Šajā rakstā ir paskaidroti galvenie padomi un teorijas, kas var būt noderīgi jaunpienācējiem, izstrādājot vai strādājot ar invertora pamatjēdzieniem. Uzzināsim vairāk.
Kas ir invertors
Tā ir ierīce, kas pārveido vai pārveido zema sprieguma, lielu līdzstrāvas potenciālu zemas strāvas augstā maiņstrāvā, piemēram, no 12 V automobiļu akumulatoru avota uz 220 V maiņstrāvas izeju.
Iepriekš minētās reklāmguvuma pamatprincips
Zemsprieguma līdzstrāvas pārveidošanas par augstsprieguma maiņstrāvu pamatprincips ir izmantot uzkrāto lielo strāvu līdzstrāvas avotā (parasti akumulatorā) un palielināt to līdz augstsprieguma maiņstrāvai.
To galvenokārt panāk, izmantojot induktoru, kas galvenokārt ir transformators, kam ir divi tinumu komplekti, proti, primārais (ieeja) un sekundārais (izeja).
Primārais tinums ir paredzēts tiešās augstas strāvas ieejas saņemšanai, bet sekundārais - šīs ieejas invertēšanai attiecīgajā augstsprieguma zemsprieguma maiņstrāvā.
Kas ir mainīgs spriegums vai strāva
Ar mainīgu spriegumu mēs domājam spriegumu, kas maina tā polaritāti no pozitīvā uz negatīvo un otrādi daudzas reizes sekundē atkarībā no iestatītās frekvences transformatora ieejā.
Parasti šī frekvence ir 50Hz vai 60Hz atkarībā no konkrētās valsts lietderības parametriem.
Mākslīgi ģenerēta frekvence tiek izmantota iepriekšminētajos ātrumos, lai padotu izejas posmus, kas var sastāvēt no jaudas tranzistoriem vai mosfetiem vai GBT, kas integrēti jaudas transformatorā.
Barošanas ierīces reaģē uz ievadītajiem impulsiem un ar pieslēgto transformatora tinumu vada ar atbilstošo frekvenci pie norādītās akumulatora strāvas un sprieguma.
Iepriekš minētā darbība inducē līdzvērtīgu augstspriegumu visā transformatora sekundārajā tinumā, kas galu galā izdod nepieciešamo 220V vai 120V maiņstrāvu.
Vienkārša manuāla simulācija
Turpmāk sniegtajā simulācijā parādīts centrālā krāna transformatora bīdāmās invertora ķēdes darbības princips.
Kad primārais tinums tiek pārslēgts pārmaiņus ar akumulatora strāvu, caur sekundāro tinumu tiek inducēts ekvivalents sprieguma un strāvas daudzums lidot atpakaļ režīmā, kas izgaismo pievienoto spuldzi.
Ar ķēdi darbināmiem invertoriem to pašu darbību īsteno, bet izmantojot barošanas ierīces un oscilatora ķēdi, kas tinumu pārslēdz daudz ātrāk, parasti ar ātrumu 50Hz vai 60Hz.
Tādējādi invertorā tā pati darbība ātrās pārslēgšanās dēļ izraisīs slodzes parādīšanos vienmēr ON, lai gan patiesībā slodze tiktu ieslēgta / izslēgta ar 50Hz vai 60Hz frekvenci.
Kā transformators pārveido doto ievadi
Kā apspriests iepriekš, transformators parasti būs divi tinumi, viens galvenais un otrs sekundārs.
Abi tinumi reaģē tā, ka, ja pārslēgšanas strāva tiek lietota pie primārā tinuma, proporcionāli attiecīgā jauda tiek nodota pāri sekundārajai tinumam caur elektromagnētisko indukciju.
Tāpēc pieņemsim, ka, ja primārais ir nomināls 12 V, bet sekundārais - 220 V, svārstīga vai pulsējoša 12 V līdzstrāvas ieeja primārajā pusē inducē un ģenerē 220 V maiņstrāvu pāri sekundārajiem spailēm.
Tomēr primārā ievade nevar būt līdzstrāva, kas nozīmē, ka, lai gan avots var būt līdzstrāvas avots, tas jāpielieto impulsa formā vai ar pārtraukumiem pa primāro vai frekvences veidā norādītajā līmenī, mēs esam apspriedām to iepriekšējā sadaļā.
Tas ir nepieciešams, lai varētu ieviest induktora raksturīgos atribūtus, saskaņā ar kuriem induktors ierobežo svārstīgu strāvu un mēģina to līdzsvarot, ieejas impulsa neesamības laikā iemetot sistēmā līdzvērtīgu strāvu, kas pazīstams arī kā lidojuma parādība .
