6 bedste IC 555 inverter kredsløb udforsket

6 bedste IC 555 inverter kredsløb udforsket

De 6 unikke designs nedenfor forklarer os, hvordan en almindelig enkelt IC 555, astabel multivibrator kunne bruges effektivt til lav en inverter uden at involvere komplekse faser.



IC 555 er uden tvivl en alsidig IC, der har mange applikationer i den elektroniske verden. Imidlertid når det kommer til omformere, bliver IC 555 ideel til den.

I dette indlæg vil vi diskutere 5 udestående IC 555 inverter kredsløb, fra en simpel firkantbølge variant til lidt mere avancerede SPWM sinewave designs, og endelig et fuldt udbygget ferritkerne baseret DC til DC pwm inverter kredsløb. Lad os begynde.





Idéen blev anmodet om af Mr. ningrat_edan.

Det grundlæggende design

Med henvisning til det viste diagram, en enkelt IC 555 kan ses konfigureret i sin standard astable-tilstand , hvor dens stift nr. 3 bruges som oscillatorkilde til implementering af inverterfunktionen.



simpelt center IC 555 inverter kredsløb

BEMÆRK: Udskift venligst 1 nF kondensatoren med en 0,47 uF kondensator til optimering af 50 Hz ved udgangen . Det kan være en polær eller en ikke-polær .

Hvordan det virker

Arbejdet med dette IC 555 inverter kredsløb kan forstås med følgende trinvise analyse:

IC 555 er konfigureret i en astabel multivibratortilstand, som gør det muligt for pin nr. 3 at skifte kontinuerlige høje / lave impulser med en bestemt frekvenshastighed. Denne frekvenshastighed afhænger af værdierne af modstandene og kondensatoren over dens pin # 7, Pin # 6, 2 osv.

Stift nr. 3 på IC 555 genererer den krævede 50 Hz eller 60 Hz frekvens til MOSFET'erne.

Som vi ved, er det nødvendigt, at MOSFET'erne her kører skiftevis for at muliggøre en push-pull-svingning på den vedhæftede transformatorcenterhanehåndvikling.

Derfor kan begge MOSFET-porte ikke forbindes til pin nr. 3 på IC. Hvis vi gør dette, vil begge MOSFET'er udføre samtidigt, hvilket får begge primære viklinger til at skifte sammen. Dette ville forårsage to antifasesignaler induceret ved sekundæret, hvilket forårsager en kortslutning af udgangsstrømmen, og der ville være en netto nulstrøm ved udgangen og opvarmning af transformatoren.

For at undgå denne situation skal de to MOSFET'er betjenes skiftevis i tandem.

Funktionen af ​​BC547

For at sikre, at MOSFET'erne skifter skiftevis ved 50 Hz frekvens fra pin nr. 3 på IC 555, introducerer vi et BC547-trin til invertering af pin nr. 3-udgangen over dens samler.

Ved at gøre dette muliggør vi pin-3-impulsen effektivt at skabe modsatte +/- frekvenser, den ene ved pin # 3 og den anden ved samleren af ​​BC547.

Med dette arrangement fungerer den ene MOSFET-port fra pin nr. 3, mens den anden MOSFET opererer fra solfangeren af ​​BC547.

Dette betyder, at når MOSFET ved pin nr. 3 er ON, MOSFET ved BC547-samleren er OFF, og omvendt.

Dette gør det muligt for MOSFET'erne at skifte skiftevis til den krævede push pull-switch.

Sådan fungerer transformeren

Det arbejde på transformeren i dette IC 555 inverter kredsløb kan man lære af følgende forklaring:

Når MOSFET'erne udfører skiftevis, forsynes den relevante halvvikling med den høje strøm fra batteriet.

Svaret gør det muligt for transformeren at generere et skubtræk, der skifter over dens midterste tapvikling. Effekten af ​​dette medfører, at den krævede 50 Hz vekselstrøm eller 220 V AC induceres over dens sekundære vikling

I ON-perioderne lagrer den respektive vikling energi i form af elektromagnetisk energi. Når MOSFET'erne er slået fra, sparker den relevante vikling sin lagrede energi tilbage på den sekundære netvikling, hvilket inducerer 220V eller 120V cyklus på transformerens udgangsside.

