Pwm inverter áramkör a tl494 segítségével

Az inverter egy áramkör, ami átalakítja egyenáramú (DC) a váltóáramú (AC). A PWM inverter olyan áramkör, amely módosított négyzethullámokat használ a váltakozó áram (AC) hatásainak szimulálására, amely alkalmas a legtöbb háztartási készülék áramellátására. A legtöbbet mondom, mert általában kétféle inverter létezik, az első típus az úgynevezett módosított négyzethullámú inverter, mivel a név azt sugallja, hogy a kimenet inkább négyzethullám, mint szinuszhullám, nem pedig tiszta szinuszhullám, ha váltóáramú motorokat vagy TRIACS-ot próbál táplálni, az különböző problémákat okoz.

A második típust tiszta szinusz hullám inverternek nevezzük. Tehát mindenféle váltakozó áramú készülékhez problémamentesen használható. Tudjon meg többet a különböző típusú inverterekről itt.

De véleményem szerint nem szabad invertert építeni barkácsolási projektként. Ha azt kérdezi, miért ?, akkor haladjon tovább !, és ebben a projektben egy egyszerű módosított négyszög hullámú PWM inverter áramkört építek fel a népszerű TL494 chip használatával, és elmagyarázom egy ilyen inverter előnyeit és hátrányait, és a végén, meglátjuk, miért nem lehet módosított négyzethullámú inverter áramkört készíteni DIY projektként.

FIGYELEM! Ezt az áramkört csak oktatási célokra építik és demonstrálják, és egyáltalán nem ajánlott ilyen típusú áramkörök építése és használata kereskedelmi készülékekhez.

VIGYÁZAT! Ha ilyen típusú áramkört készít, kérjük, legyen különösen körültekintő a bemeneti hullám nem szinuszos jellege által generált nagyfeszültségű és feszültséges tüskékkel szemben.

Hogyan működik az inverter?

Az inverter áramkörének egy nagyon vázlatos ábrája látható fent. Pozitív feszültség van csatlakoztatva a transzformátor középső csapjához, amely bemenetként működik. A másik két csap pedig a kapcsolóként működő MOSFET-ekhez kapcsolódik.

Ha engedélyezzük a MOSFET Q1-et, a kapu termináljára feszültséget helyezve az áram a nyíl egyik irányában fog áramlani, ahogy a fenti képen látható. Így egy mágneses fluxust is indukálunk a nyíl irányában, és a transzformátor magja átmegy a mágneses fluxuson a szekunder tekercsben, és 220 V-ot kapunk a kimeneten.

Most, ha letiltjuk a MOSFET Q1-t, és engedélyezzük a MOSFET Q2-t, az áram a fenti képen látható nyíl irányába fog áramolni, ezzel megfordítva a mag mágneses fluxusának irányát. Tudjon meg többet a MOSFET működéséről itt.

Most mindannyian tudjuk, hogy a transzformátor mágneses fluxussal működik. Tehát mind a MOSFET-ek be- és kikapcsolása, az egyik megfordítása a másik felé, és ezt másodpercenként 50-szer megtéve, szépen oszcilláló mágneses fluxust generál a transzformátor magjában, és a változó mágneses fluxus feszültséget indukál a szekunder tekercsben a faraday törvénye alapján tudjuk. És az alapvető inverter így működik.

Inverter IC TL494

Mielőtt felépítenénk az áramkört a TL494 PWM vezérlőn, megismerjük a TL494 PWM vezérlő működését.

A TL494 IC 8 funkcionális blokkkal rendelkezik, amelyeket az alábbiakban mutatunk be és írunk le.

1. 5-V referencia szabályozó

Az 5V-os belső referencia-szabályozó kimenete a REF tű, amely az IC 14-es tűje. A referenciavezérlő stabil belső ellátást biztosít a belső áramkörökhöz, mint például az impulzus-kormányzó flip-flop, az oszcillátor, a holtidő vezérlő komparátor és a PWM komparátor. A szabályozót a kimenet vezérléséért felelős hibaerősítők meghajtására is használják.

