500 vatų keitiklio grandinė su akumuliatoriaus įkrovikliu

Šiame įraše išsamiai aptarsime, kaip sukurti 500 vatų keitiklio grandinę su integruota automatinio akumuliatoriaus įkroviklio pakopa.

Straipsnyje taip pat sužinosime, kaip atnaujinti sistemą didesnėms apkrovoms ir kaip patobulinti gryną sinusinės bangos versiją.

Šis 500 vatų galios keitiklis konvertuos 12 V arba 24 V nuolatinę įtampą iš švino rūgšties akumuliatoriaus į 220 V arba 120 V kintamą, kuris gali būti naudojamas visų tipų apkrovoms tiekti nuo CFL žibintų, LED lempučių, ventiliatorių, šildytuvų. , varikliai, siurbliai, maišytuvai, kompiuteris ir kt.

Pagrindinis dizainas

An inverteris gali būti suprojektuotas įvairiais būdais, paprasčiausiai pakeičiant osciliatoriaus pakopą į kitą tipą, pagal vartotojo pageidavimus.

Osciliatoriaus pakopa iš esmės yra stabilus multivibratorius kurie galėtų naudoti IC arba tranzistorius.

Nors astiliacinis osciliatorius gali būti suprojektuotas įvairiais būdais, čia naudosime parinktį IC 4047, nes tai yra universali, tiksli ir specializuota astable mikroschema, sukurta specialiai tokioms programoms kaip keitikliai.

Naudojant IC 4047

Bet kurio keitiklio gamyba naudojant IC 4047 yra bene labiausiai rekomenduojamas variantas dėl didelio tikslumo ir IC skaitomumo. Prietaisas yra universalus osciliatoriaus IC, užtikrinantis dvigubą stūmimo arba „flip flop“ išėjimą per jo kaiščius10 ir kaiščius11, taip pat vieną kvadratinių bangų išėjimą per kaiščius13

PAGRINDINIS PIRKIMAS

Pagrindinis 500 vatų keitiklis su kvadratinės bangos išvestimi gali būti toks pat paprastas, kaip nurodyta aukščiau. Tačiau norint jį atnaujinti naudojant akumuliatoriaus įkroviklį, gali tekti naudoti įkroviklio transformatorių, įvertintą tinkamai pagal akumuliatoriaus specifikacijas.

Prieš sužinodami įkroviklio konfigūraciją, pirmiausia susipažinkime su baterijų specifikacijomis, reikalingomis šiam projektui.

Iš vieno iš mūsų ankstesnių pranešimų mes žinome, kad tinkamesnis švino rūgšties akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo greitis turėtų būti 0,1 C arba esant tiekimo srovei, kuri yra 10 kartų mažesnė nei akumuliatoriaus Ah reitingas. Tai reiškia, kad norint gauti mažiausiai 7 valandų atsarginę kopiją, esant 500 vatų apkrovai, akumuliatoriaus Ah galima apskaičiuoti tokiu būdu

Darbinė srovė, reikalinga 500 vatų apkrovai iš 12 V baterijos, bus maždaug 500/12 = 41 amperas

Šis 41 amperas turi trukti 7 valandas, vadinasi, akumuliatoriaus Ah turi būti = 41 x 7 = 287 Ah. Tačiau realiame gyvenime tai turės būti bent 350 Ah.

24 V akumuliatoriui esant 200 Ah, tai gali sumažėti 50%. Būtent todėl visada rekomenduojama naudoti didesnę darbinę įtampą, kai keitiklio galia yra didesnė.

24 V akumuliatoriaus naudojimas

Norint, kad akumuliatoriaus ir transformatoriaus dydis būtų mažesnis, o kabeliai būtų plonesni, galite naudoti 24 V akumuliatorių, kad veiktų pagal siūlomą 500 vatų dizainą.

Pagrindinis dizainas išliktų toks, koks yra, išskyrus a 7812 IC pridėta prie IC 4047 grandinės, kaip parodyta žemiau:

Schema

Akumuliatoriaus įkroviklis

Kad dizainas būtų paprastas, bet veiksmingas, vengiau naudoti automatinis akumuliatoriaus įkroviklio išjungimas taip pat užtikrino, kad keitiklio ir įkroviklio operacijoms būtų naudojamas vienas bendras transformatorius.