Dette fortsætter skiftevis for de to primære viklinger, der får en skiftende 220V / 120V netspænding til at udvikle sig på den sekundære side.

Betydningen af ​​omvendte beskyttelsesdioder

Denne type centerhane-topologi har en ulempe. Når den primære halvvikling kaster den omvendte EMF, udsættes dette også for MOSFET-afløbs- / kildeterminalerne.

Dette kan have en ødelæggende effekt på MOSFET'erne, hvis omvendt beskyttelsesdioder er ikke inkluderet på tværs af transformerens primære side. Men inklusive disse dioder betyder også dyrebar energi, der shuntes til jorden, hvilket får inverteren til at arbejde med en lavere effektivitet.

Tekniske specifikationer:

  • Effekt : Ubegrænset, kan være mellem 100 watt og 5000 watt
  • Transformer : Som pr. Præference er Wattage i henhold til kravene til output-belastning watt
  • Batteri : 12V, og Ah-klassificeringen skal være 10 gange mere end den valgte strøm til transformeren.
  • Bølgeform : Firkantet bølge
  • Frekvens : 50 Hz eller 60 Hz i henhold til landekoden.
  • Udgangsspænding : 220V eller 120V pr. Landekode

Sådan beregnes IC 555-frekvens

Hyppigheden af IC 555 astabilt oscillatorkredsløb er grundlæggende bestemt af et RC-netværk (modstand, kondensator), der er konfigureret på tværs af pin nr. 7, pin nr. 2/6 og jord.

Når IC 555 anvendes som et inverterkredsløb, beregnes værdierne for disse modstande og kondensatoren således, at stift nr. 3 på IC producerer en frekvens på enten omkring 50Hz eller 60 Hz. 50 Hz er standardværdien kompatibel med 220V AC-udgang, mens 60Hz anbefales til 120V AC-udgange.

Formlen til beregning af RC-værdier i et IC 555-kredsløb er vist nedenfor:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C

Hvor F er den tilsigtede frekvensudgang, er R1 modstanden, der er forbundet mellem pin # 7 og jord i kredsløbet, mens R2 er modstanden mellem pin nr. 7 og pin # 6/2 på IC. C er kondensatoren, der findes mellem pin # 6/2 og jord.

Husk F vil være i Farads, F vil være i Hertz, R vil være i Ohms, og C vil være i microFarads (μF)

Videoklip:

Bølgeformbillede:

IC 555-inverterbølgeformbillede

Brug af BJT i ​​stedet for MOSFET'er

I ovenstående diagram studerede vi en MOSFET-baseret inverter med centerhanetransformator. Designet brugte 4 transistor i alt, som synes at være lidt langvarig og mindre omkostningseffektiv.

For hobbyister, der måske er interesseret i at opbygge en IC 555-inverter ved hjælp af et par kraftige BJT'er, finder følgende kredsløb meget nyttigt:

IC 555 inverter kredsløb ved hjælp af kun to transistorer

BEMÆRK: Transistorer vises forkert som TIP147, som faktisk er TIP142


OPDATER : Vidste du, du kunne lave en cool modificeret sinusbølgeomformer ved blot at kombinere en IC 555 med IC 4017, se andet diagram fra denne artikel : Anbefales til alle dedikerede inverterhobbyister


2) IC 555 Full Bridge Inverter Circuit

Idéen, der præsenteres nedenfor, kan betragtes som det enkleste IC 555-baserede fuldbro inverter kredsløb, som ikke kun er enkel og billig at bygge men er også betydeligt kraftig. Omformerens effekt kan øges til alle rimelige grænser y og passende modificere antallet af mosfeter på udgangstrinnet.

Hvordan det virker

Kredsløbet til en enkleste fuldbro-inverter, der er forklaret, kræver en enkelt IC 555, et par af mosfeterne og en strømtransformator som de vigtigste ingredienser.

Som vist i figuren er IC 555 kablet som normalt i en astabel multivibratorform. Modstandene R1 og R2 bestemmer inverterens driftscyklus.