Tāpēc, lietojot līdzstrāvu, primārais saglabā šo strāvu un, kad līdzstrāva tiek atvienota no tinuma, ļauj tinumam atcelt uzkrāto strāvu pāri spailēm.
Tomēr, tā kā spailes ir atvienotas, šī aizmugurējā emf tiek inducēta sekundārajā tinumā, veidojot nepieciešamo maiņstrāvu pāri sekundārajiem izejas spailēm.
Iepriekš minētais skaidrojums tādējādi parāda, ka pulsatora ķēde vai vienkāršāk sakot, oscilatora ķēde kļūst obligāta, projektējot invertoru.
Invertora pamata shēmas
Lai izveidotu pamata funkcionālo invertoru ar samērā labu veiktspēju, jums būs nepieciešami šādi pamatelementi:
- Transformators
- Barošanas ierīces, piemēram, N kanāls MOSFET vai NPN biploāri jaudas tranzistori
- Svina skābes akumulators
Blokshēma
Šeit ir blokshēma, kas parāda, kā iepriekš minētos elementus ieviest ar vienkāršu konfigurāciju (centrālā pieskāriena virzīšana).
Kā noformēt invertora oscilatora shēmu
Oscilatora ķēde ir izšķirošais ķēdes posms jebkurā invertorā, jo šis posms kļūst atbildīgs par līdzstrāvas ieslēgšanu transformatora primārajā tinumā.
Iespējams, ka oscilatora posms ir vienkāršākā invertora ķēdes daļa. Būtībā tā ir pārsteidzoša multivibratora konfigurācija, kuru var veikt dažādos veidos.
Jūs varat izmantot NAND vārtus, NOR vārtus, ierīces ar iebūvētiem oscilatoriem, piemēram, IC 4060, IC LM567 vai vienkārši pilnīgi 555 IC. Vēl viena iespēja ir tranzistoru un kondensatoru izmantošana standarta astable režīmā.
Turpmākajos attēlos ir parādītas dažādas oscilatoru konfigurācijas, kuras var efektīvi izmantot, lai panāktu pamata svārstības jebkuram ierosinātajam invertora projektam.
Nākamajās diagrammās mēs redzam dažus populārus oscilatoru ķēdes dizainus, izejas ir kvadrātveida viļņi, kas faktiski ir pozitīvi impulsi, augsti kvadrātveida bloki norāda pozitīvus potenciālus, kvadrātveida bloku augstums norāda sprieguma līmeni, kas parasti ir vienāds ar pielietoto barošanas spriegums IC, un kvadrātveida bloku platums norāda laika periodu, kurā šis spriegums paliek dzīvs.
Oscilatora loma invertora ķēdē
Kā jau tika apspriests iepriekšējā sadaļā, pamata sprieguma impulsu ģenerēšanai nākamo jaudas posmu barošanai ir nepieciešama oscilatora pakāpe.
Tomēr šo posmu impulsi var būt pārāk zemi ar to pašreizējo izeju, un tāpēc to nevar tieši ievadīt transformatorā vai jaudas tranzistoros izejas stadijā.
Lai novirzītu svārstību strāvu vajadzīgajos līmeņos, parasti tiek izmantots starpposma piedziņas posms, kas varētu sastāvēt no pāris lieljaudas vidējas jaudas tranzistoriem vai pat no kaut kā sarežģītāka.
Tomēr šodien ar izsmalcinātu mosfetu parādīšanos autovadītāja posms var tikt pilnībā izslēgts.
Tas ir tāpēc, ka mosfets ir ierīces, kas atkarīgas no sprieguma, un to darbība nav atkarīga no strāvas lieluma.
Ja pāri vārtiem un avotam ir potenciāls, kas pārsniedz 5 V, lielākā daļa mosfetu piesātinātos un pilnībā vadītu pāri kanālam un avotam, pat ja strāva ir tik zema kā 1mA
Tas padara apstākļus ļoti piemērotus un viegli piemērojamus invertora lietojumiem.
Mēs varam redzēt, ka iepriekšminētajās oscilatoru ķēdēs izeja ir viens avots, tomēr visās invertoru topoloģijās mums ir vajadzīgi pārmaiņus vai pretēji polarizēti pulsējoši izejas no diviem avotiem. To var vienkārši panākt, pievienojot invertora vārtu posmu (sprieguma apgriešanai) esošajai izejai no oscilatoriem, skatiet attēlus zemāk.
