500 watt inverter kredsløb med batterioplader

I dette indlæg vil vi grundigt diskutere, hvordan man bygger et 500 watt inverter kredsløb med et integreret automatisk batteriopladetrin.

Længere i artiklen lærer vi også, hvordan man opgraderer systemet til højere belastninger, og hvordan man forbedrer ot til en ren sinusversion.

Denne 500 watt effektomformer konverterer en 12 V DC eller 24 V DC fra et blybatteri til 220 V eller 120 V AC, som kan bruges til at drive alle typer belastninger lige fra CFL-lys, LED-pærer, blæsere, varmeapparater , motorer, pumper, blandere, computer osv.

Grundlæggende design

En inverter kan designes på mange forskellige måder, simpelthen ved at erstatte oscillatortrinet med en anden type oscillatortrin, alt efter brugerens præference.

Oscillatorstadiet er grundlæggende et astable multivibrator som kunne bruge IC'er eller transistorer.

Selvom en astabelbaseret oscillator kan designes på forskellige måder, vil vi bruge IC 4047-indstillingen her, da den er en alsidig, nøjagtig og en specialiseret astable chip designet specielt til applikationer som inverere.

Brug af IC 4047

Lav en hvilken som helst inverter ved hjælp af IC 4047 er sandsynligvis den mest anbefalede mulighed på grund af IC's høje nøjagtighed og læsbarhed. Enheden er en alsidig oscillator IC, der giver et dobbelt push pull- eller flip-flop-output på tværs af pin10 og pin11 og også en enkelt firkantbølgeoutput ved pin13.

Grundlæggende kredsløb

En grundlæggende 500 watt inverter med firkantbølgeoutput kan være så enkel som ovenfor at bygge. For at opgradere det med en batterioplader skal vi muligvis bruge en opladertransformator, der er klassificeret korrekt i henhold til batterispecifikationerne.

Før vi lærer opladerkonfigurationen, skal vi først stifte bekendtskab med den batterispecifikation, der kræves til dette projekt.

Fra et af vores tidligere indlæg ved vi, at den mere passende opladnings- og afladningshastighed for et blybatteri skal være ved en hastighed på 0,1 C eller ved en forsyningsstrøm, der er 10 gange mindre end batteriets Ah-værdi. Dette indebærer, at batteriet Ah kunne beregnes på følgende måde for at få mindst 7 timers sikkerhedskopiering ved 500 watt belastning

Den driftsstrøm, der kræves for en 500 watt belastning fra et 12V batteri, vil være 500/12 = ca. 41 ampere

Disse 41 ampere skal vare i 7 timer, hvilket betyder, at batteriet Ah skal være = 41 x 7 = 287 Ah. I det virkelige liv skal dette dog være mindst 350 Ah.

For et 24 V batteri kan dette komme ned til 50% mindre ved 200 Ah. Dette er nøjagtigt grunden til, at der altid anbefales en højere driftsspænding, da omformerens wattforbrug kommer på den højere side.

Brug af 24 V batteri

For at holde batteriet og transformatorstørrelsen mindre og kablerne tyndere, kan du bruge et 24 V batteri til drift af det foreslåede design på 500 watt.

Det grundlæggende design ville forblive som det er, undtagen a 7812 IC tilføjet til IC 4047 kredsløbet, som vist nedenfor:

Skematisk diagram

Batterioplader

For at holde designet simpelt, men alligevel effektivt, har jeg undgået at bruge et automatisk afskæring til batteriopladeren her, og har også sikret, at der anvendes en enkelt fælles transformer til inverteren og opladeren.

Det komplette kredsløbsdiagram for den foreslåede 500 watt inverter med batterioplader kan ses nedenfor:

Det samme koncept er allerede diskuteret udførligt i et af de andre relaterede indlæg, som du kan henvise til for yderligere information.

Grundlæggende bruger inverteren samme transformer til opladning af batteriet og til konvertering af batteristrøm til 220 V AC-udgang. Operationen implementeres gennem et relæskiftnetværk, der skiftevis skifter transformatorvikling til opladningstilstand og invertertilstand.

Hvordan det virker

Når AC net ikke er tilgængeligt, er relækontakterne placeret ved deres respektive N / C-punkter (normalt lukket). Dette forbinder MOSFET'ernes afløb med transformatorens primære, og apparaterne eller belastningen forbinder med transformatorens sekundære.

Enheden går i invertertilstand og begynder at generere den krævede 220V AC eller 120 V AC fra batteriet.

Relæspolerne drives af en simpel råolie transformerløst (kapacitivt) strømforsyningskredsløb ved hjælp af en 2uF / 400V faldkondensator.

Forsyningen er ikke påkrævet for at være stabiliseret eller godt reguleret, fordi belastningen er i form af relæspoler, der er ret tunge og let kan modstå TÆNDNING for bølge fra 2uF kondensatoren.

Spolen til RL1-relæet, der styrer transformatorens netstrømsside, kan ses tilsluttet før en blokerende diode, mens spolen til RL2, der styrer MOSFET-siden, er placeret efter dioden og parallelt med en stor kondensator.

Dette gøres med vilje for at skabe en lille forsinkelseseffekt for RL2 eller for at sikre, at RL1 tændes og slukkes før RL2. Dette er af sikkerhedsmæssige årsager og for at sikre, at MOSFET'erne aldrig udsættes for omvendt opladning, når relæet flytter fra invertertilstand til opladningstilstand.