Visa siūlomo 500 vatų keitiklio su akumuliatoriaus įkrovikliu schema matoma žemiau:

Ta pati koncepcija jau buvo išsamiai aptarta viename iš kitų susijusių pranešimų, į kuriuos galite kreiptis norėdami gauti papildomos informacijos.

Iš esmės keitiklis naudoja tas pats transformatorius akumuliatoriui įkrauti ir akumuliatoriaus energijai konvertuoti į 220 V kintamosios srovės išėjimą. Operacija vykdoma per relės perjungimo tinklą, kuris pakaitomis keičia transformatoriaus apviją į įkrovimo ir keitiklio režimą.

Kaip tai veikia

Kai tinklo tinklo kintamosios srovės nėra, relės kontaktai išdėstomi atitinkamuose N / C taškuose (paprastai uždaryti). Tai sujungia MOSFET kanalizaciją su pirminiu transformatoriumi, o prietaisai ar apkrova - su transformatoriaus antrine.

Įrenginys persijungia į keitiklio režimą ir iš akumuliatoriaus pradeda generuoti reikiamą 220 V arba 120 V kintamosios srovės srovę.

Relės ritės maitinamos iš paprastos žalios be transformatoriaus (talpinė) maitinimo grandinė naudojant 2uF / 400V kritimo kondensatorių.

Tiekimo nereikia stabilizuoti ar gerai reguliuoti, nes apkrova yra relės ritinių pavidalo, kurios yra gana sunkios ir lengvai atlaikys įjungimo įsijungimą iš 2uF kondensatoriaus.

RL1 relės ritė, valdanti transformatoriaus kintamosios srovės pusę, gali būti matoma sujungta prieš blokuojantį diodą, o RL2 ritė, valdanti MOSFET pusę, yra išdėstyta po diodu ir lygiagrečiai dideliam kondensatoriui.

Tai sąmoningai daroma norint sukurti nedidelį vėlavimo efektą RL2 arba užtikrinti, kad RL1 būtų įjungtas ir išjungtas prieš RL2. Tai skirta saugumo problemoms ir siekiant užtikrinti, kad MOSFET niekada nebūtų veikiami atvirkštinio įkrovimo šaltiniai, kai relė pereina iš keitiklio režimo į įkrovimo režimą.

Saugos pasiūlymai

Kaip žinome, bet kurioje keitiklio grandinėje transformatorius veikia kaip didelė indukcinė apkrova. Kai tokia didelė indukcinė apkrova perjungiama dažniu, ji privalo sukurti didžiulius srovės šuolius, kurie gali būti pavojingi jautriai elektronikai ir susijusiems IC.

Norint užtikrinti tinkamą elektroninės scenos saugumą, gali būti svarbu 7812 skyrių modifikuoti taip:

Jei naudojate 12 V programą, aukščiau nurodytą apsaugos nuo smaigalio grandinę galite sumažinti iki šios versijos:

Baterija, MOSFET ir transformatorius nustato galingumą

Mes daug kartų diskutavome per skirtingus pranešimus, kad būtent transformatorius, akumuliatorius ir MOSFET reitingai iš tikrųjų nusprendžia, kiek keitiklio gali pagaminti energiją.

Mes jau kalbėjome apie akumuliatoriaus skaičiavimus ankstesnėse pastraipose, dabar pažiūrėkime, kaip galima apskaičiuoti transformatorių reikalingos galios papildymui.

Iš tikrųjų tai labai paprasta. Kadangi įtampa turėtų būti 24 V, o galia 500 vatų, padalijus 500 iš 24, gaunama 20,83 ampero. Tai reiškia, kad transformatoriaus stiprintuvo nominalas turi būti didesnis nei 21 amperas, pageidautina iki 25 amperų.

Tačiau kadangi mes naudojame tą patį transformatorių tiek įkrovimo, tiek keitiklio režimams, turime pasirinkti įtampą taip, kad ji optimaliai atitiktų abi operacijas.

20-0-20 V pagrindinei pusei atrodo geras kompromisas, iš tikrųjų tai yra idealiai tinkamas bendras inverterio darbas abiem režimais.

Kadangi akumuliatoriui įkrauti naudojama tik pusė apvijos, transformatoriaus 20 V RMS vardą galima naudoti norint gauti 20 x 1,41 = 28,2 V smailės nuolatinę srovę per akumuliatorių naudojant susietą filtro kondensatorių, sujungtą per akumuliatorių. terminalai. Ši įtampa akumuliatorių įkraus tinkamu greičiu ir tinkamu greičiu.

