3 מעגלי מהפך סינוס טהור SG3525 בהספק גבוה

ההודעה מסבירה 3 מעגלי מהפך 12V עוצמתי אך פשוט של גל סינוס באמצעות IC SG 3525 יחיד. המעגל הראשון מצויד בתכונת איתור ומנתק של סוללה חלשה ובתכונה אוטומטית לוויסות מתח יציאה.

מעגל זה התבקש על ידי אחד הקוראים המעוניינים בבלוג זה. בואו ללמוד עוד על הבקשה ותפקוד המעגל.

תכנון מס '1: סינוס בסיסי

באחד הפוסטים הקודמים דנתי ב לאתר את תפקוד ה- IC 3525 , באמצעות הנתונים, תכננתי את המעגל הבא, שאמנם סטנדרטי למדי בתצורתו, כולל תכונת כיבוי סוללה חלשה וגם שיפור ויסות פלט אוטומטי.

ההסבר הבא יוביל אותנו בשלבים השונים של המעגל, בואו ללמוד אותם:

כפי שניתן לראות בתרשים הנתון, ה- ICSG3525 מותקן במצב הגנרטור / מתנד PWM הסטנדרטי שבו תדירות התנודה נקבעת על ידי C1, R2 ו- P1.

ניתן להתאים את P1 להשגת תדרים מדויקים בהתאם למפרט הנדרש של היישום.

טווח ה- P1 הוא בין 100 הרץ ל -500 קילוהרץ, כאן אנו מעוניינים בערך 100 הרץ המספק בסופו של דבר 50 הרץ על פני שני הפלטים בסיכה מספר 11 וסיכה מס '14.

שתי היציאות שלעיל מתנודדות לסירוגין באופן משיכת דחיפה (מוט טוטם), ומניעות את המוספטים המחוברים לרוויה בתדר הקבוע - 50 הרץ.

המוספטים בתגובה, 'דחפו ומשכו את מתח / זרם הסוללה על פני שני סלילי השנאי, אשר בתורם מייצר את זרם החשמל הנדרש בפלט היציאה של השנאי.

מתח השיא שנוצר ביציאה יהיה בכל מקום סביב 300 וולט אשר חייב להיות מותאם לסביבות 220V RMS באמצעות מד RMS איכותי ועל ידי התאמת P2.

P2 למעשה מתאים את רוחב הפולסים בסיכה 11 / # 14, מה שעוזר לספק את ה- RMS הנדרש ביציאה.

תכונה זו מאפשרת צורת גל סינוס שונה מבוקרת PWM בפלט.

תכונת ויסות מתח יציאה אוטומטית

מכיוון שה- IC מאפשר פינוי-אאוט של בקרת PWM, ניתן לנצל את הפין-אאוט הזה כדי לאפשר ויסות פלט אוטומטי של המערכת.

פין מס '2 הוא קלט החישה של השגיאה הפנימית המובנית Opamp, בדרך כלל המתח בסיכה זו (לא) אינו אמור לעלות מעל לסימון 5.1V כברירת מחדל, מכיוון שהסיכה מספר 1 קבועה ל- 5.1V באופן פנימי.

כל עוד סיכה מס '2 נמצאת במגבלת המתח שצוינה, תכונת תיקון ה- PWM נשארת לא פעילה, אולם ברגע שהמתח בסיכה מס' 2 נוטה לעלות מעל 5.1 וולט פעימות הפלט מצטמצמות לאחר מכן בניסיון לתקן ולאזן את מתח המוצא בהתאם.

נעשה שימוש כאן בשנאי חישה קטן TR2 לרכישת מתח מדגם של הפלט, מתח זה מתוקן כראוי ומועבר לסיכה מספר 2 של ה- IC1.

P3 מוגדר כך שהמתח המוזן יישאר הרבה מתחת לגבול 5.1V כאשר מתח המוצא RMS הוא סביב 220V. זה מגדיר את תכונת הוויסות האוטומטי של המעגל.

כעת אם מסיבה כלשהי מתח המוצא נוטה לעלות מעל הערך שנקבע, תכונת תיקון ה- PWM מופעלת והמתח מצטמצם.