Forslag til sikkerhed

Som vi ved, fungerer transformeren i ethvert inverterkredsløb som en tung induktiv belastning. Når en sådan tung induktiv belastning skiftes med en frekvens, er det bundet til at generere en enorm mængde strømspidser, som kan være potentielt farlige for den følsomme elektronik og de involverede IC'er.

For at sikre korrekt sikkerhed i det elektroniske trin kan det være vigtigt at ændre 7812-sektionen på følgende måde:

For en 12V-applikation kan du reducere ovenstående spidsbeskyttelseskredsløb til følgende version:

Batteri, MOSFET og transformer Bestem effekten

Vi har diskuteret dette mange gange gennem forskellige indlæg, at det er transformeren, batteriet og MOSFET-klassificeringerne, der faktisk bestemmer, hvor meget strøm en inverter kan producere.

Vi har allerede talt om batteriberegningerne i de foregående afsnit, lad os nu se, hvordan transformer kan beregnes til at supplere den krævede effekt.

Det er faktisk meget simpelt. Da spændingen formodes at være 24 V, og strøm 500 watt, giver dividering af 500 med 24 20,83 ampere. Det betyder, at transformatorens forstærker skal være over 21 ampere, helst op til 25 ampere.

Men da vi bruger den samme transformer til både opladnings- og invertertilstande, skal vi vælge spændingen på en sådan måde, at den passer til begge operationer optimalt.

En 20-0-20 V til den primære side ser ud til at være et godt kompromis, faktisk er det den ideel egnede rating til den samlede drift af inverteren på tværs af begge tilstande.

Da kun en halv vikling bruges til opladning af batteriet, kan transformatorens 20 V RMS-klassificering bruges til at få en 20 x 1,41 = 28,2 V spidsstrøm DC på tværs af batteriet ved hjælp af den tilhørende filterkondensator forbundet over batteriet terminaler. Denne spænding oplader batteriet ved god hastighed og med den korrekte hastighed.

I invertertilstand, når batteriet er på omkring 26 V, vil inverterudgangen være på 24/26 = 220 / Out

Ud = 238 V.

Dette ser et sundt output ud, mens batteriet er optimalt opladet, og selv når batteriet falder til 23 V, kan output forventes at opretholde en sund 210V

Beregning af MOSFET : MOSFET'er fungerer stort set som afbrydere, der ikke må brænde, mens der skiftes nominel strøm, og som heller ikke må varme op på grund af øget modstand mod skiftestrømme.

For at tilfredsstille ovenstående aspekter skal vi sikre os, at MOSFETs nuværende håndteringskapacitet eller ID-specifikationen er langt over 25 ampere til vores 500 watt inverter. Også for at forhindre høj spredning og ineffektiv skift skal MOSFETs RDSon-specifikation være så lav som muligt.

Enheden vist i diagrammet er IRF3205 , som har et ID på 110 amp og RDSon på 8 milliohms (0,008 ohm), som faktisk ser ret imponerende ud og passer perfekt til dette inverterprojekt.

Liste over dele

For at fremstille ovennævnte 500 watt inverter med batterioplader skal du bruge følgende materialeliste:

• IC 4047 = 1
• Modstande
• 56K = 1
• 10 ohm = 2
• Kondensator 0,1 uF = 1
• Kondensator 4700uF / 50 V = 1 (på tværs af batteripolerne)
• MOSFET'er IRF3205 = 2
• Diode 20 amp = 1
• Kølelegeme til MOSFETs = Large Finned Type
• Blokering af dioder på tværs af MOSFET'er Afløb / kilde = 1N5402 (Forbind dem på tværs af afløb / kilde på hver MOSFET for at give ekstra beskyttelse mod omvendt EMF fra transformatorens primære. Katode går til afløbstappen.
• Relæ DPDT 40 amp = 2 nr

Opgradering til modificeret Sinewave-inverter

Den ovenfor beskrevne firkantbølgeversion kan effektivt konverteres til en modificeret sinusbølge 500 watt inverter kredsløb med meget forbedret output bølgeform.

Til dette bruger vi den gamle alder IC 555 og IC 741 kombination til fremstilling af den tilsigtede sinusbølgeform.

Det komplette kredsløb med batterioplader er angivet nedenfor:

Idéen er den samme, som er blevet anvendt i et par af de andre sinewave inverter design på dette websted. Det er at hugge porten til strøm-MOSFET'erne med beregnet SPWM, så en replikeret høj strøm SPWM oscilleres over push-pull-viklingen af ​​transformatorens primære.

IC 741 bruges som en komparator, der sammenligner to trekantbølger på tværs af sine to indgange. Den langsomt baserede trekantbølge erhverves fra IC 4047 Ct-stiften, mens den hurtige trekantbølge stammer fra et eksternt IC 555-astabelt trin. Resultatet er en beregnet SPWM ved pin6 i IC 741. Denne SPWM hugges ved portene til de kraftige MOSFET'er, der skifter af transformeren med den samme SPWM-frekvens.

Dette resulterer i den sekundære side med en ren sinusbølgeoutput (efter en vis filtrering).

Fuld brodesign

Den fulde broversion til ovenstående koncept kan bygges ved hjælp af nedenstående konfiguration:

For at gøre det nemmere er et automatisk afbrudt batteri ikke inkluderet, så det anbefales at slukke for strømmen, så snart batterispændingen når det fulde opladningsniveau. Eller alternativt kan du tilføje en passende glødepære i serie med den positive opladningslinje for batteriet for at sikre en sikker opladning af batteriet.

Hvis du har spørgsmål eller tvivl angående ovenstående koncept, er kommentarfeltet nedenfor helt dit.