5kva ferritkerneomformerkredsløb - Fuldt arbejdsdiagram med beregningsoplysninger

5kva ferritkerneomformerkredsløb - Fuldt arbejdsdiagram med beregningsoplysninger

I dette indlæg diskuterer vi konstruktionen af ​​et inverter-kredsløb på 5000 watt, der inkorporerer en ferritkernetransformer og derfor er meget kompakt end de konventionelle jernkernemodstykker.



Blokdiagram

Bemærk, at du kan konvertere denne ferritkerneomformer til en hvilken som helst ønsket watt, lige fra 100 watt til 5 kva eller efter din egen præference.

At forstå ovenstående blokdiagram er ret simpelt:



Indgangsstrømmen, der kan være gennem et 12V, 24V eller 48V batteri eller solcellepanel, påføres en ferritbaseret inverter, som konverterer den til en højfrekvent 220V AC-udgang, omkring 50 kHz.

Men da 50 kHz frekvens muligvis ikke er egnet til vores husholdningsapparater, er vi nødt til at konvertere denne højfrekvente AC til den krævede 50 Hz / 220V eller 120V AC / 60Hz.



Dette implementeres gennem et H-bridge inverter-trin, der konverterer denne høje frekvens til output til den ønskede 220V AC.

Men til dette ville H-bro-scenen have brug for en spidsværdi på 220V RMS, som er omkring 310V DC.

Dette opnås ved hjælp af et bro-ensrettertrin, der konverterer højfrekvensen 220V til 310 V DC.

Endelig konverteres denne 310 V DC-busspænding tilbage til 220 V 50 Hz ved hjælp af H-broen.

Vi kan også se et 50 Hz oscillatortrin drevet af den samme DC-kilde. Denne oscillator er faktisk valgfri og kan være påkrævet for H-bridge kredsløb, der ikke har sin egen oscillator. For eksempel, hvis vi bruger en transistorbaseret H-bro, kan vi muligvis have brug for dette oscillatortrin for at betjene de høje og lave sidemosfeter i overensstemmelse hermed.


OPDATERING: Du vil måske springe direkte til den nye opdaterede ' FORENKLET DESIGN ', nær bunden af ​​denne artikel, der forklarer en et-trins teknik til opnåelse af en transformerløs 5 kva sinusbølgeoutput i stedet for at gennemgå en kompleks totrinsproces som beskrevet i begreberne nedenfor:


Et simpelt Ferrit Cote Inverter Design

Før vi lærer 5kva-versionen, er her et enklere kredsløbsdesign for de nyankomne. Dette kredsløb anvender ikke nogen specialiseret driver-IC, men fungerer kun med kun n-kanal MOSFETS og en bootstrapping-fase.

Det komplette kredsløbsdiagram kan ses nedenfor:

Simpel Ferrit Cote Inverter Design

400V, 10 amp MOSFET IRF740 Specifikationer

I ovenstående enkle 12V til 220V AC ferrit inverter kredsløb kan vi se et færdiglavet 12V til 310V DC konverter modul bruges. Dette betyder, at du ikke behøver at lave en kompleks ferritkernebaseret transformer. For de nye brugere kan dette design være meget gavnligt, da de hurtigt kan bygge denne inverter uden at være afhængige af komplekse beregninger, og valg af ferritkerne.

5 kva Design Forudsætninger

Først skal du finde 60V DC strømforsyning til at drive det foreslåede 5kVA inverter kredsløb. Hensigten er at designe en skifteomformer, der konverterer jævnstrømsspændingen på 60V til en højere 310V ved en sænket strøm.

Topologien, der følges i dette scenarie, er push-pull-topologien, der bruger transformer i forholdet 5:18. Til spændingsregulering, som du muligvis har brug for, og den aktuelle grænse - de drives alle af en indgangsspændingskilde. Også med samme hastighed fremskynder inverteren den tilladte strøm.

