מעגל מהפך 500 וואט עם מטען סוללות

בפוסט זה נדון באופן מקיף כיצד לבנות מעגל מהפך 500 וואט עם שלב מטען סוללות אוטומטי משולב.

בהמשך המאמר נלמד גם כיצד לשדרג את המערכת לעומסים גבוהים יותר וכיצד לשפר את ot לגרסת גלי סינוס טהורה.

מהפך הספק 500 וואט זה ימיר 12 וולט DC או 24 V DC מסוללת חומצה עופרת ל -220 וולט או 120 וולט AC, שניתן להשתמש בהם להפעלת כל סוגי העומסים, ממש מנורות CFL, נורות לד, מאווררים, תנורים. , מנועים, משאבות, מערבלים, מחשב וכו '.

עיצוב בסיסי

An מהפך יכול להיות מתוכנן בדרכים רבות ושונות, פשוט על ידי החלפת שלב המתנד בסוג אחר של שלב מתנד, לפי העדפת המשתמש.

שלב המתנד הוא בעצם רב-ויברטור מדהים שיכולים להיות באמצעות ICs או טרנזיסטורים.

אף על פי שאפשר לתכנן מתנד מבוסס-יציבה בדרכים שונות, נשתמש כאן באופציית IC 4047 מכיוון שמדובר בשבב רב-תכליתי, מדויק ומתמחה, המיועד במיוחד ליישומים כמו ממירים.

באמצעות IC 4047

ביצוע כל מהפך באמצעות IC 4047 היא ככל הנראה האפשרות המומלצת ביותר עקב דיוק וקריאות גבוהה של ה- IC. המכשיר הוא מתנד IC רב-תכליתי המספק פלט משיכה כפולה או כפכף על פני pin10 ו- pin11, וגם פלט גל מרובע יחיד על pin13.

מעגל בסיסי

מהפך בסיסי של 500 וואט עם תפוקת גל מרובע יכול להיות פשוט כמו לבנות לעיל. עם זאת, כדי לשדרג אותו עם מטען סוללות יתכן ונצטרך להפעיל שנאי מטען המדורג כראוי בהתאם למפרט הסוללה.

לפני שנלמד את תצורת המטען, נתוודע תחילה למפרט הסוללה הנדרש לפרויקט זה.

מאחד מהפוסט הקודם שלנו אנו יודעים שקצב הטעינה וההטענה המתאים יותר של סוללת חומצה עופרת צריך להיות בקצב 0.1C או בזרם אספקה ​​הנמוך פי 10 מדירוג הסוללה Ah. זה מרמז שכדי לקבל גיבוי מינימלי של 7 שעות בעומס של 500 וואט, ניתן לחשב את הסוללה Ah באופן הבא

זרם תפעולי הנדרש לעומס של 500 וואט מסוללת 12 וולט יהיה 500/12 = 41 אמפר בערך

41 אמפר זה צריך להימשך 7 שעות, מרמז שהסוללה Ah חייבת להיות = 41 x 7 = 287 Ah. עם זאת, בחיים האמיתיים זה יצטרך להיות לפחות 350 אה.

עבור סוללת 24 וולט זה עשוי לרדת ל -50% פחות ב 200 אה. זו בדיוק הסיבה שמומלץ תמיד לתת מתח תפעולי גבוה יותר כאשר דירוג ההספק של המהפך עולה לצד הגבוה יותר.

שימוש בסוללה 24 וולט

על מנת לשמור על הסוללה וגודל השנאי קטן יותר וכבלים דקים יותר, כדאי להשתמש בסוללת 24 וולט לתפעול המוצע של 500 וואט.

העיצוב הבסיסי יישאר כמו שהוא, למעט א 7812 IC נוסף למעגל IC 4047, כמוצג להלן:

תרשים סכמטי

מטען סוללה

כדי לשמור על עיצוב פשוט אך יעיל, נמנעתי משימוש ב- מנותק אוטומטית למטען הסוללות כאן, וגם הבטיחו כי נעשה שימוש בשנאי משותף יחיד לפעולות המהפך ופעולות המטען.

תרשים המעגל השלם עבור מהפך 500 וואט המוצע עם מטען סוללות ניתן לראות להלן:

את אותו מושג כבר דנו בהרחבה באחד מהפוסטים הקשורים האחרים, אליהם תוכלו להתייחס למידע נוסף.

