Postitus selgitab põhilisi näpunäiteid ja teooriaid, mis võivad uustulnukatele kasulikud olla inverterite põhikontseptsioonide kavandamisel või käsitlemisel. Õpime rohkem.
Mis on inverter
See on seade, mis muundab või muundab madalpinge suure alalisvoolu potentsiaali madalvooluliseks kõrgepingeliseks vahelduvpingeks, näiteks 12 V mootorratta aku allikast 220 V vahelduvvoolu väljundiks.
Ülaltoodud teisendamise põhiprintsiip
Madalpinge alalisvoolu kõrgepinge vahelduvvoolu muundamise põhiprintsiip on kasutada alalisvooluallika (tavaliselt patarei) sees olevat salvestatud kõrget voolu ja suurendada seda kõrgepinge vahelduvvooluni.
See saavutatakse põhimõtteliselt induktori abil, mis on peamiselt trafo, millel on kaks mähiste komplekti, nimelt primaarne (sisend) ja sekundaarne (väljund).
Primaarmähis on mõeldud otsese suure voolu sisendi vastuvõtmiseks, sekundaarne aga selle sisendi ümberpööramiseks vastavasse kõrgepinge madalvoolu vahelduvvoolu väljundisse.
Mis on vahelduvpinge või -vool
Vahelduva pinge all mõeldakse pinget, mis lülitab polaarsuse positiivsest negatiivsesse ja vastupidi mitu korda sekundis, sõltuvalt trafo sisendis seatud sagedusest.
Üldiselt on see sagedus 50 Hz või 60 Hz, sõltuvalt konkreetse riigi kasulike näitajatest.
Kunstlikult genereeritud sagedust kasutatakse ülaltoodud kiirustel väljundietappide toitmiseks, mis võib koosneda võimsustransformaatoritest integreeritud võimsustransistoridest või mosfettidest või GBT-dest.
Toiteseadmed reageerivad sisestatud impulssidele ja juhivad ühendatud trafo mähist vastava sagedusega antud aku voolu ja pinge korral.
Ülaltoodud tegevus kutsub esile trafo sekundaarmähise ekvivalentse kõrgepinge, mis lõpuks annab vajaliku 220 V või 120 V vahelduvvoolu.
Lihtne manuaalne simulatsioon
Järgmine manuaalne simulatsioon näitab kesktrafo põhise tõukejõu inverteri voolu põhiprintsiipi.
Kui primaarmähist lülitatakse vaheldumisi aku vooluga, indutseeritakse sekundaarmähise kaudu läbi ekvivalentne pinge ja vooluhulk tagasilöök režiim, mis valgustab ühendatud pirni.
Vooluringis töötavate inverterite puhul rakendatakse sama toimingut, kuid toiteseadmete ja ostsillaatori ahela kaudu, mis lülitab mähise palju kiiremini, tavaliselt kiirusega 50Hz või 60Hz.
Seega põhjustaks inverteris kiire sisselülitamise tõttu sama toiming koormuse alati SISSE, kuigi tegelikkuses lülitatakse koormus sisse / välja 50Hz või 60Hz kiirusel.
Kuidas trafo teisendab antud sisendi
Nagu eespool arutletud, on trafo tavaliselt on kaks mähist, üks primaarne ja teine sekundaarne.
Mõlemad mähised reageerivad nii, et a, kui primaarmähisel rakendatakse lülitusvoolu, põhjustaks elektromagnetilise induktsiooni kaudu proportsionaalselt olulise võimsuse teisese mähise kaudu.
Seega oletame, et kui primaararvutit hinnatakse 12 V ja sekundaarset 220 V juures, indutseeriks ja tekitaks primaarsele küljele võnkuv või pulseeriv 12 V alalisvoolu sisend teisese klemmi kaudu 220 V vahelduvvoolu.
Siiski ei saa primaari sisend olla alalisvool, mis tähendab, et kuigi allikaks võib olla alalisvool, tuleb seda rakendada impulssvormis või katkendlikult üle primaari või sageduse kujul kindlaksmääratud tasemel. arutasid seda eelmises osas.