Når det kommer til en inputkilde på 20A, er det muligt at få 2 - 5A. Den maksimale udgangsspænding på denne 5kva inverter er dog omkring 310V.

Ferrittransformator og Mosfet-specifikationer

Med hensyn til arkitekturen har Tr1-transformator 5 + 5 primære drejninger og 18 til sekundære. Til skifte er det muligt at bruge 4 + 4 MOSFET (IXFH50N20 type (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF). Du er også fri til at bruge MOSFET af enhver spænding med Uds 200V (150V) sammen med mindst ledende modstand. den anvendte portmodstand og dens effektivitet i hastighed og kapacitet skal være fremragende.

Tr1 ferrit sektionen er konstrueret omkring 15x15 mm ferrit c. L1-induktoren er designet ved hjælp af fem jernpulverringe, der kan vikles som ledninger. For induktorkerne og andre tilknyttede dele kan du altid få den fra gamle invertere (56v / 5V) og inden for deres snubber-faser.

Brug af Full Bridge IC

For integreret kredsløb kan IC IR2153 implementeres. Udgangene fra IC'erne kunne ses buffret med BJT-faser. På grund af den involverede store portkapacitans er det desuden vigtigt at bruge bufferne i form af supplerende effektforstærkerpar, et par BD139- og BD140 NPN / PNP-transistorer gør jobbet godt.

Alternativ IC kan være SG3525

Du kan også prøve at bruge andre kontrolkredsløb som f.eks SG3525 . Du kan også ændre spændingen på indgangen og arbejde i direkte forbindelse med lysnettet til testformål.

Topologien, der anvendes i dette kredsløb, har mulighed for galvanisk isolering, og driftsfrekvensen er omkring 40 kHz. Hvis du har planlagt at bruge inverteren til en mindre operation, køler du ikke, men ved længere drift skal du sørge for at tilføje et kølemiddel ved hjælp af blæsere eller store kølelegemer. Det meste af strømmen går tabt ved udgangsdioderne, og Schottky-spændingen går lavt omkring 0,5 V.

Indgangen 60V kunne opnås ved at sætte 5 nøgler 12V batterier i serie, Ah-værdien for hvert batteri skal vurderes til 100 Ah.

DATABLAD IR2153

Brug ikke BD139 / BD140, i stedet for BC547 / BC557 til førertrinet ovenfor.

Højfrekvens 330V scene

220V opnået ved udgangen af ​​TR1 i ovenstående 5 kva inverter kredsløb kan stadig ikke bruges til at betjene normale apparater, da AC-indholdet ville svinge ved indgangen 40 kHz frekvens. Til konvertering af de ovennævnte 40 kHz 220V AC til 220V 50 Hz eller en 120V 60Hz AC, ville yderligere trin kræves som anført nedenfor:

Først skal 220V 40kHz afhjælpes / filtreres gennem en broensretter, der består af hurtige gendannelsesdioder med en nominel effekt på omkring 25 ampere 300V og 10uF / 400V kondensatorer.

Konvertering af 330 V DC til 50 Hz 220 V AC

Dernæst skal denne udbedrede spænding, som nu vil montere op til omkring 310V, pulseres ved de krævede 50 eller 60 Hz gennem et andet fuldbroinverterkredsløb som vist nedenfor:

Terminalerne mærket 'belastning' kunne nu bruges direkte som den endelige udgang til drift af den ønskede belastning.

Her kan mosfeterne være IRF840 eller en hvilken som helst tilsvarende type vil gøre.

Sådan vikles ferrittransformatoren TR1

Transformatoren TR1 er den vigtigste enhed, der er ansvarlig for at styrke spændingen til 220V ved 5kva, idet den er ferritkernet baseret, den er konstrueret over et par ferrit EE-kerner som beskrevet nedenfor:

Da den involverede kraft er massiv på omkring 5kvs, skal E-kernerne være formidable i størrelse, og en E80-type ferrit E-kerne kan prøves.