Inverterio režimu, kai akumuliatorius yra apie 26 V įtampą, inverterio išėjimas bus 24/26 = 220 / išėjimas

Išėjimas = 238 V

Tai atrodo sveika išeitis, kol akumuliatorius yra įkrautas optimaliai, ir net kai baterija nukrinta iki 23 V, galima tikėtis, kad išvestis palaikys sveiką 210 V

Skaičiuojamas MOSFET : MOSFET iš esmės veikia kaip jungikliai, kurie neturi degti perjungdami vardinį srovės dydį, taip pat neturi įkaisti dėl padidėjusio atsparumo perjungimo srovėms.

Norėdami patenkinti pirmiau nurodytus aspektus, turime įsitikinti, kad dabartinis MOSFET tvarkymo pajėgumas arba ID specifikacija yra gerokai didesnė nei 25 amperai mūsų 500 vatų keitiklio. Taip pat, kad būtų išvengta didelio išsisklaidymo ir neefektyvaus perjungimo, MOSFET RDSon specifikacijos turi būti kuo mažesnės.

Diagramoje parodytas prietaisas yra IRF3205 , kurio ID yra 110 amperų, ​​o RDSon - 8 miliomai (0,008 omai), kuris iš tikrųjų atrodo gana įspūdingai ir puikiai tinka šiam keitiklio projektui.

Dalių sąrašas

Norėdami pagaminti aukščiau nurodytą 500 vatų keitiklį su akumuliatoriaus įkrovikliu, jums reikės šios medžiagų sąskaitos:

• IC 4047 = 1
• Rezistoriai
• 56K = 1
• 10 omų = 2
• Kondensatorius 0,1uF = 1
• Kondensatorius 4700uF / 50 V = 1 (per akumuliatoriaus gnybtus)
• MOSFET IRF3205 = 2
• Diodas 20 amp = 1
• Radiatorius MOSFETs = Large Finned Type
• Diodo blokavimas visuose MOSFET kanaluose / šaltinis = 1N5402 (prijunkite juos prie kiekvieno MOSFET kanalizacijos / šaltinio, kad papildomai apsaugotumėte nuo atvirkštinio EMF iš transformatoriaus pirminio. Katodas pateks į nutekėjimo kaištį.
• Relė DPDT 40 amp = 2 nos

Atnaujinimas į modifikuotą „Sinewave“ keitiklį

Aukščiau aptartą kvadratinių bangų versiją galima efektyviai konvertuoti į a modifikuota sinusinė banga 500 vatų keitiklio grandinė su žymiai patobulinta išėjimo bangos forma.

Tam mes naudojame seną amžių IC 555 ir IC 741 numatytos sinusinės bangos formos gamyba.

Visa grandinė su akumuliatoriaus įkrovikliu pateikta žemiau:

Idėja yra ta pati, kuri buvo pritaikyta keliuose kituose sinewave keitiklių projektuose šioje svetainėje. Tai yra susmulkinti galios MOSFET vartus su apskaičiuotu SPWM, kad pakartotinė didelės srovės SPWM svyruotų per transformatoriaus pirminio stūmimo apviją.

IC 741 naudojamas kaip palyginamasis elementas, kuris lygina dvi trikampio bangas per du jo įėjimus. Lėta pagrindo trikampio banga gaunama iš IC 4047 Ct kaiščio, o greita trikampio banga gaunama iš išorinės IC 555 astabilios pakopos. Rezultatas yra apskaičiuotas SPWM IC 741 6-ajame kontakte. Šis SPWM susmulkinamas prie galios MOSFET vartų, kuriuos transformatorius perjungia tuo pačiu SPWM dažniu.

Dėl to gaunama antrinė pusė su gryna sinuso bangos išvestimi (po tam tikro filtravimo).

Viso tilto dizainas

Pilna minėtos koncepcijos tilto versija gali būti sukurta naudojant žemiau pateiktą konfigūraciją:

Siekiant paprastumo, automatinis akumuliatoriaus išjungimas nėra įtrauktas, todėl rekomenduojama išjungti maitinimą, kai tik akumuliatoriaus įtampa pasiekia visą įkrovimo lygį. Arba galite tinkamai pridėti kaitinamoji lemputė nuosekliai su teigiama įkrovimo linija, kad būtų užtikrintas saugus akumuliatoriaus įkrovimas.

Jei turite klausimų ar abejonių dėl pirmiau minėtos koncepcijos, visas jūsų komentarų laukelis yra jūsų.