R1 og R2 skal justeres og beregnes nøjagtigt for at få en 50% driftscyklus, ellers kan inverterens output generere ulige bølgeform, hvilket kan føre til ubalanceret AC-output, farligt for apparaterne, og også mosfeterne har tendens til at spredes ujævnt og give anledning til flere problemer i kredsløbet.

Værdien af ​​C1 skal vælges således, at udgangsfrekvensen når op på 50 Hz for 220V specifikationer og 60 Hz for 120V specifikationer.

Mosfeterne kan være enhver magtmosfet, der er i stand til at håndtere enorme strømme, kan være op til 10 ampere eller mere.

Her siden operation er en fuld bro type uden fuldbro-driver-IC'er, er to batterier inkorporeret i stedet for et til at levere transformatorens jordpotentiale og for at gøre transformeren sekundær vikling lydhør over for både positive og negative cyklusser fra mosfet-operationerne.

Ideen er designet af mig, men den er endnu ikke testet praktisk så venligt, tag dette spørgsmål i betragtning, mens du laver det.

Antagelig skal inverteren være i stand til at håndtere op til 200 watt let med stor effektivitet.

Outputtet vil være en firkantet bølgetype.

IC 555 fuldbroinverter med 2 batterier

Liste over dele

  • R1 og R2 = Se tekst,
  • C1 = Se tekst,
  • C2 = 0,01 uF
  • R3 = 470 ohm, 1 watt,
  • R4, R5 = 100 ohm,
  • D1, D2 = 1N4148
  • Mosfets = se tekst.
  • Z1 = 5.1V 1 watt zenerdiode.
  • Transformer = Asper strømbehov,
  • B1, B2 = to 12 volt batterier, AH vil være pr. Præference.
  • IC1 = 555

3) Ren Sinewave SPWM IC 555 inverter kredsløb

Den foreslåede IC 555-baserede rene sinusbølge inverter kredsløb genererer nøjagtigt anbragte PWM-impulser, som efterligner en sinusbølge meget tæt og således kan betragtes som god som dens sinusbølgetællerdesign.

Her bruger vi to faser til at skabe de krævede PWM-impulser, trinnet omfattende IC'erne 741 og det andet omfatter IC 555. Lad os lære hele konceptet i detaljer.

Sådan fungerer kredsløbet - PWM-scenen

opamp TL072-baseret firkantbølge og trekantbølgemodulationsgenerator til IC 555

Kredsløbsdiagrammet kan forstås med følgende punkter:

De to opamper er grundlæggende arrangeret til at generere de krævede prøvekildespændinger til IC 555.
De to output fra dette stadium er ansvarlige for genereringen af ​​firkantede og trekantede bølger.

Den anden fase, som faktisk er hjertet i kredsløb består af IC 555 . Her er IC-kablet kablet i en monostabil tilstand med de firkantede bølger fra opamp-scenen påført dens udløserstift nr. 2 og de trekantede bølger påført dens kontrolspændingsstift nr. 5.

Firkantbølgeindgangen udløser den monostabile til at generere en kæde af impulser ved udgangen, hvor det trekantede signal modulerer bredden af ​​denne udgangsfirkantbølgepulser.

Outputtet fra IC 555 følger nu “instruktionerne” fra opamp-trinnet og optimerer dets output som reaktion på de to indgangssignaler og producerer sinusækvivalente PWM-impulser.

Nu er det bare et spørgsmål om korrekt at føre PWM-impulser til outputtrinene til en inverter, der består af outputenhederne, transformeren og batteriet.

Integrering af PWM med output-scenen

Effekttransistor og transformertrin til sinusbølge IC 555 inverter kredsløb

Ovenstående PWM-output påføres outputtrinnet som vist i figuren.

Transistorer T1 og T2 modtager PWM-impulser ved deres baser og skifter batterispændingen til transformatorviklingen i henhold til arbejdscyklusser for den PWM-optimerede bølgeform.

De to andre transistorer sørger for, at ledningen af ​​T1 og T2 finder sted i tandem, dvs. skiftevis, så output o fra transformeren genererer en komplet vekselstrømscyklus med de to halvdele af PWM-impulser.