Husk, at du muligvis bliver nødt til at inkorporere mere end 1 E-kerne, kan være 2 eller 3 E-kerner sammen, anbragt side om side for at opnå det massive 5KVA-output fra enheden.

Brug den største, der kan være tilgængelig, og vind 5 + 5 omdrejninger ved hjælp af 10 numre af 20 SWG superemaljeret kobbertråd, parallelt.

Efter 5 omdrejninger skal du stoppe den primære vikling, isolere laget med et isolerende tape og begynde de sekundære 18 omdrejninger over disse 5 primære drejninger. Brug 5 tråde af 25 SWG superemaljeret kobber parallelt til at vikle de sekundære drejninger.

Når de 18 omdrejninger er færdige, skal du afslutte den over spolens outputkabler, isolere med tape og vinde de resterende 5 primære drejninger over den for at fuldføre ferritkernet TR1-konstruktion . Glem ikke at slutte dig til slutningen af ​​de første 5 drejninger med starten på de 5 primære viklinger.

E-Core monteringsmetode

Følgende diagram giver en idé om, hvordan mere end 1 E-kerne kan bruges til implementering af ovennævnte 5 KVA ferrit inverter transformer design:

E80 Ferritkerne

Feedback fra Mr. Sherwin Baptista

Kære alle,

I ovenstående projekt til transformeren brugte jeg ikke afstandsstykker mellem kernestykkerne, kredsløbet fungerede godt sammen med trafo cool, mens den var i drift. Jeg foretrak altid en EI-kerne.

Jeg spolede altid trafikken tilbage i henhold til mine beregnede data og brugte dem derefter.

Desto mere trafo er en EI-kerne, det var ret let at adskille ferritstykkerne end at fjerne en EE-kerne.

Jeg prøvede også at åbne EE-kernetrafoer, men ak, jeg endte med at bryde kernen, mens jeg adskilt den.

Jeg kunne aldrig åbne en EE-kerne uden at bryde kernen.

I henhold til mine fund er der få ting, jeg vil sige som konklusion:

--- Disse strømforsyninger med ikke-gapede kernetrafoer fungerede bedst. (Jeg beskriver trafo fra en gammel atx pc-strømforsyning, da jeg kun brugte dem. PC-strømforsyningerne svigter ikke så let, medmindre det er en blæst kondensator eller noget andet.) ---

--- De forsyninger, der havde trafik med tynde afstandsstykker, blev ofte misfarvet og mislykkedes stille tidligt. (Dette fik jeg at vide af erfaring, siden jeg indtil nu købte mange brugte strømforsyninger bare for at studere dem) ---

--- De meget billigere strømforsyninger med mærker som CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a alle

Sådanne typer ferritrafoer havde tykkere papirstykker mellem kernerne og alt mislykkedes dårligt !!! ---

I FINAL fungerede EI35 core trafo bedst (uden at holde luftspalten) i ovenstående projekt.

5kva ferritkerne inverter kredsløb forberedelse detaljer:

Trin 1:

  • Brug af 5 forseglede blybatterier på 12v 10Ah
  • Samlet spænding = 60v Faktisk spænding
  • = 66v fuld opladning (13,2v hver batt) spænding
  • = 69v Trickle niveau opladningsspænding.

Trin 2:

Efter beregning af batterispænding har vi 66 volt ved 10 ampere, når de er fuldt opladede.

  • Dernæst kommer strømforsyningen til ic2153.
  • 2153 har maksimalt 15,6v ZENER klemme mellem Vcc og GND.
  • Så vi bruger den berømte LM317 til at levere 13v reguleret strøm til ic.

Trin 3:

Lm317 regulator har følgende pakker

  1. LM317LZ --- 1,2-37v 100ma til-92
  2. LM317T --- 1.2-37v 1.5amp til-218
  3. LM317AHV --- 1,2-57v 1,5amp til-220

Vi bruger lm317ahv, hvor 'A' er suffikskoden, og 'HV' er højspændingspakken,

da ovennævnte regulator ic kan understøtte indgangsspænding på op til 60v og outputstemme på 57 volt.

