được đề xuất mạch biến tần tạo ra các xung PWM có khoảng cách chính xác bắt chước sóng hình sin rất gần và do đó có thể được coi là tốt như thiết kế bộ phận bộ đếm sóng hình sin của nó.

Ở đây chúng tôi sử dụng hai giai đoạn để tạo các xung PWM cần thiết, giai đoạn này bao gồm IC 741 và giai đoạn kia bao gồm IC 555. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết toàn bộ khái niệm.

Cách hoạt động của mạch - Giai đoạn PWM

Bộ tạo sóng vuông và sóng tam giác dựa trên opamp TL072 cho IC 555

Sơ đồ mạch có thể được hiểu như sau:

Hai opamps về cơ bản được bố trí để tạo ra điện áp nguồn mẫu cần thiết cho IC 555.
Một số đầu ra từ giai đoạn này chịu trách nhiệm tạo ra sóng vuông và sóng tam giác.

Giai đoạn thứ hai thực sự là trung tâm của mạch bao gồm IC 555 . Ở đây IC được nối dây ở chế độ đơn ổn với các sóng vuông từ tầng opamp được áp dụng cho chân kích hoạt số 2 của nó và các sóng tam giác được áp dụng cho chân điện áp điều khiển số 5 của nó.

Đầu vào sóng vuông kích hoạt monostable để tạo ra một chuỗi xung ở đầu ra khi tín hiệu tam giác điều chỉnh độ rộng của xung sóng vuông đầu ra này.

Đầu ra từ IC 555 bây giờ tuân theo 'hướng dẫn' từ giai đoạn opamp và tối ưu hóa đầu ra của nó để đáp ứng với hai tín hiệu đầu vào, tạo ra xung PWM tương đương sin.

Bây giờ vấn đề chỉ là cung cấp các xung PWM một cách thích hợp cho các giai đoạn đầu ra của biến tần bao gồm các thiết bị đầu ra, máy biến áp và pin.

Tích hợp PWM với Giai đoạn đầu ra

Transistor công suất và tầng biến áp cho mạch biến tần IC sóng sin 555

Đầu ra PWM ở trên được áp dụng cho giai đoạn đầu ra như thể hiện trong hình.

Các bóng bán dẫn T1 và T2 nhận các xung PWM tại gốc của chúng và chuyển điện áp pin vào cuộn dây máy biến áp theo chu kỳ nhiệm vụ của dạng sóng được tối ưu hóa PWM.

Hai bóng bán dẫn khác đảm bảo rằng sự dẫn điện của T1 và T2 diễn ra song song, luân phiên để đầu ra o từ máy biến áp tạo ra một chu kỳ AC hoàn chỉnh với hai nửa của xung PWM.

Hình ảnh dạng sóng:

(Được phép: Mr. Robin Peter)

Hãy cũng xem điều này Thiết kế sóng sin sửa đổi 500 VA , do tôi phát triển.

Danh sách các bộ phận cho mạch nghịch lưu sóng sin thuần IC 555 ở trên

R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
R7 = 8K2,
R11, R14, R15, R16 = 1K,
R12, R13 = 33 Ohms 5 Watt,
R4 = 1M đặt trước,
R5 = 150 K đặt trước,
R6 = 1K5
C1 = 0,1 uF,
C2 = 100 pF,
IC1 = TL 072,
IC2 = 555,
T1, T2 = BDY29,
T5, T6 = TYPE 127,
T3, T4 = TIP122
Máy biến áp = 12 - 0 - 12 V, 200 Watts,
Pin = 12 vôn, 100 AH.
Sơ đồ chân IC 555

IC TL072 Chi tiết sơ đồ

Dạng sóng SPWM là viết tắt của dạng sóng điều chế độ rộng xung sinewave và điều này được áp dụng trong mạch biến tần SPWM đã thảo luận bằng cách sử dụng một vài 555 IC và một opamp duy nhất.

