Puhdas siniaaltoinvertteripiiri IC 4047: n avulla

Erittäin tehokas puhtaan siniaaltoinvertteripiiri voidaan valmistaa käyttämällä IC 4047: tä ja pari IC 555: tä yhdessä muutaman muun passiivisen komponentin kanssa. Opi alla olevat yksityiskohdat.

Piirikonsepti

Edellisessä viestissä keskustelimme tärkeimmistä IC 4047: n tekniset tiedot ja tietolomake missä opimme kuinka IC voidaan konfiguroida yksinkertaiseksi invertteripiiriksi ilman ulkoista oskillaattoripiiriä.

Tässä artikkelissa jatkamme suunnittelua hieman eteenpäin ja opimme, kuinka sitä voidaan parantaa puhtaaksi siniaaltoinvertteripiiriksi käyttämällä muutama ylimääräinen IC 555 nykyisen IC 4047: n kanssa.

IC 4047 -osa pysyy pohjimmiltaan samana ja se on konfiguroitu normaalissa vapaassa käynnissä olevassa multivibraattoritilassa ulostuloa laajennettaessa mosfet / muuntajan vaiheella tarvittavaan 12 V: n verkkovirtaan.

IC 4047: n toiminta

IC 4047 tuottaa tavanomaiset neliöaallot liitetyille mosfeteille ja luo verkkolähdön muuntajan toisiolle, joka on myös neliöaallon AC muodossa.

Kahden 555 IC: n integrointi yllä olevaan vaiheeseen muuntaa lähdön kokonaan puhtaaksi siniaalto AC: ksi. Seuraava selitys paljastaa salaisuuden yllä olevan IC555: n takana.

Viitaten alla esitettyyn IC 4047 -puhtaan siniaaltoinvertteripiiriin (jonka olen suunnitellut), voimme nähdä kaksi identtistä IC 555 -vaihetta, joissa vasen osa toimii virralla ohjattuun sahahampurigeneraattoriin, kun taas oikeanpuoleinen osa virralla ohjattuun PWM-generaattoriin .

Molempien 555 IC: n liipaisu johdetaan oskillaattorin ulostulosta, joka on helposti saatavilla IC 4047: n nastalla # 13. Tämä taajuus olisi 100 Hz, jos taajuusmuuttaja on tarkoitettu 50 Hz: n operaatioihin, ja 120 Hz 60 Hz: n sovelluksiin.

IC 555: n käyttö PWM-sukupolvelle

Vasemmanpuoleinen 555-osa muodostaa kondensaattorinsa läpi vakion saha-aallon, joka syötetään IC2: n 555 moduloivaan tuloon, jossa tätä sahahammassignaalia verrataan IC1: n 555: n napasta 3 tulevaan korkeataajuiseen signaaliin, mikä luo tarvittavan puhtaan siniaaltoekvivalentin PWM: n tapaan # 3 555 IC2: sta.

Yllä olevaa PWM: ää sovelletaan suoraan mosfettien portteihin. niin, että IC4047: n pin 10/11: n kautta syntyvät neliöpulssit pilkotaan ja 'veistetään' sovellettujen PWM: ien mukaisesti.

Tuloksena oleva muuntajan lähtö aiheuttaa myös puhtaan siniaallon tehostamisen muuntajan verkkovirran toissijaisessa lähdössä.

Kaava R1, C1: n laskemiseksi annetaan tässä artikkelissa, joka kertoo meille myös IC 4047: n pinout-yksityiskohdista

NE555-vaiheelle C voidaan valita lähellä 1uF ja R 1K: ksi.

Oletettu lähtöaaltomuoto

Lisätietoja käytöstä IC 555 PWM: n muodostamiseksi

RMS-säätö voitaisiin lisätä yllä olevaan suunnitteluun tuomalla potin jännitteenjakajaverkko pin5: n ja kolmiolähteen tulon yli, kuten alla on esitetty, suunnittelu sisältää myös puskuritransistoreita mosfetin käyttäytymisen parantamiseksi

Arun Dev, joka on yksi tämän blogin innokkaista lukijoista ja intensiivinen sähköinen harrastaja, testasi yllä olevan puhtaan siniaaltoinvertterisuunnittelun. Seuraavat hänen lähettämät kuvat todistavat hänen pyrkimyksensä samaan.