Trin 4:

  • Vi kan ikke levere 66v direkte til lm317ahv-pakken, hvis input er maksimalt 60v.
  • Så vi anvender DIODER til at droppe batterispændingen til en sikker spænding for at drive regulatoren.
  • Vi er nødt til at droppe ca. 10v sikkert fra regulatorens maksimale input, som er 60v.
  • Derfor er 60v-10v = 50v
  • Nu skal den sikre maksimale indgang til regulatoren fra dioderne være 50 volt.

Trin 5:

  • Vi bruger den almindelige 1n4007-diode til at sænke batterispændingen til 50v,
  • Da det er en siliciumdiode, er spændingsfaldet for hver ca. 0,7 volt.
  • Nu beregner vi det krævede antal dioder, vi har brug for, hvilket ville bukke batterispændingen til 50 volt.
  • batterispænding = 66v
  • calc.max indgangsspænding til regulatorchip = 50v
  • Så 66-50 = 16v
  • Nu, 0,7 *? = 16v
  • Vi deler 16 med 0,7, hvilket er 22,8, dvs. 23.
  • Så vi er nødt til at inkorporere omkring 23 dioder, da det samlede fald fra disse beløber sig til 16,1 v
  • Nu er den beregnede sikre indgangsspænding til regulatoren 66v - 16,1v, hvilket er 49,9v appxm. 50v

Trin 6:

  • Vi leverer 50V til regulatorchippen og justerer output til 13V.
  • For mere beskyttelse bruger vi ferritperler til at fjerne enhver uønsket støj på udgangsspændingen.
  • Regulatoren skal monteres på en køleplade i passende størrelse for at holde den kølig.
  • Tantalkondensatoren tilsluttet 2153 er en vigtig kondensator, der sørger for, at ic får en glat jævnstrøm fra regulatoren.
  • Dens værdi kan reduceres sikkert fra 47uf til 1uf 25v.

Trin 7:

  • Resten af ​​kredsløbet får 66 volt, og de høje strømføringspunkter i kredsløbet skal kables med tunge ledninger.
  • For transformeren skal dens primære være 5 + 5 omdrejninger og sekundære 20 omdrejninger.
  • Frekvensen for 2153 skal indstilles til 60KHz.

Trin 8:

Højfrekvent vekselstrøm til lavfrekvent vekselstrømsomformerkredsløb ved hjælp af irs2453d-chippen skal forbindes korrekt som vist i diagrammet.

Endelig afsluttet .

Oprettelse af en PWM-version

Følgende opslag diskuterer en anden version af et 5kva PWM sinusbølgeomformer kredsløb ved hjælp af kompakt ferritkernetransformer. Idéen blev anmodet af Mr. Javeed.

Tekniske specifikationer

Kære sir, vil du venligst ændre dens output med PWM-kilde og lette at gøre brug af et sådant billigt og økonomisk design til verdens trængende mennesker som os? Håber du overvejer min anmodning. Tak, din kærlige læser.

Designet

I det tidligere indlæg introducerede jeg et ferritkerne baseret 5kva inverter kredsløb, men da det er en firkantbølge inverter kan det ikke bruges sammen med forskellige elektroniske udstyr, og derfor kan dets anvendelse kun være begrænset til de resistive belastninger.

Imidlertid kunne det samme design konverteres til en PWM ækvivalent sinusbølgeomformer ved at injicere en PWM-tilførsel i mosfeterne på den lave side som vist i følgende diagram:

SD-stiften på IC IRS2153 vises fejlagtigt forbundet med Ct. Sørg for at forbinde den med jordlinjen.

Forslag: IRS2153-scenen kunne let erstattes med IC 4047-etape , hvis IRS2153 synes vanskeligt at få.