4) Phiên bản sóng Sine khác sử dụng IC 555

Trong một trong những bài đăng trước đây của tôi, chúng tôi đã học một cách tỉ mỉ cách xây dựng Mạch tạo SPWM sử dụng opamp và hai đầu vào sóng tam giác, trong bài đăng này chúng ta sử dụng cùng một khái niệm để tạo ra SPWM và cũng tìm hiểu phương pháp áp dụng nó trong mạch biến tần dựa trên IC 555.

Sử dụng IC 555 cho Biến tần

Sơ đồ trên cho thấy toàn bộ thiết kế của mạch biến tần SPWM được đề xuất sử dụng IC 555, trong đó IC trung tâm 555 và các khâu BJT / mosfet liên kết tạo thành một mạch biến tần sóng vuông cơ bản.

Mục đích của chúng tôi là cắt các sóng vuông 50Hz này thành dạng sóng SPWM cần thiết bằng cách sử dụng mạch dựa trên opamp.

Do đó, chúng tôi định cấu hình một giai đoạn so sánh opamp đơn giản bằng cách sử dụng IC 741, như thể hiện trong phần dưới của sơ đồ.

Như đã thảo luận trong bài viết SPWM trước đây của chúng tôi, opamp này cần một vài nguồn sóng tam giác trên hai đầu vào của nó ở dạng sóng tam giác nhanh trên chân số 3 (đầu vào không đảo ngược) và sóng tam giác chậm hơn nhiều ở chân của nó # 2 (đầu vào đảo ngược).

Sử dụng IC 741 cho SPWM

Chúng tôi đạt được điều trên bằng cách sử dụng một mạch ổn định IC 555 khác có thể được chứng kiến ở cực bên trái của sơ đồ và sử dụng nó để tạo ra các sóng tam giác nhanh cần thiết, sau đó được áp dụng cho chân số 3 của IC 741.

Đối với các sóng tam giác chậm, chúng tôi đơn giản trích xuất tương tự từ IC trung tâm 555 được đặt ở chu kỳ làm việc 50% và tụ điện định thời C của nó được tinh chỉnh phù hợp để có được tần số 50Hz trên chân số 3 của nó.

Việc lấy các sóng tam giác chậm từ nguồn 50Hz / 50% đảm bảo rằng việc cắt SPWM trên bộ đệm BJT được đồng bộ hoàn hảo với các ion dẫn mosfet và điều này đảm bảo rằng mỗi sóng vuông được 'chạm khắc' hoàn hảo như mỗi SPWM được tạo từ đầu ra opamp.

Phần mô tả trên giải thích rõ cách làm một mạch biến tần SPWM đơn giản sử dụng IC 555 và IC 741, nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào liên quan, vui lòng sử dụng khung bình luận bên dưới để được trả lời nhanh chóng.

5) Biến tần IC 555 không biến áp

Thiết kế hiển thị bên dưới mô tả một mạch nghịch lưu IC 555 4 MOSFET n kênh đầy đủ đơn giản nhưng rất hiệu quả.

Đầu tiên, 12 V DC từ pin được chuyển đổi thành 310 V DC thông qua một mô-đun chuyển đổi DC sang AC được chế tạo sẵn.

310 VDC này được áp dụng cho trình điều khiển cầu đầy đủ MOSFET để chuyển đổi nó thành đầu ra 220 V AC.

Các MOSFET kênh N 4 được khởi động thích hợp bằng cách sử dụng dây dẫn, tụ điện và mạng BC547 riêng lẻ.

Việc chuyển đổi toàn bộ phần cầu được thực hiện bởi tầng dao động IC 555. Tần số khoảng 50 Hz được đặt trước 50 k ở chân số 7 của IC 555.

Mạch nghịch lưu IC 555 full bridge 4 kênh n

6) Biến tần IC 555 với bộ sạc pin Arduino tự động

Trong thiết kế biến tần thứ 6 này, chúng tôi sử dụng bộ đếm thập kỷ 4017 và Ic hẹn giờ ne555 được sử dụng để tạo tín hiệu pwm sóng sinewm cho biến tần và ngắt pin tự động cao / thấp dựa trên Arduino với cảnh báo.

