Pure Sine Wave Inverter Circuit ved hjælp af IC 4047

En meget effektiv ren sinusbølge inverter kredsløb kan laves ved hjælp af IC 4047 og et par IC 555 sammen med et par andre passive komponenter. Lad os lære detaljerne nedenfor.

Kredsløbskonceptet

I det forrige indlæg diskuterede vi det vigtigste specifikationer og datablad for IC 4047 hvor vi lærte, hvordan IC kunne konfigureres til et simpelt inverter kredsløb uden at involvere noget eksternt oscillatorkredsløb.

I denne artikel fortsætter vi designet lidt foran og lærer, hvordan det kan forbedres til et rent sinusbølgeomformerkredsløb ved hjælp af et par ekstra IC'er 555 sammen med den eksisterende IC 4047.

IC 4047-sektionen forbliver stort set den samme og er konfigureret i sin normale fritkørende multivibratortilstand med dens output udvidet med mosfet / transformer-trinnet til den krævede 12V til AC-netkonvertering.

Sådan fungerer IC 4047

IC 4047 genererer de sædvanlige firkantbølger til de tilsluttede mosfeter, hvilket skaber en strømudgang ved transformatorens sekundær, som også er i form af firkantbølge AC.

Integrationen af ​​de to 555 IC til ovennævnte trin transformerer fuldstændigt output til en ren sinusbølge AC. Den følgende forklaring afslører hemmeligheden bag IC555, der fungerer for ovenstående.

Idet der henvises til det nedenfor viste IC 4047-ren sinusbølge-invererkredsløb (designet af mig), kan vi se to identiske IC 555-trin, hvor den venstre sektion fungerer som en strømstyret savtandsgenerator, mens den højre side er en strømstyret PWM-generator .

Udløsningen af ​​begge 555 IC'erne stammer fra oscillatoroutputtet, der er let tilgængeligt over pin nr. 13 i IC 4047. Denne frekvens ville være 100Hz, hvis inverteren er beregnet til 50Hz-operationer og 120Hz til 60Hz-applikationer.

Brug af IC 555 til PWM-generation

Den venstre 555-sektion genererer en konstant savtandbølge over dens kondensator, der tilføres til moduleringsindgangen på IC2 555, hvor dette savtandsignal sammenlignes med højfrekvenssignalet fra pin3 i IC1 555, hvilket skaber den krævede rene sinusbølgeækvivalent PWM ved pin # 3 af 555 IC2.

Ovenstående PWM påføres direkte på mosfets porte. således at de firkantede impulser her genereret gennem pin10 / 11 i IC4047 bliver hakket og 'udskåret' i henhold til de anvendte PWM'er.

Det resulterende output til transformeren får også en ren sinusbølge til at blive forstærket ved transformatorens netstrøm.

Formlen til beregning af R1, C1 er givet i denne artikel, som også fortæller os om pinout-detaljerne i IC 4047

For NE555 kan trin C vælges nær 1uF og R som 1K.

Antaget outputbølgeform

Mere information om, hvordan du bruger IC 555 til generering af PWM

En RMS-justering kunne tilføjes til ovenstående design ved at indføre et pot-spændingsdelernetværk over pin5 og trekantskildeindgangen, som vist nedenfor, designet inkluderer også buffertransistorer til forbedring af mosfet-opførsel

Ovenstående rene sinusbølge-inverterdesign blev testet med succes af Mr. Arun Dev, der er en af ​​de ivrige læsere af denne blog og en intens elektronisk hobbyist. Følgende billeder sendt af ham beviser hans indsats for det samme.

Mere feedback

Inspirerende svar modtaget fra Mr. Arun vedrørende ovenstående IC 4047-inverterresultater:

Efter at have afsluttet dette kredsløb var resultatet forbløffende. Jeg fik fuld effekt af 100 W-pæren. Kunne ikke tro på mine øjne.

Den eneste forskel, jeg havde gjort i dette design, var at erstatte 180 K i den anden 555 med en 220 K pot for at justere frekvenserne nøjagtigt.

Denne gang var resultatet i alle henseender frugtbart ... Ved justering af potten kunne jeg få en ikke-forstyrrende ikke-flimrende fuld watt-glød i pæren, også 230/15 V transformeren tilsluttet, da belastningen gav en frekvens mellem 50 og 60 (siger 52 Hz).

Potten blev justeret forsigtigt for at få en høj frekvens (f.eks. 2 Khz) output fra pin nr. 3 i anden ic 555. CD4047 sektionen var bedre kalibreret for at få 52 Hz ved de to output terminaler ....

Også jeg står over for et simpelt problem. Jeg har brugt IRF3205 mosfeter i outputfasen. Jeg glemte at forbinde sikkerhedsdioderne over afløbsterminalerne på hver mosfet ...

Så da jeg havde forsøgt at tilslutte en anden belastning (f.eks. Bordvifte) parallelt med den givne belastning (100 W pære), blev pærens glød også blæserens hastighed reduceret lidt, og en af ​​MOSFET blev sprængt pga. fraværet af dioden.