Som vi kan se i ovenstående PWM-baserede 5kva inverter-kredsløb, ligner designet nøjagtigt vores tidligere originale 5kva inverter-kredsløb, bortset fra det angivne PWM-buffertilførselstrin med de lave sidemosfeter i H-bridge-drivertrinet.

PWM-foderindsættelsen kunne erhverves gennem enhver standard PWM-generator kredsløb ved hjælp af IC 555 eller ved hjælp af transistoriseret astabel multivibrator.

For mere nøjagtig PWM-replikering kan man også vælge en Bubba oscilator PWM generator til sourcing af PWM med det ovennævnte viste 5kva sinusbølge inverter design.

Konstruktionsprocedurerne for ovennævnte design adskiller sig ikke fra det oprindelige design, den eneste forskel er integrationen af ​​BC547 / BC557 BJT-buffertrinene med de lave sidemosfeter i hele bro-IC-scenen og PWM-foder ind i det.

Endnu et kompakt design

En lille inspektion beviser, at det øverste trin faktisk ikke behøver at være så komplekst.

310V DC generator kredsløb kunne bygges ved hjælp af et andet alternativt oscillatorbaseret kredsløb. Et eksempel på et design er vist nedenfor, hvor en halvbro IC IR2155 anvendes som oscillator på en push-pull måde.

310 V DC til 220V AC konverter kredsløb

Igen er der intet specifikt design, der kan være nødvendigt for 310V-generatorfasen, du kan prøve ethvert andet alternativ efter dine præferencer, nogle almindelige eksempler er, IC 4047, IC 555, TL494, LM567 osv.

Induktordetaljer for ovenstående 310V til 220V ferrittransformator

ferritinduktorvikling til 330V DC fra 12V batteri

Forenklet design

I de ovennævnte designs har vi hidtil diskuteret en temmelig kompleks transformerfri inverter, der involverede to udførlige trin for at få det endelige lysnetudgang. I disse trin skal batteriets DC først omdannes til en 310 V DC gennem en ferritkerneomformer, og derefter skal 310 VDC skiftes tilbage til 220 V RMS gennem et 50 Hz fuldbro-netværk.

Som foreslået af en af ​​de ivrige læsere i kommentarsektionen (Mr. Ankur), er totrinsprocessen en overdreven brug og er simpelthen ikke påkrævet. I stedet kan ferritkernesektionen selv modificeres passende til at få den krævede sinusbølge på 220 V AC, og MOSFET-sektionen med fuld bro kan elimineres.

Følgende billede viser et simpelt opsætning til udførelse af den ovenfor forklarede teknik:

BEMÆRK: Transformeren er en ferritkernetransformator, som skal være beregne korrekt d

I ovenstående design er den højre side IC 555 kablet til at generere 50 Hz basale oscillerende signaler til MOSFET-omskiftningen. Vi kan også se et op-amp-trin, hvor dette signal ekstraheres fra ICs RC-timingnet i form af 50 Hz trekantbølger og føres til en af ​​dets indgange for at sammenligne signalet med en hurtig trekantbølgesignal fra en anden IC 555. forbløffende kredsløb. Disse hurtige trekantbølger kan have en frekvens på mellem 50 kHz og 100 kHz.

Op-forstærkeren sammenligner de to signaler for at generere en sinusbølgeækvivalent moduleret SPWM-frekvens. Denne modulerede SPWM tilføres til baserne af driver-BJT'erne til at skifte MOSFET'erne ved 50 kHz SPWM-hastighed, moduleret ved 50 Hz.

MOSFEts skifter til gengæld den tilsluttede ferritkernetransformator med den samme SPWM-modulerede frekvens for at generere det tilsigtede rene sinusbølgeoutput ved transformatorens sekundær.

På grund af den høje frekvensomskiftning kan denne sinusbølge være fuld af uønskede overtoner, som filtreres og udglattes gennem en 3 uF / 400 V kondensator for at opnå en rimelig ren AC sinusbølgeoutput med den ønskede watt, afhængigt af transformatoren og specifikationer for batteristrøm.