בעיקרון, המהפך משתמש ב- אותו שנאי להטענת הסוללה ולהמרת כוח הסוללה ליציאת 220 וולט AC. הפעולה מיושמת באמצעות רשת החלפת ממסר, שמשנה לסירוגין את סלילת השנאי למצב טעינה ומצב מהפך.

איך זה עובד

כאשר זרם רשת החשמל אינו זמין, אנשי הקשר הממסרים ממוקמים בנקודות ה- N / C בהתאמה (בדרך כלל סגורים). זה מחבר את הניקוז של ה- MOSFET עם השנאי הראשי, והמכשירים או העומס מתחברים למשני של השנאי.

היחידה נכנסת למצב מהפך ומתחילה לייצר את הסוללה הנחוצה של 220 וולט או 120 וולט.

סלילי הממסר מופעלים מחומר גולמי פשוט מעגל אספקת חשמל ללא שנאי (קיבולי) באמצעות קבלים זריקת 2uF / 400V.

אסור לייצב את האספקה ​​או לווסת אותה מכיוון שהעומס הוא בצורה של סלילי הממסר שהם די כבדים ויעמדו בקלות בזינוק המתג מהקבל 2uF.

ניתן לראות את הסליל לממסר RL1 השולט בצד זרם ה- AC של השנאי לפני דיודה חוסמת, ואילו סליל ה- RL2 השולט בצד MOSFET ממוקם לאחר הדיודה ובמקביל לקבל גדול.

זה נעשה בכוונה כדי ליצור אפקט עיכוב קטן עבור RL2, או כדי להבטיח ש- RL1 יופעל וכיבוי לפני ה- RL2. זה מטעמי בטיחות, וכדי להבטיח שה- MOSFET לעולם לא יהיו נתונים לאספקת הטעינה ההפוכה בכל פעם שהממסר עובר ממצב מהפך למצב טעינה.

הצעות בטיחות

כידוע, בכל מעגל מהפך השנאי עובד כמו עומס אינדוקטיבי כבד. כאשר עומס אינדוקטיבי כבד כל כך מוחלף בתדירות, הוא חייב לייצר כמות עצומה של קוצים שוטפים שעלולים להיות מסוכנים עבור האלקטרוניקה הרגישה וה- IC המעורבים.

כדי להבטיח בטיחות נאותה לשלב האלקטרוני, ייתכן שיהיה חשוב לשנות את סעיף 7812 באופן הבא:

עבור יישום 12 וולט, אתה יכול להפחית את מעגל הגנת הדוקרנים לעיל לגרסה הבאה:

סוללה, MOSFET ורובוטריקים קובעים את המתח

דנו בכך פעמים רבות באמצעות הודעות שונות שהשנאי, הסוללה ודירוג ה- MOSFET הם אלו שמחליטים למעשה כמה כוח מהפך יכול לייצר.

כבר דיברנו על חישובי הסוללה בפסקאות הקודמות, עכשיו בואו נראה איך ה ניתן לחשב שנאי להשלמת תפוקת הכוח הנדרשת.

זה למעשה פשוט מאוד. מכיוון שהמתח אמור להיות 24 וולט, ולהספק 500 וואט, חלוקה של 500 עם 24 נותנת 20.83 אמפר. כלומר, דירוג מגבר השנאי חייב להיות מעל 21 אמפר, רצוי עד 25 אמפר.

עם זאת, מכיוון שאנו משתמשים באותו שנאי עבור מצבי טעינה ומהפך, עלינו לבחור את המתח בצורה כזו שתתאים באופן אופטימלי לשתי הפעולות.

נראה כי 20-0-20 וולט לצד הראשי הוא פשרה טובה, למעשה זהו הדירוג המתאים באופן אידיאלי לעבודה הכללית של המהפך בשני המצבים.

מכיוון שרק חצי מתפתל משמש לטעינת הסוללה, ניתן להשתמש בדירוג 20 V RMS של השנאי לקבלת 20 x 1.41 = 28.2 V DC שיא על פני הסוללה בעזרת קבלים המסננים המשויכים המחוברים לרוחב הסוללה. מסופים. מתח זה יטעין את הסוללה בקצב טוב ובמהירות הנכונה.