Ovennævnte 4047 sinusbølgeomformer kredsløb blev også forsøgt med succes af Mr. Daniel Adusie (biannz), som er en regelmæssig besøgende på denne blog, og en hårdtarbejdende elektronisk entusiast. Her er billederne sendt af ham, der bekræfter resultaterne:

Sawtooth Waveform Oscilloscope Output

Lyser en 100 watt testpære

De følgende billeder viser de modificerede bølgeformer ved transformatorens output som fanget af Mr. Daniel Adusie efter tilslutning af en 0.22uF / 400V kondensator og en passende belastning.

Bølgeformerne er noget trapezformede og er langt bedre end en firkantbølge, som tydeligt viser de imponerende effekter af PWM-behandling skabt af IC555-stadierne.

Bølgeformerne kunne sandsynligvis yderligere udglattes ved at tilføje en induktor sammen med kondensatoren.

Viser en nær Sinewave Oscilloscope Trace efter PWM Filtration

Interessant feedback modtaget fra Johnson Johnson, der er en af ​​de dedikerede læsere af denne blog:

God dag
I dit indlæg, Pure Sine Wave Inverter ved hjælp af 4047, i det andet I.c-trin (ic.1) brugte du 100 ohm modstand mellem pin 7 og 6.,
Er det korrekt? Jeg plejer at tro, at en astabel multivibrator, der bruger 555-pin-konfiguration, skal have 100 ohm mellem pin 7 og 6. Også 180k-variablen mellem pin 8 (+) og pin 7. Kontroller pin-forbindelsen og korriger mig pls. Fordi det svinger nogle gange, og det gør det ikke undertiden også. Tak,
Isaac Johnson

Løsning af kredsløbsproblemet:

Efter min mening kan du prøve at forbinde en ekstra 1k-modstand over den 100 ohm ydre ende og pin6 / 2 af IC1 for et bedre svar.

Johnson:

Mange tak for dit svar. Jeg konstruerede faktisk den inverter, du gav i din blog, og det fungerede.

Selvom jeg ikke har et oscilloskop til at observere udgangsbølgeformen, MEN jeg vedder på, at læserne er en god, for det betjente en lysstofrørlampe, hvor enhver modificeret eller PWM-inverter ikke kan tænde.

Se billedet sir. Men min udfordring er nu, når jeg tilføjer belastning, output flimrer nogle gange. Men jeg er glad for, det er en sinusbølge.

En enklere mulighed

Følgende koncept diskuterer en ret enklere metode til at modificere en almindelig firkantbølgeomformer ved hjælp af IC 4047 til en sinusbølgeomformer gennem PWM-teknologi. Ideen blev anmodet om af Mr. Philip

Tekniske specifikationer

Jeg håber, at jeg ikke bliver generet, men jeg har brug for nogle råd med en PWM-styret modificeret sinusbølgeomformer, jeg designer, så jeg vil søge din ekspertudtalelse.

Dette enkle design er foreløbigt, jeg har ikke implementeret det endnu, men jeg vil gerne have, at du ser på det og fortæller mig, hvad du synes.

Jeg vil også have dig til at hjælpe med at besvare nogle spørgsmål, som jeg ikke har været i stand til at finde svar på.

Jeg har taget friheden til at vedhæfte et billede af et kvasi-blokdiagram over mit foreløbige design til din overvejelse.

Hjælp mig venligst. I diagrammet vises IC CD4047 i inverteren er ansvarlig for at generere firkantbølgepulser ved 50Hz, som vil blive brugt til skiftevis at tænde MOSFETS Q1 og Q2.

PWM-kredsløbet vil være baseret på IC NE555, og dets output vil blive anvendt på porten til Q3, så Q3 vil give PWM. Udover dette har jeg to spørgsmål.

For det første, kan jeg bruge firkantede bølger til PWM-impulser? For det andet, hvad er forholdet mellem PWM-frekvens og forsyningsfrekvens? Hvilken PWM-frekvens skal jeg bruge til en 50Hz inverterudgang?

Jeg håber, at dette design er muligt, jeg synes, det er muligt, men jeg vil have din ekspertudtalelse, inden jeg forpligter mig til knappe ressourcer til at implementere designet.

Ser frem til at høre fra dig sir!

Med venlig hilsen Philip

Løsning af kredsløbsanmodningen

Konfigurationen vist i den anden figur fungerer, men kun hvis centerhanen PWM mosfet erstattes med en p-kanal mosfet .

PWM-sektionen skal bygges som forklaret i denne artikel:

PWM omdanner de flade firkantbølger til en modificeret firkantbølge ved at hugge dem i mindre beregnede sektioner, således at den samlede RMS for bølgeformen bliver så tæt som muligt på en faktisk sinus-modstykke, men alligevel opretholder topniveauet lig med den faktiske firkantbølgeindgang . Konceptet kan læres detaljeret her:

Ovenstående transformation hjælper dog ikke med at eliminere harmoniske.

PWM-frekvensen vil altid være i form af hakkede firkantbølger.

PWM-frekvensen er uvæsentlig og kan have en hvilken som helst høj værdi, fortrinsvis i kHz.