See on vajalik selleks, et oleks võimalik rakendada induktiivpoolile omaseid atribuute, mille kohaselt induktor piirab kõikuvat voolu ja püüab seda tasakaalustada, visates sisendimpulsi puudumisel süsteemi samaväärse voolu, mida nimetatakse ka tagasilöögifenomeniks .
Seega, kui alalisvoolu rakendatakse, salvestab primaar see voolu ja kui alalisvool mähisest lahutatakse, võimaldab mähis salvestatud voolu oma klemmide ulatuses tagasi lüüa.
Kuid kuna klemmid on lahti ühendatud, indutseeritakse see tagumine emf sekundaarmähisesse, moodustades nõutava vahelduvvoolu teisese väljundklemmide ulatuses.
Ülaltoodud selgitus näitab seega, et pulserahel või lihtsamalt öeldes muutub ostsillaatori ahel inverteri projekteerimisel hädavajalikuks.
Inverteri põhilised vooluringid
Põhifunktsionaalse muunduri ehitamiseks mõistliku jõudlusega vajate järgmisi põhielemente:
Blokeeri skeem
Siin on plokkskeem, mis illustreerib ülaltoodud elementide lihtsa konfiguratsiooniga (keskel kraani tõukejõu) rakendamist.
Kuidas kujundada inverterile ostsillaatori ahel
Ostsillaatori ahel on mis tahes muunduri ülioluline vooluahela etapp, kuna see etapp vastutab alalisvoolu lülitamise eest trafo primaarmähisesse.
Ostsillaatori aste on võib-olla inverterahelas kõige lihtsam osa. Põhimõtteliselt on see hämmastav multivibraatori konfiguratsioon, mida saab teha mitmel erineval viisil.
Võite kasutada NAND-väravaid, NOR-väravaid, sisseehitatud ostsillaatoritega seadmeid nagu IC 4060, IC LM567 või lihtsalt täiesti 555 IC-d. Teine võimalus on transistoride ja kondensaatorite kasutamine tavalises astable režiimis.
Järgnevad pildid näitavad erinevaid ostsillaatori konfiguratsioone, mida saab tõhusalt kasutada mis tahes kavandatud inverteri konstruktsiooni põhivõnkumiste saavutamiseks.
Järgmistel diagrammidel näeme mõnda populaarset ostsillaatori vooluahela kujundust, väljunditeks on ruutlaine, mis on tegelikult positiivsed impulsid, kõrged ruudukujulised plokid näitavad positiivseid potentsiaale, ruudukujuliste plokkide kõrgus näitavad pingetaset, mis on tavaliselt võrdne rakendatud toitepinge IC-le ja ruutplokkide laius näitab ajavahemikku, mille jooksul see pinge püsib.
Ostsillaatori roll inverterahelas
Nagu eelmises osas räägiti, on järgnevate võimsusastmete toitmiseks põhipinge impulsside genereerimiseks vajalik ostsillaatori aste.
Kuid nende astmete impulsid võivad olla nende voolu väljunditega liiga madalad ja seetõttu ei saa neid otse väljundstaadiumis trafosse või toitetransistoridesse suunata.
Võnkevoolu nõutavale tasemele viimiseks kasutatakse tavaliselt juhi vaheetappi, mis võib koosneda paarist suure võimsusega keskmise võimsusega transistorist või isegi millestki keerulisemast.
Kuid tänapäeval koos keerukate mosfettide tulekuga võib juhtide etapp täielikult kaotada.
Seda seetõttu, et mosfets on pingest sõltuvad seadmed ja ei sõltu töötamiseks praegustest suurustest.
Kui üle värava ja allika on üle 5 V potentsiaali, küllastuvad enamik mosfette ja juhivad täielikult kogu äravoolu ja allikat, isegi kui vool on nii madal kui 1mA
See muudab tingimused väga sobivaks ja hõlpsaks nende rakendamiseks inverterrakenduste jaoks.
Näeme, et ülaltoodud ostsillaatorahelates on väljund üks allikas, kuid kõigis muundurite topoloogiates vajame vaheldumisi või vastupidi polariseeritud pulseerivaid väljundeid kahest allikast. Seda saab lihtsalt saavutada, lisades invertervärava astme (pinge inverteerimiseks) ostsillaatorite olemasolevale väljundile, vt allpool toodud jooniseid.