במצב המהפך, כאשר הסוללה היא בסביבות 26 וולט, יאפשר יציאת המהפך להיות 24/26 = 220 / יציאה

יציאה = 238 וולט

זה נראה תפוקה בריאה בזמן שהסוללה טעונה בצורה אופטימלית, וגם כאשר הסוללה צונחת ל -23 וולט, ניתן לצפות לפלט לשמור על 210 וולט בריאים

חישוב MOSFET : MOSFET עובדים בעצם כמו מתגים שאסור להם להישרף בזמן החלפת כמות הזרם המדורג, וגם אסור להם להתחמם בגלל התנגדות מוגברת לזרמי מיתוג.

כדי לספק את ההיבטים הנ'ל, עלינו לוודא כי יכולת הטיפול הנוכחית או מפרט הזיהוי של MOSFET הם הרבה יותר מ 25 אמפר עבור מהפך 500 וואט שלנו. כמו כן, כדי למנוע פיזור גבוה והחלפה לא יעילה של מפרט ה- RDSon של MOSFET חייב להיות נמוך ככל האפשר.

המכשיר שמוצג בתרשים הוא IRF3205 , בעל מזהה של 110 אמפר ו- RDSon של 8 מילי-אמפר (0.008 אוהם), שנראה למעשה מרשים למדי ומתאים לחלוטין לפרויקט מהפך זה.

רשימת חלקים

כדי ליצור את המהפך הנ'ל של 500 וואט עם מטען סוללות, תזדקק למסמך החומרים הבא:

• IC 4047 = 1
• נגדים
• 56K = 1
• 10 אוהם = 2
• קבלים 0.1uF = 1
• קבלים 4700uF / 50 V = 1 (על פני מסופי הסוללה)
• MOSFETs IRF3205 = 2
• דיודה 20 אמפר = 1
• גוף קירור עבור ה- MOSFET = סוג גדול של Finned
• חסימת דיודה על פני MOSFETs ניקוז / מקור = 1N5402 (אנא חבר אותם על פני ניקוז / מקור של כל MOSFET להגנה נוספת מפני EMF הפוך מהשנאי הראשי. הקתודה תעבור לסיכת הניקוז.
• ממסר DPDT 40 אמפר = 2 נק '

שדרוג למהפך גלי סינוס שונה

ניתן להמיר ביעילות את גרסת הגל המרובע שעליה דנו לעיל גלי סינוס שונה מעגל מהפך 500 וואט עם צורת גל פלט משופרת בהרבה.

לשם כך אנו משתמשים בגיל העתיק IC 555 ו- IC 741 שילוב לייצור צורת גל הסינוס המיועדת.

המעגל השלם עם מטען הסוללות מופיע להלן:

הרעיון הוא זהה אשר הוחל בכמה מתכנונים אחרים של מהפך סינוס באתר זה. זה לקצוץ את השער של MOSFET הכוח עם SPWM מחושב כך ש- SPWM זרם גבוה משוכפל תנודד על פני סלילת הדחיפה של השנאי הראשי.

IC 741 משמש כמשווה המשווה בין שני גלי משולש על פני שני כניסותיו. גל המשולש הבסיסי האיטי נרכש מהסיכה IC 4047 Ct, ואילו הגל המשולש המהיר נגזר משלב חיצוני IC 555 יציב. התוצאה היא SPWM מחושב בסיכה 6 של IC 741. SPWM זה נחתך בשערי כוח ה- MOSFET החשמלי שמתחלף על ידי השנאי באותו תדר SPWM.

התוצאה היא הצד המשני עם תפוקת גלי סינוס טהורה (לאחר סינון מסוים).

עיצוב גשר מלא

גרסת הגשר המלאה לקונספט הנ'ל יכולה להיבנות באמצעות התצורה הבאה:

לשם הפשטות, ניתוק אוטומטי של סוללה אינו כלול, ולכן מומלץ לכבות את האספקה ​​ברגע שמתח הסוללה מגיע לרמת הטעינה המלאה. או לחלופין אתה יכול להוסיף כראוי נורת נימה בסדרה עם הקו החיובי לטעינה של הסוללה, כדי להבטיח טעינה בטוחה של הסוללה.

אם יש לך שאלות או ספקות בנוגע למושג הנ'ל, תיבת ההערות שלמטה היא הכל שלך.