Lisää palautetta

Arunilta saatu innostava vastaus yllä oleviin IC 4047 -taajuusmuuttajan tuloksiin:

Tämän piirin suorittamisen jälkeen tulos oli hämmästyttävä. Sain täyden tehon 100 W: n lampulla. En voinut uskoa silmiäni.

Ainoa ero, jonka olin tehnyt tässä suunnittelussa, oli korvata 180 K toisessa 555: ssä 220 K: n potilla taajuuksien säätämiseksi tarkasti.

Tällä kertaa tulos oli kaikin puolin hedelmällinen ... Potin säätämisessä voisin saada ei-häiritsevän, välkkymättömän täyden tehohehkun hehkulampussa, myös 230/15 V -muuntajan kytkettynä, koska kuormitus antoi taajuuden välillä 50 ja 60 (sanoa 52 Hz).

Potti säädettiin varovasti korkean taajuuden (sanotaan 2 Khz) ulostulon saamiseksi toisen ic 555: n nastasta # 3. CD4047-osa kalibroitiin paremmin saamaan 52 Hz kahdessa lähtöliittimessä ....

Minulla on myös yksinkertainen ongelma. Olen käyttänyt IRF3205-mosfettejä lähtövaiheessa. Unohdin kytkeä turviodiodit jokaisen mosfetin tyhjennysliittimien yli ...

Joten kun olin yrittänyt liittää toisen kuorman (esimerkiksi pöydän tuulettimen) rinnakkain annettuun kuormitukseen (100 W: n polttimo), polttimon hehku pienensi myös tuulettimen nopeutta ja yksi MOSFETistä puhallettiin diodin puuttuminen.

Ylläolevaa 4047 siniaaltoinvertteripiiriä yritti menestyksekkäästi myös Daniel Adusie (biannz), joka on tämän blogin säännöllinen vierailija ja ahkera sähköinen harrastaja. Tässä ovat hänen lähettämänsä kuvat, joilla varmistetaan tulokset:

Sahamaisen aaltomuodon oskilloskoopin ulostulo

100 watin testilampun valaistus

Seuraavat kuvat esittävät muunnetun aaltomuodon muuntajan ulostulossa, jonka herra Daniel Adusie on kaapannut 0,22uF / 400V-kondensaattorin ja sopivan kuorman liittämisen jälkeen.

Aaltomuodot ovat jonkin verran puolisuunnikkaan muotoisia ja ovat paljon parempia kuin neliöaalto, joka osoittaa selvästi IC555-vaiheiden luoman PWM-prosessoinnin vaikuttavat vaikutukset.

Aaltomuotoja voitaisiin todennäköisesti vielä tasoittaa lisäämällä induktori kondensaattorin kanssa.

Näytetään lähellä Sinewave-oskilloskooppijälkeä PWM-suodatuksen jälkeen

Mielenkiintoista palautetta saatu Johnson Isaacilta, joka on yksi tämän blogin omistautuneista lukijoista:

Hyvää päivää
Viestissäsi puhdas siniaaltoinvertteri 4047: llä, toisessa I.c-vaiheessa (ic.1) käytit 100 ohmin vastusta nastojen 7 ja 6 välissä,
Pitääkö tämä paikkansa? Ajattelen, että 555-nastaisen kokoonpanon käyttävässä vakaan multivibraattorin pitäisi olla 100 ohmia nastojen 7 ja 6 välillä. Myös 180 k: n muuttujan nastojen 8 (+) ja nastojen 7 välillä. Pls tarkista nastaliitäntä ja korjaa minut pls. Koska se värähtelee joskus ja ei joskus myös. Kiitos,
Isaac Johnson

Piiriongelman ratkaiseminen:

Mielestäni paremman vastauksen saavuttamiseksi voit yrittää liittää ylimääräisen 1k-vastuksen 100 ohmin ulomman pään ja nastan 6/2 yli IC1: stä

Johnson:

Paljon kiitoksia vastauksestasi. Rakensin tosiasiassa invertterin, jonka annoit blogissasi, ja se toimi.