Bølgeformbilleder:

IC 555 sinusbølgeomformer bølgeform

(Hilsen: Mr. Robin Peter)

Se også dette 500 VA modificeret sinusbølgedesign , udviklet af mig.

Deleliste til ovenstående IC 555 ren sinusbølge inverter kredsløb

  • R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
  • R7 = 8K2,
  • R11, R14, R15, R16 = 1K,
  • R12, R13 = 33 ohm 5 watt,
  • R4 = 1M forudindstillet,
  • R5 = 150 K forudindstillet,
  • R6 = 1K5
  • C1 = 0,1 uF,
  • C2 = 100 pF,
  • IC1 = TL 072,
  • IC2 = 555,
  • T1, T2 = BDY29,
  • T5, T6 = TYPE 127,
  • T3, T4 = TIP122
  • Transformer = 12 - 0 - 12 V, 200 watt,
  • Batteri = 12 volt, 100 AH.
  • IC 555 Pinout
IC 555 pinout detaljer

IC TL072 Pinout Detaljer

IC TL072 pinout detaljer

SPWM-bølgeform står for sinusbølgepulsbreddemodulationsbølgeform, og denne anvendes i det diskuterede SPWM-inverterkredsløb ved hjælp af et par 555 IC'er og en enkelt opamp.

4) En anden Sinus-version, der bruger IC 555

I et af mine tidligere indlæg lærte vi udførligt, hvordan man bygger en SPWM generator kredsløb ved hjælp af en opamp og to trekantbølgeindgange, i dette indlæg bruger vi det samme koncept til at generere SPWM'erne og lærer også metoden til at anvende det inden i et IC 555-baseret inverterkredsløb.

IC 555 sinusbølge pwm inverter kredsløb

Brug af IC 555 til inverteren

Diagrammet ovenfor viser hele designet af det foreslåede SPWM inverter kredsløb ved hjælp af IC 555, hvor center IC 555 og de tilknyttede BJT / mosfet trin danner et grundlæggende firkantbølge inverter kredsløb.

Vores mål er at hugge disse 50Hz firkantede bølger ind i den krævede SPWM-bølgeform ved hjælp af et opamp-baseret kredsløb.

Derfor konfigurerer vi derfor et simpelt opamp-komparator-trin ved hjælp af IC 741, som vist i det nederste afsnit af diagrammet.

Som allerede diskuteret i vores tidligere SPWM-artikel, har denne opamp brug for et par trekantbølgekilder på tværs af sine to indgange i form af en hurtig trekantbølge på sin pin # 3 (ikke-inverterende input) og en meget langsommere trekantbølge ved sin pin # 2 (inverterende input).

Brug af IC 741 til SPWM

Vi opnår det ovennævnte ved at bruge et andet IC 555-astabelt kredsløb, som kan ses i yderste venstre hjørne af diagrammet, og bruge det til at skabe de krævede hurtige trekantbølger, som derefter påføres stiften # 3 i IC 741.

For de langsomme trekantbølger ekstraherer vi det samme fra centrum IC 555, som er indstillet til 50% driftscyklus, og dens timingskondensator C tilpasseres passende for at få en 50Hz frekvens på sin pin # 3.

Udledning af de langsomme trekantbølger fra 50Hz / 50% kilden sikrer, at hakningen af ​​SPWM'erne over buffer-BJT'erne er perfekt synkroniseret med mosfet-ledningsionerne, og dette til gengæld sikrer, at hver af de firkantede bølger er perfekt 'udskåret' som pr. genereret SPWM fra opamp-output.

Ovenstående beskrivelse forklarer klart, hvordan man laver et simpelt SPWM-inverterkredsløb ved hjælp af IC 555 og IC 741, hvis du har nogen relaterede spørgsmål, er du velkommen til at bruge nedenstående kommentarfelt til hurtige svar.

5) Transformerfri IC 555 inverter

Designet nedenfor viser et simpelt, men alligevel effektivt 4 MOSFET n-kanal fuldbro IC 555 inverter kredsløb.

12 V jævnstrøm fra batteriet konverteres først til 310 V jævnstrøm gennem et færdiglavet jævn- til vekselstrømsomformermodul.

Denne 310 VDC anvendes til MOSFET full bridge-driveren til konvertering til en 220 V AC-udgang.