באופן אידיאלי יש להגדיר את P3 כך שמתח המוצא RMS נקבע על 250 וולט.

אז אם המתח הנ'ל יורד מתחת ל -250 וולט, תיקון ה- PWM ינסה למשוך אותו כלפי מעלה, ולהיפך, זה יעזור לרכוש ויסות דו-כיווני של הפלט,

חקירה מדוקדקת תראה כי הכללתם של R3, R4, P2 חסרת משמעות, וייתכן שאלה יוסרו מהמעגל. ניתן להשתמש ב- P3 אך ורק להשגת בקרת ה- PWM המיועדת ליציאה.

תכונת חיתוך סוללה נמוכה

המאפיין הנוח האחר של מעגל זה הוא יכולת ניתוק הסוללה הנמוכה.

שוב מבוא זה מתאפשר עקב תכונת הכיבוי המובנית של IC SG3525.

סיכה מס '10 של ה- IC תגיב לאות חיובי ותכבה את הפלט עד שהאות יתעכב.

אופמפ 741 כאן מתפקד כגלאי מתח נמוך.

יש להגדיר את P5 כך שהפלט של 741 יישאר בהיגיון נמוך כל עוד מתח הסוללה נמצא מעל לסף המתח הנמוך, זה עשוי להיות 11.5 וולט. 11V או 10.5 לפי העדפת המשתמש, באופן אידיאלי זה לא צריך להיות פחות מ -11 V.

לאחר הגדרת זה, אם מתח הסוללה נוטה לרדת מתחת לסימן המתח הנמוך, הפלט של ה- IC הופך באופן מיידי לגובה, מה שמפעיל את תכונת הכיבוי של IC1, ומונע כל אובדן נוסף של מתח הסוללה.

נגד המשוב R9 ו- P4 מוודא שהמצב נשאר נעול גם אם מתח הסוללה נוטה לעלות חזרה לכמה רמות גבוהות יותר לאחר הפעלת פעולת הכיבוי.

רשימת חלקים

כל הנגדים הם 1/4 וואט 1% MFR. אלא אם צוין אחרת.

• R1, R7 = 22 אוהם
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 אוהם
• R9 = 100K
• C1 = 0.1uF / 50V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100nF
• C6, C7 = 4.7uF / 25V
• P1 = 330K קבוע מראש
• P2 --- P5 = 10K הגדרות קבועות מראש
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... זרם לפי דרישה
• TR2 = 0-9V / 100mA סוללה = 12V / 25 עד 100 Ah

ניתן לשנות את שלב הסוללה הנמוך בסכמה המוצגת לעיל כדי לקבל תגובה טובה יותר כמפורט בתרשים הבא:

כאן אנו יכולים לראות כי ל- pin3 של ה- opamp יש כעת רשת התייחסות משלה המשתמשת ב- D6 ו- R11, ואינה תלויה במתח הייחוס מה- IC 3525 pin16.

Pin6 של ה- opamp מפעיל דיודת זנר במטרה לעצור נזילות שעלולות להפריע ל- pin10 של SG3525 במהלך פעולותיו הרגילות.

R11 = 10K
D6, D7 = דיודות זנר, 3.3 וולט, 1/2 וואט

עיצוב נוסף עם תיקון משוב אוטומטי לפלט

עיצוב מעגלים מס '2:

בסעיף לעיל למדנו את הגרסה הבסיסית של IC SG3525 שנועדה לייצר פלט גלי סינוס שונה בשימוש בטופולוגיית מהפך , ולא ניתן לשפר את העיצוב הבסיסי הזה כדי לייצר צורת גל סינוס טהורה במתכונתה האופיינית.

למרות שפלט הגל או הריבוע המתוקן יכול להיות בסדר עם מאפיין ה- RMS שלו ומתאים באופן סביר להפעלת רוב הציוד האלקטרוני, הוא לעולם לא יכול להתאים לאיכות פלט מהפך טהור של סינוס.

כאן אנו הולכים ללמוד שיטה פשוטה אשר תוכל להשתמש בה לשיפור כל מעגל מהפך סטנדרטי SG3525 למקבילה טהורה של גלי סינוס.