Ostsillaatori etapi seadistamine väikeste inverterahelate kujundamiseks
Proovime nüüd mõista lihtsaid meetodeid, mille abil saab ülaltoodud ostsillaatori astmetega selgitada võimsusastmega, et kiiresti luua inverterkonstruktsioone.
Inverteri vooluahela kujundamine NOT Gate Oscillator abil
Järgmine joonis näitab, kuidas väikest inverterit saab konfigureerida NOT-väravaostsillaatori abil, näiteks IC 4049-st.
Põhimõtteliselt moodustab N1 / N2 ostsillaatori astme, mis loob inverteri tööks vajalikud 50Hz või 60Hz kellad või võnked. N3 kasutatakse nende kellade ümberpööramiseks, kuna peame trafo astmele rakendama vastupidiselt polariseeritud kellasid.
Kuid näeme ka väravaid N4, N5 N6, mis on konfigureeritud N3 sisend- ja väljundliinil.
Tegelikult on N4, N5, N6 lihtsalt kaasas, et mahutada 3 lisaväravat, mis on saadaval IC 4049-s, vastasel juhul saaks toiminguteks kasutada ainult esimest N1, N2, N3, ilma probleemideta.
3 lisa väravad toimivad nagu puhvrid samuti veenduge, et need väravad ei jääks ühendamata, mis muidu võib pikemas perspektiivis IC-le kahjulikku mõju avaldada.
Vastupidiselt polariseeritud kellad N4 ja N5 / N6 väljunditel rakendatakse võimsuse BJT astme alustele, kasutades TIP142 võimsuse BJT-sid, mis on võimelised töötama hea 10 amprise vooluga. Trafot saab näha konfigureerituna BJT-de kollektorites.
Leiate, et ülaltoodud konstruktsioonis ei kasutata vahevõimendi ega draiveri astmeid, kuna TIP142-l on vajaliku sisseehitatud võimenduse jaoks sisemine BJT Darlingtoni aste ja seetõttu on neil võimalik madalvoolukellasid mugavalt võimendada NOT-väravatest kõrgeks voolu võnked ühendatud trafo mähises.
Allpool leiate rohkem IC 4049 inverteri kujundusi:
Omatehtud 2000 VA toiteinverter
Lihtsaim katkematu toiteallika (UPS) ahel
Inverteri vooluahela kujundamine Schmidt Trigger NAND värava ostsillaatori abil
Järgmine joonis näitab, kuidas IC 4093 kasutavat ostsillaatorahelat saab integreerida sarnase BJT võimsusastmega kasulik inverteri disain .
Joonisel on kujutatud väikest inverterkonstruktsiooni, kasutades IC 4093 Schmidti päästikut NAND-väravaid. Üsna identselt oleks ka siin N4-d saanud vältida ja BJT-aluseid oleks saanud otse ühendada sisendite ja väljundite N3 vahel. Kuid jällegi on kaasas N4, et mahutada üks lisavärav IC 4093 sisse ja tagada, et selle sisendtihv ei jääks ühendamata.
Rohkem sarnaseid IC 4093 inverterite kujundusi saab viidata järgmistelt linkidelt:
Parimad muudetud inverterahelad
Kuidas ehitada sisseehitatud laadijaga 400-vatine suure võimsusega muunduri vooluahel
Kuidas kujundada UPSi vooluringi - õpetus
IC 4093 ja IC 4049 kinnitusskeemid
MÄRKUS. Mikrofoni Vcc ja Vss toitepistikud pole inverterdiagrammidel näidatud, need peavad olema 12 V muundurite korral nõuetekohaselt ühendatud 12 V akutoitega. Kõrgepinge muundurite puhul tuleb see toiteallika toiteallikate jaoks sobivalt 12 V-ni vähendada.
Mini-inverterahela kujundamine IC 555 ostsillaatori abil
Ülaltoodud näidete põhjal saab üsna ilmne, et inverterite kõige põhilisemaid vorme saab kujundada, ühendades trafo BJT + astme lihtsalt ostsillaatori astmega.