Oscilatora posma konfigurēšana mazu invertoru shēmu projektēšanai
Tagad mēģināsim izprast vienkāršās metodes, ar kuru palīdzību iepriekš aprakstītos ar oscilatoru posmiem var piestiprināt ar jaudas pakāpi, lai ātri izveidotu efektīvus invertora dizainus.
Invertora shēmas projektēšana, izmantojot NOT vārtu oscilatoru
Šajā attēlā parādīts, kā mazo invertoru var konfigurēt, izmantojot NOT vārtu oscilatoru, piemēram, no IC 4049.
Šeit būtībā N1 / N2 veido oscilatora pakāpi, kas rada nepieciešamos 50Hz vai 60Hz pulksteņus vai svārstības, kas nepieciešamas invertora darbībai. N3 tiek izmantots šo pulksteņu apgriešanai, jo jaudas transformatora pakāpei mums jāpielieto pretēji polarizēti pulksteņi.
Tomēr mēs varam redzēt arī N4, N5 N6 vārtus, kas ir konfigurēti visā N3 ievades līnijā un izejas līnijā.
Faktiski N4, N5, N6 ir vienkārši iekļauti, lai ievietotu 3 papildu vārtus, kas pieejami IC 4049 iekšienē, pretējā gadījumā tikai pirmos N1, N2, N3 varētu izmantot tikai operācijām, bez jebkādām problēmām.
3 papildus vārti darbojas kā buferi un arī pārliecinieties, ka šie vārti netiek atstāti savienoti, kas citādi ilgtermiņā var radīt nelabvēlīgu ietekmi uz IC.
Pretēji polarizētie pulksteņi pāri N4 un N5 / N6 izvadiem tiek izmantoti BJT jaudas pakāpes pamatnēm, izmantojot TIP142 jaudas BJT, kas spēj apstrādāt labu 10 ampēru strāvu. Transformatoru var redzēt konfigurētu visos BJT kolektoros.
Jūs atradīsit, ka iepriekšminētajā dizainā netiek izmantoti starpposma pastiprinātāji vai draiveru posmi, jo pašam TIP142 ir BJT Darlington iekšējā pakāpe vajadzīgajam iebūvētajam pastiprinājumam, un tāpēc tie var ērti pastiprināt zemas strāvas pulksteņus no NOT vārtiem uz augstiem strāvas svārstības savienotā transformatora tinumā.
Vairāk IC 4049 invertora dizainu var atrast zemāk:
Pašdarināts 2000 VA strāvas pārveidotāja ķēde
Vienkāršākā nepārtrauktās barošanas avota (UPS) ķēde
Invertora shēmas projektēšana, izmantojot Schmidt Trigger NAND vārtu oscilatoru
Šajā attēlā parādīts, kā oscilatora shēmu, izmantojot IC 4093, var integrēt ar līdzīgu BJT jaudas pakāpi, lai izveidotu noderīgs invertora dizains .
Attēlā parādīts neliels invertora dizains, izmantojot IC 4093 Schmidt sprūda NAND vārtus. Gluži identiski arī šeit varēja izvairīties no N4, un BJT bāzes varēja tieši savienot starp ieejām un izejām N3. Bet atkal N4 ir iekļauts, lai ievietotu vienus papildu vārtus IC 4093 iekšpusē un nodrošinātu, ka tā ievades tapa netiek atstāta nesavienota.
Vairāk līdzīgu IC 4093 invertora dizainu var norādīt no šīm saitēm:
Labākās pārveidotās invertoru shēmas
Kā izveidot Saules invertora shēmu
Kā izveidot 400 vatu lieljaudas invertora shēmu ar iebūvētu lādētāju
Kā izveidot UPS shēmu - apmācība
Piezīmju diagrammas IC 4093 un IC 4049
PIEZĪME. IC Vcc un Vss padeves tapas nav parādītas invertora diagrammās, tām jābūt atbilstoši savienotām ar 12V akumulatoru barošanu 12V invertoriem. Augstāka sprieguma invertoriem šī barošana ir atbilstoši jāpastiprina līdz 12 V IC barošanas tapām.
Mini invertora shēmas projektēšana, izmantojot IC 555 oscilatoru
No iepriekš minētajiem piemēriem kļūst pilnīgi skaidrs, ka visvienkāršākos invertoru veidus varēja izstrādāt, vienkārši savienojot BJT + transformatora jaudas pakāpi ar oscilatora pakāpi.
Pēc tā paša principa IC 555 oscilatoru var izmantot arī neliela invertora projektēšanai, kā parādīts zemāk:
Iepriekš minētā shēma ir pašsaprotama, un, iespējams, nav nepieciešama papildu paskaidrošana.