לשיפור המוצע המהפך הבסיסי SG3525 יכול להיות כל עיצוב מהפך SG3525 סטנדרטי שמוגדר לייצר פלט PWM שונה. סעיף זה אינו קריטי, וניתן לבחור כל גרסה מועדפת (תוכלו למצוא הרבה באינטרנט עם הבדלים קלים).

דנתי במאמר מקיף בנושא כיצד להמיר מהפך גל מרובע למהפך באחד מהפוסטים הקודמים שלי, כאן אנו מיישמים את אותו עיקרון לשדרוג.

איך קורה ההסבה מגל סקוור לסינוואייב

ייתכן שיהיה סקרן לדעת לגבי מה בדיוק קורה בתהליך ההמרה אשר הופך את הפלט לגל סינוס טהור המתאים לכל העומסים האלקטרוניים הרגישים.

זה נעשה בעצם על ידי אופטימיזציה של פעימות הגלים המרובעות העולות ויורדות לצורת גל שעולה ויורדת. זה מבוצע על ידי קיצוץ או שבירת הגלים המרובעים היוצאים למספר חלקים אחידים.

בגל הסינוס האמיתי, צורת הגל נוצרת באמצעות דפוס עלייה ונפילה אקספוננציאלי שבו הגל הסינוסואידלי עולה ויורד בהדרגה במהלך מחזוריו.

ברעיון המוצע, צורת הגל אינה מתבצעת באופן אקספוננציאלי, אלא הגלים המרובעים נחתכים לחתיכות שלבסוף מקבלים צורה של גיד לאחר סינון כלשהו.

ה'קיצוץ 'נעשה על ידי הזנת PWM מחושב לשערי ה- FET דרך שלב חיץ BJT.

תכנון מעגל אופייני להמרת צורת הגל SG3525 לצורת גל סינוס טהור מוצג להלן. תכנון זה הוא למעשה תכנון אוניברסלי אשר עשוי להיות מיושם לשדרוג כל ממירי הגל המרובע לממירי גלי.

אזהרה: אם אתה משתמש ב- SPWM כקלט, אנא החלף את ה- BC547 התחתון ב- BC557. פולטות יתחברו לשלב המאגר, אספן לקרקע, בסיסים לקלט SPWM.

כפי שיכול להיות בתרשים שלעיל, שני הטרנזיסטורים BC547 התחתונים מופעלים על ידי הזנת PWM או קלט, שגורם להם לעבור בהתאם למחזורי הפעלה / כיבוי של PWM.

זה בתורו מחליף במהירות את הפולסים של 50 הרץ של BC547 / BC557 המגיעים מסיכות הפלט של SG3525.

הפעולה הנ'ל בסופו של דבר מכריחה את המוספטים גם להפעיל ולכבות מספר פעמים בכל אחד ממחזורי 50 / 60Hz וכתוצאה מכך לייצר צורת גל דומה ביציאת השנאי המחובר.

רצוי שתדירות הקלט של ה- PWM צריכה להיות פי 4 מתדר הבסיס של 50 או 60 הרץ. כך שכל מחזור של 50/60 הרץ נשבר ל -4 או 5 חלקים ולא יותר מכך, מה שאחרת יכול היה לגרום להרמוניות לא רצויות ולחימום מוספטים.

מעגל PWM

ניתן לרכוש את הזנת קלט ה- PWM עבור העיצוב המוסבר לעיל באמצעות כל אחד מהם עיצוב סטנדרטי של IC 555 כפי שמוצג מטה:

זֶה מעגל PWM מבוסס IC 555 יכול לשמש להזנת PWM מותאם לבסיסי הטרנזיסטורים BC547 בתכנון הראשון כך שהפלט ממעגל המהפך SG3525 רוכש ערך RMS הקרוב לערך RMS של גל גל סינוס טהור.

שימוש ב- SPWM

למרות שהרעיון שהוסבר לעיל ישפר מאוד את תפוקת הגל המרובעת של מעגל מהפך טיפוסי SG3525, גישה טובה עוד יותר יכולה להיות ללכת על מעגל גנרטור SPWM .