Jegyzet! A referencia belsőleg ± 5% -os kezdeti pontossággal van programozva, és fenntartja a stabilitást a 7 V és 40 V közötti bemeneti feszültségtartományban. 7 V-nál kisebb bemeneti feszültség esetén a szabályozó a bemenet 1 V-ján belül telít és követi.

2. Oszcillátor

Az oszcillátor fűrészfog hullámot generál és biztosít a holtidő vezérlőnek és a PWM komparátoroknak a különböző vezérlőjelekhez.

Az oszcillátor frekvenciája az R T és C T időzítő komponensek kiválasztásával állítható be.

Az oszcillátor frekvenciáját az alábbi képlettel lehet kiszámítani

Fosc = 1 / (RT * CT)

Az egyszerűség kedvéért készítettem egy táblázatot, amellyel nagyon egyszerűen kiszámíthatja a frekvenciát.

Jegyzet! Az oszcillátor frekvenciája megegyezik a kimeneti frekvenciával csak egyvégű alkalmazások esetén. Push-pull alkalmazásoknál a kimeneti frekvencia az oszcillátor frekvenciájának a fele.

3. Holtidő ellenőrző összehasonlító

A holtidő, vagy egyszerűen csak az off-time vezérlés jelenti a minimális holt- vagy off-time értéket. A holtidő komparátor kimenete blokkolja a tranzisztorokat, ha a bemenet feszültsége nagyobb, mint az oszcillátor rámpafeszültsége. Feszültség alkalmazása a hibakód tüskéjére további holtidőt szabhat ki, ezáltal további holtidőt biztosítva a minimum 3% és 100% között, mivel a bemeneti feszültség 0 és 3 V között változik. Egyszerű fogalommal megváltoztathatjuk a kimeneti hullám Duty ciklusát anélkül, hogy módosítanánk a hibaerősítőket.

Jegyzet! A 110 mV belső eltolás biztosítja a minimális 3% -os holtidőt a holtidő vezérlő bemenet földelésével.

4. Hibaerősítők

Mindkét nagy nyereségű hibaerősítő megkapja előfeszültségét a VI tápvezetékről. Ez lehetővé teszi, hogy a közös üzemmódú bemeneti feszültségtartomány –0,3 V és 2 V között kisebb legyen, mint VI. Mindkét erősítő jellemzően egy egyvégű egy táperősítőre jellemző, hogy mindegyik kimenet csak magasan aktív.

5. Kimenet-vezérlő bemenet

A kimenet-vezérlő bemenet határozza meg, hogy a kimeneti tranzisztorok párhuzamos vagy push-pull módban működnek-e. A kimeneti vezérlőcsap, amely a 13-as érintkező, földeléssel történő összekapcsolásával a kimeneti tranzisztorokat párhuzamos működési módba állítja. De ha ezt a csapot 5V-REF tűhöz csatlakoztatja, a kimeneti tranzisztorokat push-pull üzemmódba állítja.

6. Kimeneti tranzisztorok

Az IC-nek két belső kimeneti tranzisztora van, amelyek nyitott kollektoros és nyitott emitteres konfigurációkban vannak, és amelyek segítségével legfeljebb 200mA áramot tud forrni vagy elnyelni.

Jegyzet! A tranzisztorok szaturációs feszültsége kisebb, mint 1,3 V a közös-emitter konfigurációban, és kevesebb, mint 2,5 V az emitter-követő konfigurációban.

Jellemzők

• Komplett PWM Power-Control áramkör
• Nincs kimenet 200 mA-es mosogatóhoz vagy forrás áramhoz
• Az Output Control kiválasztja az egy végű vagy a push-pull műveletet
• A belső áramkör bármelyik kimenetnél tiltja a kettős impulzust
• A változó holtidő biztosítja az irányítást a teljes hatótávolság felett
• A belső szabályozó stabil 5-V-ot biztosít
• Referenciaellátás 5% -os tűréssel
• Az áramköri architektúra lehetővé teszi az egyszerű szinkronizálást

Jegyzet! A belső sémák és műveletek leírásának nagy részét az adatlap veszi át, és a jobb megértés érdekében bizonyos mértékig módosítja.