Vaikka minulla ei ole oskilloskooppia tarkkailemaan lähtöaaltomuotoa, MUTTA vedon lukijoihin, että se on hyvä, koska se käytti loisteputkilamppua, jossa modifioitu tai pwm-invertteri ei voi käynnistyä.

Katso kuvaa sir. Mutta haasteeni on nyt lisätä kuormaa, lähtö välkkyy joskus. Mutta olen onnellinen sen siniaalto.

Yksinkertaisempia vaihtoehtoja

Seuraava käsite käsittelee melko yksinkertaisempaa menetelmää tavallisen neliöaaltoinvertterin modifioimiseksi IC 4047: n avulla siniaaltoinvertteriksi PWM-tekniikan avulla. Idean pyysi Philip

Tekniset tiedot

Toivon, etten aio häiritä, mutta tarvitsen neuvoja suunnittelemalleni PWM-ohjatulla modifioidulla siniaaltoinvertterillä, joten haluan pyytää asiantuntija-mielipiteitäsi.

Tämä yksinkertainen muotoilu on alustava, en ole vielä toteuttanut sitä, mutta haluaisin, että katsot sitä ja kerrot mitä mieltä olet.

Haluan myös, että autat vastaamaan joihinkin kysymyksiin, joihin en ole löytänyt vastauksia.

Olen ottanut vapaasti liittää kuvan alustavan suunnitelman lähes lohkokaaviosta harkintaanne.

Ole hyvä ja auta minua. Kaaviossa IC CD4047 invertterissä on vastuussa neliöaaltopulssien tuottamisesta taajuudella 50 Hz, joita käytetään vuorotellen MOSFETS Q1 ja Q2 päälle kytkemiseen.

PWM-piiri perustuu IC NE555: een ja sen lähtö kohdistetaan Q3: n porttiin niin, että Q3 antaa PWM: n. Tämän lisäksi minulla on kaksi kysymystä.

Ensinnäkin, voinko käyttää neliöaaltoja PWM-pulsseihin? Toiseksi, mikä on PWM-taajuuden ja syöttötaajuuden suhde? Mitä PWM-taajuutta minun pitäisi käyttää 50 Hz: n invertterilähtöön?

Toivon, että tämä suunnittelu on mahdollista, mielestäni se on mahdollista, mutta haluan asiantuntijalausuntosi ennen kuin annan niukat resurssit suunnitelman toteuttamiseen.

Odotan kuulevani sinulta, sir!

Ystävällisin terveisin Philip

Piiripyynnön ratkaiseminen

Toisessa kuvassa näkyvä kokoonpano toimisi, mutta vain, jos keskihana PWM mosfet korvataan a: lla p-kanavan mosfet .

PWM-osa tulisi rakentaa tässä artikkelissa kuvatulla tavalla:

PWM muuntaa tasaiset neliöaallot modifioiduksi neliöaalloksi pilkkomalla ne pienemmiksi lasketuiksi osioiksi siten, että aaltomuodon yleinen RMS tulee mahdollisimman lähelle todellista siniaalaa, mutta säilyttää kuitenkin huipputason yhtä suuri kuin todellisen neliöaaltotulon . Käsite voidaan oppia yksityiskohtaisesti tässä:

Edellä mainittu muunnos ei kuitenkaan auta poistamaan harmonisia.

PWM-taajuus on aina pilkottujen neliöaaltojen muodossa.

PWM-taajuus on epäolennainen ja sillä voi olla mikä tahansa suuri arvo, edullisesti kHz: ssä.