בתפיסה זו 'הקיצוץ' של כל אחד מפולסי הגל המרובע מיושם באמצעות מחזורי חובה של PWM משתנים באופן יחסי ולא ממחזור חובה קבוע.

כבר דנתי כיצד ליצור SPWM באמצעות , ניתן להשתמש באותה תיאוריה להזנת שלב הנהג של כל מהפך גל מרובע.

מעגל פשוט לייצור SPWM ניתן לראות להלן:

שימוש ב- IC 741 לעיבוד SPWM

בתכנון זה אנו רואים אופמפ IC 741 סטנדרטי שפסי הקלט שלו מוגדרים עם כמה מקורות גל משולשים, האחד הוא הרבה יותר מהיר בתדירותו מאשר השני.

גלי המשולש יכולים להיות מיוצרים ממעגל סטנדרטי מבוסס IC 556, מחובר כמדחס אדיב, כמוצג להלן:

התדר של הגלים המשולשים המהירים אמור להיות סביב 400 הרץ, ניתן לקבוע על ידי התאמת הגדרת ההגדרה של 50 ק 'מראש, או על ערך של 1 nF קבלים

תדר גלי המשולש האיטי חייב להיות שווה לתדירות התפוקה הרצויה של המהפך. זה עשוי להיות 50 הרץ או 60 הרץ, ושווה לסיכה מספר 4 תדירות של SG3525

כפי שניתן לראות בשתי התמונות שלעיל, גלי המשולש המהירים מושגים מ- IC 555 רגיל.

עם זאת, גלי המשולש האיטי נרכשים באמצעות IC 555 המחווט כמו 'מחולל גל מרובע למשולש'.

הגלים המרובעים או הגלים המלבניים נרכשים מהסיכה מספר 4 של SG3525. זה חשוב מכיוון שהוא מסנכרן את פלט המגבר 741 בצורה מושלמת עם תדר 50 הרץ של מעגל SG3525. זה בתורו יוצר מערכות SPWM בעלות מימד נכון על פני שני ערוצי MOSFET.

כאשר PWM מותאם זה מוזרם לתכנון המעגל הראשון גורם ליציאה מהשנאי לייצר צורת גל סינוס משופרת ועדינה נוספת בעלת מאפיינים זהים בהרבה לצורת גל סינוס רגילה של זרם חילופין.

עם זאת, אפילו עבור SPWM, יהיה צורך להגדיר נכון את ערך RMS בהתחלה על מנת לייצר את פלט המתח הנכון בפלט השנאי.

לאחר ההטמעה ניתן לצפות לתפוקה אמיתית של גל סינוס מכל עיצוב מהפך SG3525 או שהוא עשוי מכל דגם מהפך גל מרובע.

אם יש לך ספקות רבים יותר בנוגע למעגל מהפך טהור של SG3525, אתה יכול להרגיש חופשי להביע אותם באמצעות הערותיך.

עדכון

ניתן לראות להלן דוגמה בסיסית של שלב מתנד SG3525, ניתן לשלב עיצוב זה עם שלב BJT / mosfet PWM הסובב של PWM לקבלת הגרסה המשופרת הנדרשת של עיצוב SG3525:

דיאגרמת מעגלים מלאה ופריסת PCB למעגל המהפך טהור גל הסינוס SG3525 המוצע.

באדיבות: איינסוורת 'לינץ'

תכנון מס '3: מעגל מהפך 3kva באמצעות IC SG3525

בפסקאות הקודמות דנו באופן מקיף בנוגע לאופן בו ניתן להמיר עיצוב SG3525 לתכנון יעיל של גלי סינוס, כעת בואו נדבר כיצד ניתן לבנות מעגל מהפך פשוט של 2kva באמצעות IC SG3525, שניתן לשדרג בקלות ל sinwave 10kva על ידי הגדלת ה- מפרט סוללה, מוספט והשנאי.

המעגל הבסיסי הוא לפי התכנון שהגיש מר ענאס אחמד.