Szükséges alkatrészek

Sl. Nem	Alkatrészek	típus	Mennyiség
1	TL494	IC	1
2	IRFZ44N	Mosfet	2
3	Csavaros terminál	Csavaros kapocs 5mmx2	1
4	Csavaros terminál	Csavaros kapocs 5mmx3	1
5.	0,1 uF	Kondenzátor	1
6.	50 000, 1%	Ellenállás	2
7	560R	Ellenállás	2
8.	10K, 1%	Ellenállás	2
9.	150 000, 1%	Ellenállás	1
10.	Burkolt tábla	Általános 50x 50mm	1
11.	PSU hűtőborda	Generikus	1

TL494 inverter áramkör vázlata

TL494CN inverter áramkör felépítése

Ehhez a bemutatáshoz az áramkört egy házi készítésű NYÁK-ra építik fel, a sematikus és a NYÁK-tervfájlok segítségével. Felhívjuk figyelmét, hogy ha nagy terhelés van csatlakoztatva a transzformátor kimenetéhez, akkor hatalmas áram áramlik át a NYÁK nyomvonalain, és van esély arra, hogy a nyomok kiégjenek. Tehát, hogy megakadályozzuk a NYÁK nyomainak kiégését, felvettem néhány jumpert, amelyek növelik az áramlást.

Számítások

Ehhez az inverter áramkörhöz nincs sok elméleti számítás a TL494 segítségével. De van néhány gyakorlati számítás, amelyet az áramkör szakaszának tesztelésénél fogunk elvégezni.

Az oszcillátor frekvenciájának kiszámításához a következő képlet használható.

Fosc = 1 / (RT * CT)

Jegyzet! Az egyszerűség kedvéért egy táblázatot adunk, amellyel egyszerűen kiszámíthatja az oszcillátor frekvenciáját.

A TL494 PWM inverter áramkörének tesztelése

Az áramkör teszteléséhez a következő beállítást kell használni.

1. 12 V-os ólomakkumulátor.
2. Transzformátor, amelynek 6-0-6 és 12-0-12 csapja van
3. 100 W-os izzólámpa terhelésként
4. Meco 108B + TRMS multiméter
5. Meco 450B + TRMS multiméter
6. Hantek 6022BE oszcilloszkóp
7. És a Test-PCB, amelyhez csatlakoztattam az oszcilloszkóp szondákat.

MOSFET bemenet

A TL494 chip beállítása után megmértem a bemenő PWM jelet a MOSFET kapujához, amint az az alábbi képen látható.

A transzformátor kimeneti hullámalakja terhelés nélkül (a szekunder transzformátort csatlakoztattam a kimeneti hullámforma mérésére)

Amint az a fenti képen látható, a rendszer 12,97 W- os hullámot von körbe terhelés nélkül.

Tehát a fenti két kép alapján könnyen kiszámíthatjuk az inverter hatékonyságát.

A hatékonyság körülbelül 65%

Ami nem rossz, de nem is jó.

Tehát, amint látható, hogy a kimeneti feszültség a kereskedelmi váltóáramú hálózatunk bemenetének felére csökken.

Szerencsére az általam használt transzformátor 6-0-6 szalagot tartalmaz, a 12-0-12 szalag mellett.

Szóval, gondoltam, miért ne használhatnánk a 6-0-6 szalagot a kimeneti feszültség növelésére.

Amint a fenti képen látható, az energiafogyasztás terhelés nélkül 12.536W

Most a transzformátor kimeneti feszültsége halálos szinten van

Vigyázat! Legyen különösen óvatos, ha magas feszültséggel dolgozik. Ez a mennyiségű feszültség biztosan megölhet.