De 4 N kanal MOSFET'er er passende bootstrapped ved hjælp af individuel dide, kondensator og BC547 netværk.

Omskiftningen af ​​hele broafsnittet udføres af IC 555-oscillatortrinet. Frekvensen er omkring 50 Hz indstillet af 50 k forudindstillet ved pin nr. 7 i IC 555.

4 n kanal fuldbro IC 555 inverter kredsløb

6) IC 555 inverter med automatisk Arduino batterioplader

I dette 6. inverter-design bruger vi en 4017-årtæller og en ne555-timer Ic bruges til at generere et sinusbølge-pwm-signal til inverteren og et Arduino-baseret automatisk høj / lavt batteri afskæring med alarm.

Af: Ainsworth Lynch

Introduktion

I dette kredsløb, hvad der faktisk sker, er, at 4017 udsender et pwm-signal fra 2 af sine 4 udgangsstifter, som derefter hugges op, og hvis den korrekte udgangsfiltrering er på plads på sekundærsiden af ​​transformeren, tager den form eller tæt nok til at formen af ​​en faktisk sinusbølgeform.

Den første NE555 føder et signal til pin 14 i 4017, hvilket er 4 gange den krævede udgangsfrekvens, som du har brug for, da 4017 skifter over sine 4 udgange, med andre ord, hvis du har brug for 60 Hz, skal du levere 4 * 60 Hz til pin 14 af 4017 IC, som er 240 Hz.

Dette kredsløb har en overspændingsafbrydelsesfunktion, en spændingsafbrydelsesfunktion og en alarm med lavt batteriniveau, alt hvad der gøres af en mikrocontrollerplatform kaldet Arduino, som skal programmeres.

Programmet til Arduino er ligetil og er leveret i slutningen af ​​artiklen.

Hvis du føler, at du ikke vil være i stand til at gennemføre dette projekt med mikrocontrolleren tilføjet, kan den udelades, og kredsløbet fungerer nøjagtigt det samme.

Sådan fungerer kredsløbene

Denne IC 555-inverter med Arduino Hi / Low Battery Shutdown Circuit kan arbejde fra 12v, 24 og 48v og går til 48v, og der skal vælges en passende version spændingsregulator, og transformeren skal også dimensioneres i overensstemmelse hermed.

Arduino kan drives med 7 til 12v eller endda 5v fra en usb, men for et kredsløb som dette ville det være godt at drive det fra 12v for ikke at have noget spændingsfald på de digitale udgangsstifter, der bruges til at drive et relæ, som tænder for Ic i kredsløbet og også en summer til lavspændingsalarm.

Arduino vil blive brugt til at læse batterispændinger, og den fungerer kun fra 5V DC, så der bruges et spændingsdelerkredsløb. Jeg brugte en 100k og en 10k i mit design, og disse værdier er plottet i koden, der er programmeret i Arduino-chippen, så du er nødt til at bruge de samme værdier, medmindre du foretog ændringer i koden eller skriver en anden kode, som kan gøres, da Arduino er en open source platform og dens billige.

Arduino-kortet i dette design er også forbundet med et LCD-display 16 * 2 for at vise batterispænding.

Nedenfor er skematisk for kredsløbet.

Program til afskåret batteri:

#include
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12)
int analogInput = 0
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text!
float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text!
int value = 0
int battery = 8 // pin controlling relay
int buzzer =7
void setup(){
pinMode(analogInput, INPUT)
pinMode(battery, OUTPUT)
pinMode(buzzer, OUTPUT)
lcd.begin(16, 2)
lcd.print('Battery Voltage')
}
void loop(){
// read the value at analog input
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.09){
vin=0.0//statement to quash undesired reading !
}
if (vin<10.6) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin>14.4) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin<10.9)) {
digitalWrite(buzzer, HIGH)
else {
digitalWrite(buzzer, LOW
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('INPUT V= ')
lcd.print(vin)
delay(500)
}

For mere info er du måske velkommen til at udtrykke dine forespørgsler gennem kommentarer.




Forrige: GSM Fire SMS Alert Project Næste: Sådan oprettes et transformatorviklingstællerkredsløb