Vairāk šādu IC 555 invertora shēmu var atrast zemāk:
Vienkārša IC 555 invertora shēma
Izpratne par invertoru topoloģijām (kā konfigurēt izejas posmu)
Iepriekšējās sadaļās mēs uzzinājām par oscilatora pakāpēm, kā arī par to, ka impulsa spriegums no oscilatora iet tieši uz iepriekšējo jaudas izejas posmu.
Pārsvarā ir trīs veidi, kā var izstrādāt invertora izejas posmu.
Izmantojot:
- Push Pull Stage (ar Center Tap Transformer), kā paskaidrots iepriekšējos piemēros
- Push Pull Half Bridge posms
- Push Pull Full-Bridge vai H-Bridge posms
Push pull posms, izmantojot centrālo krānu transformatoru, ir vispopulārākais dizains, jo tas ietver vienkāršākas ieviešanas iespējas un nodrošina garantētus rezultātus.
Tomēr tam ir vajadzīgi lielāki transformatori, un efektivitāte ir zemāka.
Zemāk redzami pāris invertoru modeļi, kas izmanto centrālo krānu transformatoru:
Šajā konfigurācijā galvenokārt tiek izmantots centrālā krāna transformators, kura ārējie krāni ir savienoti ar izvades ierīču (tranzistoru vai mosfetu) karstajiem galiem, savukārt centrālais krāns vai nu pāriet uz akumulatora negatīvo vai uz akumulatora pozitīvo. pēc izmantoto ierīču veida (N tips vai P tips).
Puse tilta topoloģija
Puse tilta stadijā netiek izmantots centrālais krāna transformators.
TO pus tilts pēc kompaktuma un efektivitātes konfigurācija ir labāka nekā centrālā pieskāriena virzīšanas ķēdes tips, tomēr iepriekš minēto funkciju ieviešanai ir nepieciešami lielas vērtības kondensatori.
TO pilns tilts vai H tilta invertors ir līdzīgs pus tiltu tīklam, jo tajā ir iekļauts arī parasts divu krānu transformators, un tam nav nepieciešams centrālais krāna transformators.
Vienīgā atšķirība ir kondensatoru likvidēšana un vēl divu enerģijas ierīču iekļaušana.
Pilna tilta topoloģija
Pilna tilta invertora ķēde sastāv no četriem tranzistoriem vai mosfetiem, kas izvietoti konfigurācijā, kas līdzinās burtam “H”.
Visas četras ierīces var būt N kanāla tipa vai ar diviem N kanāliem un diviem P kanāliem atkarībā no izmantotā ārējā draivera oscilatora pakāpes.
Tāpat kā puse tilta, arī pilnam tiltam ierīču iedarbināšanai ir nepieciešami atsevišķi, izolēti pārmaiņus svārstīgi izejas.
Rezultāts ir tāds pats, savienotais transformatora primārais tiek pakļauts atpakaļgaitas uz priekšu veida akumulatora strāvas pārslēgšanai caur to. Tas rada nepieciešamo inducēto pastiprināto spriegumu visā transformatora izejas sekundārajā tinumā. Efektivitāte ir visaugstākā ar šo dizainu.
H-Bridge tranzistora loģikas detaļas
Šī diagramma parāda tipisku H tilta konfigurāciju, pārslēgšana tiek veikta, kā norādīts zemāk:
- AUGSTS, AUGSTS - virzība uz priekšu
- B HIGH, C HIGH - reverss
- A HIGH, B HIGH - bīstams (aizliegts)
- C HIGH, D HIGH - bīstams (aizliegts)
Iepriekš minētais paskaidrojums sniedz pamatinformāciju par to, kā projektēt invertoru, un to var iekļaut tikai parasto invertora shēmu, parasti kvadrātveida viļņu, projektēšanai.
Tomēr ir daudz citu jēdzienu, kas var būt saistīti ar invertora dizainu, piemēram, sinusa viļņu invertora izgatavošana, PWM balstīta invertora, izejas kontrolēta invertora izgatavošana, tie ir tikai papildu posmi, kurus var pievienot iepriekš paskaidrotajiem pamatdizainiem minēto funkciju ieviešanai.
Mēs tos apspriedīsim citreiz vai, iespējams, ar jūsu vērtīgo komentāru starpniecību.
Pāri: Kā pārveidot 12V līdz 220V maiņstrāvu Nākamais: 3 interesantas DRL (dienas laika gaismas) ķēdes jūsu automašīnai