Sama põhimõtet järgides saab väikese inverteri projekteerimisel kasutada ka IC 555 ostsillaatorit, nagu allpool näidatud:
Ülaltoodud vooluring on iseenesestmõistetav ja võib-olla ei vaja täiendavaid selgitusi.
Rohkem sellist IC 555 inverterahelat leiate allpool:
Inverterite topoloogiate mõistmine (kuidas väljundietappi konfigureerida)
Eeltoodud jaotistes saime teada ostsillaatori astmetest ja ka asjaolust, et ostsillaatori impulsspinge läheb otse eelmisele väljundvõimsusele.
Inverterite väljundastme kujundamiseks on peamiselt kolm võimalust.
Kasutades:
- Lükake tõmbetapp (keskpuudutrafoga), nagu on selgitatud ülaltoodud näidetes
- Lükake tõmmake poolsilla etapp
- Push Pull Full-Bridge või H-Bridge Stage
Tõmbetapp keskkraanaga trafo abil on kõige populaarsem disain, kuna see hõlmab lihtsamaid rakendusi ja annab garanteeritud tulemusi.
Kuid see nõuab mahukamaid trafosid ja väljundvõimsus on madalam.
Allpool on näha paar inverteri kujundust, mis kasutab keskmist kraana trafot:
Selles konfiguratsioonis kasutatakse põhimõtteliselt keskkraanaga trafot, mille välimised kraanid on ühendatud väljundseadmete kuumade otstega (transistorid või mosfetid), samas kui keskkraan läheb kas aku negatiivsele või aku positiivsele kasutatavate seadmete tüübist (N või P tüüp).
Poolsilla topoloogia
Poolsillalises etapis ei kasutata keskmist trafot.
TO pool silda konfiguratsioon on kompaktsuse ja tõhususe poolest parem kui keskel kraanist tõukejõu tüüpi vooluahel, kuid ülaltoodud funktsioonide rakendamiseks on vaja suure väärtusega kondensaatoreid.
TO täissild või H-silla inverter on sarnane poolsillavõrgule, kuna see sisaldab ka tavalist kahe kraaniga trafot ja ei vaja keskmist kraana trafot.
Ainus erinevus on kondensaatorite kõrvaldamine ja veel kahe toiteseadme lisamine.
Täissilla topoloogia
Täissilla inverterahel koosneb neljast transistorist või mosfetist, mis on paigutatud H-tähte meenutavasse konfiguratsiooni.
Kõik neli seadet võivad olla N-kanaliga või kahe N- ja kahe P-kanaliga, sõltuvalt kasutatavast juhi ostsillaatori astmest.
Nii nagu poolsild, vajab ka täielik sild seadmete käivitamiseks eraldi, isoleeritud vaheldumisi võnkuvaid väljundeid.
Tulemus on sama, ühendatud trafo primaarsele lülitatakse aku voolu selle kaudu edasi-tagasi. See tekitab trafo väljundsekundmähises vajaliku indutseeritud suurendatud pinge. Efektiivsus on selle disainiga kõige suurem.
H-silla transistori loogika üksikasjad
Järgmine diagramm näitab tüüpilist H-silla konfiguratsiooni. Lülitamine toimub järgmiselt:
- KÕRGE, D KÕRGE - ettepoole surumine
- B HIGH, C HIGH - vastupidine tõmme
- A HIGH, B HIGH - ohtlik (keelatud)
- C HIGH, D HIGH - ohtlik (keelatud)
Ülaltoodud selgitus annab põhiteabe inverteri kujundamise kohta ja seda saab lisada ainult tavaliste inverterahelate, tavaliselt ruutlaine tüüpide, kujundamiseks.
Kuid inverterite kujundusega võib seostada veel mitmeid mõisteid, nagu siinusmuunduri, PWM-põhise muunduri, väljundiga juhitava inverteri valmistamine. Need on vaid täiendavad etapid, mida võib lisada ülalkirjeldatud põhiprojektidesse nimetatud funktsioonide rakendamiseks.
Arutame neid teinekord või võib-olla teie väärtuslike kommentaaride kaudu.
Eelmine: Kuidas teisendada 12V alalisvoolu 220V vahelduvvooluks Järgmine: 3 huvitavat DRL (Day Time Running Light) vooluringi teie autole