Bởi: Ainsworth Lynch

Giới thiệu

Trong mạch này, điều thực sự xảy ra là 4017 xuất ra tín hiệu pwm từ 2 trong số 4 chân đầu ra của nó, sau đó được cắt nhỏ và nếu bộ lọc đầu ra thích hợp được thực hiện ở phía thứ cấp của máy biến áp, nó sẽ có hình dạng hoặc đủ gần để hình dạng của một dạng sóng sin thực tế.

NE555 đầu tiên cấp tín hiệu cho chân 14 của 4017, gấp 4 lần tần số đầu ra yêu cầu mà bạn cần vì 4017 chuyển đổi qua 4 đầu ra của nó, nói cách khác nếu bạn cần 60hz, bạn sẽ cần cung cấp 4 * 60hz cho chân 14 của 4017 IC là 240hz.

Mạch này có tính năng ngắt điện quá áp, tính năng ngắt điện áp và tính năng báo pin yếu, tất cả những gì được thực hiện bởi một nền tảng vi điều khiển có tên là Arduino cần được lập trình.

Chương trình cho Arduino là thẳng về phía trước và đã được cung cấp ở cuối bài viết.

Nếu bạn cảm thấy rằng bạn sẽ không thể hoàn thành dự án này với bộ điều khiển vi mô được thêm vào, bạn có thể bỏ qua nó và mạch sẽ hoạt động như cũ.

Cách hoạt động của mạch

IC 555 Biến tần này với mạch Arduino Hi / Low Battery Shutdown có thể hoạt động từ 12v, 24 và 48v đến 48v, một bộ điều chỉnh điện áp phiên bản thích hợp sẽ phải được chọn và biến áp có kích thước tương ứng.

Arduino có thể được cấp nguồn từ 7 đến 12v hoặc thậm chí 5v từ USB nhưng đối với một mạch như thế này, sẽ tốt hơn nếu cấp nguồn cho nó từ 12v vì không có bất kỳ sự sụt giảm điện áp nào trên các chân đầu ra kỹ thuật số được sử dụng để cấp nguồn cho rơ le. bật Ic trong mạch và cũng là một còi báo động điện áp thấp.

Arduino sẽ được sử dụng để đọc điện áp của pin và nó chỉ hoạt động từ 5V DC nên một mạch phân áp được sử dụng Tôi đã sử dụng 100k và 10k trong thiết kế của mình và những giá trị đó được vẽ trong mã được lập trình trong chip Arduino. phải sử dụng các giá trị giống nhau trừ khi bạn thực hiện sửa đổi mã hoặc viết một mã khác có thể được thực hiện vì Arduino là một dạng đĩa mã nguồn mở và giá thành rẻ.

Bảng Arduino trong thiết kế này cũng được kết nối với màn hình LCD 16 * 2 để hiển thị điện áp pin.

Dưới đây là sơ đồ cho mạch.

Chương trình cắt pin:

#include LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12) int analogInput = 0 float vout = 0.0 float vin = 0.0 float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text! float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text! int value = 0 int battery = 8 // pin controlling relay int buzzer =7 void setup(){ pinMode(analogInput, INPUT) pinMode(battery, OUTPUT) pinMode(buzzer, OUTPUT) lcd.begin(16, 2) lcd.print('Battery Voltage') } void loop(){ // read the value at analog input value = analogRead(analogInput) vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text vin = vout / (R2/(R1+R2)) if (vin<0.09){ vin=0.0//statement to quash undesired reading ! } if (vin<10.6) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin>14.4) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin<10.9)) { digitalWrite(buzzer, HIGH) else { digitalWrite(buzzer, LOW lcd.setCursor(0, 1) lcd.print('INPUT V= ') lcd.print(vin) delay(500) }