ניתן להבין את ההסבר לגבי מעגל המהפך SG3525 2kva המוצע מהדיון הבא:

שלום swagatam, בניתי את 3kva 24V הבא מהפך גל סינוס שונה (השתמשתי ב -20 mosfet עם נגן מחובר לכל אחד, יתר על כן השתמשתי בשנאי ברז מרכז והשתמשתי ב- SG3525 למתנד) .. עכשיו אני רוצה להמיר אותו לגל סינוס טהור, בבקשה איך אני יכול לעשות את זה?

סכמטי בסיסי

תשובתי:

שלום אנאס,

נסה תחילה את ההגדרה הבסיסית כפי שהוסבר במאמר מהפך SG3525 זה, אם הכל ילך כשורה, לאחר מכן תוכל לנסות לחבר עוד מוספטים במקביל .....

המהפך המוצג בדאגרם שלעיל הוא עיצוב גל מרובע בסיסי, על מנת להמיר אותו לגל סינוס עליכם לבצע את השלבים המפורטים להלן יש לקבוע את תצורת שער ה- mosfet / קצוות הנגד עם שלב BJT ויש לחבר את 555 IC PWM כמצוין בתרשים הבא:

בקשר לחיבור מוספטים מקבילים

בסדר, יש לי 20 מוספטים (10 על עופרת A, 10 על עופרת B), אז אני חייב לצרף 2 BJT לכל mosfet, זה 40 BJT, וכמו כן אני חייב לחבר רק 2 BJT שיוצא מ- PWM במקביל ל- 40 BJT ? סליחה שאני טירון רק מנסה להרים.

תשובה:
לא, כל צומת פולט של צמד BJT בהתאמה יכיל 10 מוספטים ... לכן תצטרכו רק 4 BJT בסך הכל ....

שימוש ב- BJT כמאגרים

1. בסדר אם אני יכול להשיג אותך נכון, מכיוון שאמרת 4 BJTs, 2 על lead A, 2 על lead B, ואז עוד 2 BJT מהפלט של PWM, נכון?
2. האם אני משתמש בסוללת 24 וולט מקווה שאין שום שינוי במסוף אספן BJT לסוללה?
3. אני צריך להשתמש בנגד משתנה ממתנד כדי לשלוט על מתח הכניסה למוספט, אבל אני לא יודע איך אעבוד על המתח שיעבור לבסיס ה- BJT במקרה זה, מה אעשה זאת שאני רוצה לפוצץ את ה- BJT בסופו של דבר?

כן, NPN / PNP BJT לשלב המאגר, ושני NPN עם מנהל ההתקן PWM.
24V לא יפגע במאגרי ה- BJT, אך דאג להשתמש ב- 7812 עבור הורדתו ל 12 וולט לשלבי SG3525 ושלבי IC 555.

אתה יכול להשתמש בסיר IC 555 להתאמת מתח המוצא מהטרפו ולהגדיר אותו ל -220 וולט. זוכר את שלך שנאי חייב להיות מדורג נמוך ממתח הסוללה לקבלת מתח אופטימלי ביציאה. אם הסוללה שלך היא 24 וולט אתה יכול להשתמש בטרפו 18-18-18 וולט.

רשימת חלקים

מעגל IC SG3525
כל הנגדים 1/4 וואט 5% CFR אלא אם כן צוין אחרת
10K - 6 מספר
150K - 1no
470 אוהם - 1no
הגדרות קבועות מראש 22K - 1no
קבוע מראש 47K - 1no
קבלים
0.1uF קרמיקה - 1no
IC = SG3525
Mosfet / BJT במה
כל המוספטים - IRF540 או נגדי שער מקבילים כלשהם - 10 אוהם 1/4 וואט (מומלץ)
כל ה- BPN של ה- NPN הם = BC547
כל ה- PNP BJTs הם = BC557
נגדי בסיס הם כולם 10K - 4Nos
IC 555 PWM במה
1K = 1no סיר 100K - 1no
1N4148 דיודה = 2Nos
קבלים 0.1uF קרמיקה - 1no
קרמיקה 10nF - 1no
שונות IC 7812 - 1no
סוללה - שנאי 12V 0r 24V 100AH ​​כמפרט.

אלטרנטיבה פשוטה יותר