Ismét bemeneti energiafogyasztás, ha 100 W-os izzó terhelésként van csatlakoztatva

Ezen a ponton a multiméterem méretes szondái nem voltak elegendők ahhoz, hogy áthaladjanak 10,23 A-os áramon, ezért úgy döntöttem, hogy 1,5 m2-es huzalt közvetlenül a multiméter sorkapcsaiba helyezek.

A bemeneti energiafogyasztás 121,94 watt volt

Ismét a kimeneti energiafogyasztás, ha 100 W-os izzó terhelésként van csatlakoztatva

A terhelés által fogyasztott kimenő teljesítmény 80,70 W volt. Amint láthatja, a villanykörte nagyon erősen izzott, ezért tettem az asztalom mellé.

Tehát még egyszer, ha kiszámítjuk a hatékonyságot, ez 67% körüli

És most marad a millió dolláros kérdés

Miért NEM csinálhat módosított négyzethullámú inverter áramkört barkácsolási projektként?

Miután megnézte a fenti eredményeket, biztosan arra gondol, hogy ez az áramkör elég jó, igaz?

Hadd mondjam el, hogy ez egyáltalán nem így van, mert

Először is, a hatékonyság valóban nagyon gyenge.

A terheléstől függően a kimeneti feszültség, a kimeneti frekvencia és a hullám alakja megváltozik, mivel nincs visszacsatolási frekvenciakompenzáció és nincs kimeneten LC-szűrő a dolgok tisztításához.

Jelenleg nem tudom mérni a kimeneti tüskéket, mert a tüskék megölik az oszcilloszkópomat és a csatlakoztatott laptopomat. És hadd mondjam el, hogy bizonyára vannak hatalmas tüskék, amelyeket a transzformátor generál, amelyeket ismerek az Afrotechmods videóinak megtekintésével. Ez azt jelenti, hogy az inverter kimenetének a 6-0-6 V-os csatlakozóhoz való csatlakoztatása elérte a csúcs-csúcs feszültséget, amely meghaladja az 1000 V-ot, és ez életveszélyes.

Gondoljon csak egy CFL-lámpa, egy telefon töltő vagy egy 10 W-os izzó bekapcsolására ezzel az inverterrel, és azonnal felrobbant.

Számos olyan tervem, amelyet az interneten találtam, terhelésként nagyfeszültségű kondenzátorral rendelkezik a kimeneten, ami csökkenti a feszültségcsúcsokat, de ez sem fog menni. Mivel az 1000 V-os tüskék azonnal kifújhatják a kondenzátorokat. Ha laptop töltőhöz vagy SMPS áramkörhöz csatlakoztatja, a benne lévő fém-oxid-varisztor (MOV) azonnal felrobbant.

És ezzel egész nap folytathatom a hátrányokat.

Ez az oka annak, hogy nem javaslom az ilyen típusú áramkörök építését és használatát, mivel megbízhatatlan, védtelen és véglegesen árthat Önnek. Bár korábban egy invertert építettünk, amely szintén nem elég jó a gyakorlati alkalmazásokhoz. Ehelyett azt mondom, hogy költsön egy kis pénzt, és vegyen egy kereskedelmi invertert, amely rengeteg védelmi funkcióval rendelkezik.

További fejlesztés

Ennek az áramkörnek az egyetlen javítása az, hogy teljesen kidobja és módosítja az SPWM (szinuszimpulzus-szélesség moduláció) nevű technikával , és megfelelő visszacsatolási frekvenciakompenzációt, rövidzárlat-védelmet és még sok mást ad hozzá. De ez egy másik projekt tárgya, amely egyébként hamarosan érkezik.

A TL494 inverter áramkör alkalmazásai

Miután elolvasta mindezt, ha alkalmazásokra gondol, akkor vészhelyzetekben elmondom, hogy fel lehet használni a laptop laptopjának és egyéb dolgok feltöltésére.

Remélem, tetszett ez a cikk, és valami újat tanult. Olvass tovább, tanulj, építs tovább, és a következő projektben találkozunk.