Højre side IC 555, der genererer 50 Hz bæresignaler, kan erstattes af enhver anden gunstig oscillator IC, såsom IC 4047 osv.

Ferrit Core Inverter Design ved hjælp af Transistor Astable Circuit

Følgende koncept viser, hvordan en simpel ferritkernet-inverter kunne bygges ved hjælp af et par almindelige transistorbaserede astable kredsløb og en ferrittransformator.

Denne idé blev anmodet om af nogle få af de dedikerede tilhængere af denne blog, nemlig Mr. Rashid, Mr, Sandeep og også af et par flere læsere.

Kredsløbskoncept

Oprindeligt kunne jeg ikke finde ud af teorien bag disse kompakte invertere, som fuldstændigt eliminerede de store jernkernetransformatorer.

Men efter nogle tanker ser det ud til, at det er lykkedes mig at opdage det meget enkle princip, der er forbundet med funktionen af ​​sådanne invertere.

For nylig er de kinesiske kompakte omformere blevet temmelig berømte bare på grund af deres kompakte og slanke størrelser, der gør dem enestående lette og alligevel enormt effektive med deres specifikationer for effektudgang.

Oprindeligt troede jeg, at konceptet var umuligt, for ifølge mig syntes brugen af ​​små ferrittransformatorer til lavfrekvent inverterapplikation meget umulig.

Omformere til husholdningsbrug kræver 50/60 Hz, og til implementering af ferritransformer ville vi kræve meget høje frekvenser, så ideen så meget kompliceret ud.

Efter nogle tanker var jeg forbløffet og glad for at finde en simpel idé til implementering af designet. Det handler om at konvertere batterispændingen til 220 eller 120 netspænding ved meget høj frekvens og skifte output til 50/60 Hz ved hjælp af et push-pull-mosfet-trin.

Hvordan det virker

Når vi ser på figuren, kan vi simpelthen være vidne til og finde ud af hele ideen. Her konverteres batterispændingen først til højfrekvente PWM-impulser.

Disse impulser dumpes i en trin op ferrittransformator med den krævede passende vurdering. Impulserne påføres ved hjælp af en mosfet, så batteristrømmen kan udnyttes optimalt.

Ferrittransformatoren øger spændingen til 220V ved udgangen. Men da denne spænding har en frekvens på omkring 60 til 100 kHz, kan den ikke bruges direkte til drift af husholdningsapparater og har derfor brug for yderligere behandling.

I det næste trin udlignes denne spænding, filtreres og konverteres til 220V DC. Denne højspændings DC skiftes endelig til 50 Hz frekvens, så den kan bruges til at betjene husholdningsapparater.

Bemærk venligst at selvom kredsløbet udelukkende er designet af mig, er det ikke blevet testet praktisk, gør det på egen risiko og kun hvis du har tilstrækkelig tillid til de givne forklaringer.

Kredsløbsdiagram
Deleliste til 12V DC til 220V AC kompakt ferritkerne inverter kredsløb.
  • R3 --- R6 = 470 ohm
  • R9, R10 = 10K,
  • R1, R2, C1, C2 = bereg for at generere 100 kHz freq.
  • R7, R8 = 27K
  • C3, C4 = 0,47 uF
  • T1 ---- T4 = BC547,
  • T5 = enhver 30V 20Amp N-kanal mosfet,
  • T6, T7 = enhver, 400V, 3 amp mosfet.
  • Dioder = hurtig opsving, høj hastighedstype.
  • TR1 = primær, 13V, 10amp, sekundær = 250-0-250, 3amp. E-core ferrittransformator .... bede en ekspert vikler og transformerdesigner om hjælp.

En forbedret version af ovenstående design er vist nedenfor. Udgangstrinnet her er optimeret til bedre respons og mere strøm.

Forbedret version



Tidligere: Afspilning af en melodi ved hjælp af funktionen Tone () i Arduino Næste: Hvad er der inde i et Bluetooth-headset