3 circuits d'inverseur à onde sinusoïdale pure SG3525 haute puissance

Cet article explique 3 circuits onduleurs 12 V à onde sinusoïdale puissants mais simples utilisant un seul IC SG 3525. Le premier circuit est équipé d'une fonction de détection et de coupure de batterie faible et d'une fonction de régulation automatique de la tension de sortie.

Ce circuit a été demandé par l'un des lecteurs intéressés de ce blog. Apprenons-en plus sur la demande et le fonctionnement du circuit.

Conception n ° 1: sinus modifié de base

Dans l'un des articles précédents, j'ai discuté de la brochage du fonctionnement de l'IC 3525 , en utilisant les données, j'ai conçu le circuit suivant qui est bien que tout à fait standard dans sa configuration, comprend une fonction d'arrêt de batterie faible et également une amélioration de la régulation automatique de la sortie.

L'explication suivante nous guidera à travers les différentes étapes du circuit, apprenons-les:

Comme on peut le voir dans le diagramme donné, l'ICSG3525 est monté dans son mode générateur / oscillateur PWM standard où la fréquence d'oscillation est déterminée par C1, R2 et P1.

P1 peut être ajusté pour acquérir des fréquences précises selon les spécifications requises de l'application.

La plage de P1 est de 100 Hz à 500 kHz, nous nous intéressons ici à la valeur de 100 Hz qui fournit finalement un 50 Hz sur les deux sorties à la broche # 11 et à la broche # 14.

Les deux sorties ci-dessus oscillent en alternance de manière push pull (totem), entraînant les mosfets connectés en saturation à la fréquence fixe - 50 Hz.

Les mosfets en réponse, «poussent et tirent la tension / le courant de la batterie à travers les deux enroulements du transformateur qui à son tour génère le courant alternatif secteur requis à l'enroulement de sortie du transformateur.

La tension de crête générée à la sortie serait n'importe où autour de 300 volts qui doit être ajustée à environ 220 V RMS en utilisant un compteur RMS de bonne qualité et en ajustant P2.

P2 ajuste en fait la largeur des impulsions à la broche # 11 / # 14, ce qui aide à fournir le RMS requis à la sortie.

Cette fonction facilite une forme d'onde sinusoïdale modifiée contrôlée par PWM à la sortie.

Fonction de régulation automatique de la tension de sortie

Etant donné que le CI facilite un brochage de commande PWM, ce brochage peut être exploité pour permettre une régulation automatique de la sortie du système.

La broche n ° 2 est l'entrée de détection de l'erreur interne intégrée Opamp, normalement la tension à cette broche (non inv.) Ne doit pas augmenter au-dessus de la marque 5.1V par défaut, car la broche inv n ° 1 est fixée à 5,1V en interne.

Tant que la broche n ° 2 est dans la limite de tension spécifiée, la fonction de correction PWM reste inactive, mais au moment où la tension à la broche n ° 2 tend à augmenter au-dessus de 5,1 V, les impulsions de sortie sont ensuite réduites dans une tentative de corriger et d'équilibrer le tension de sortie en conséquence.

Un petit transformateur de détection TR2 est utilisé ici pour acquérir une tension d'échantillon de la sortie, cette tension est redressée de manière appropriée et envoyée à la broche n ° 2 de IC1.

P3 est réglé de telle sorte que la tension d'alimentation reste bien en dessous de la limite de 5,1 V lorsque la tension de sortie RMS est d'environ 220 V. Cela met en place la fonction de régulation automatique du circuit.

Maintenant, si pour une raison quelconque la tension de sortie a tendance à dépasser la valeur définie, la fonction de correction PWM s'active et la tension est réduite.

Idéalement, P3 doit être réglé de telle sorte que la tension de sortie RMS soit fixée à 250V.

Donc, si la tension ci-dessus tombe en dessous de 250V, la correction PWM tentera de la tirer vers le haut, et vice versa, cela aidera à acquérir une régulation bidirectionnelle de la sortie,

Une enquête minutieuse montrera que l'inclusion de R3, R4, P2 n'a pas de sens, ceux-ci peuvent être supprimés du circuit. P3 peut être utilisé uniquement pour obtenir le contrôle PWM prévu à la sortie.

Fonction de coupure de batterie faible

L'autre caractéristique pratique de ce circuit est la capacité de coupure de batterie faible.

Là encore, cette introduction devient possible grâce à la fonction d'arrêt intégrée de l'IC SG3525.

La broche n ° 10 du CI répondra à un signal positif et arrêtera la sortie jusqu'à ce que le signal soit inhibé.

Un opamp 741 fonctionne ici comme le détecteur de basse tension.

P5 doit être réglé de telle sorte que la sortie de 741 reste au niveau logique bas tant que la tension de la batterie est au-dessus du seuil de basse tension, cela peut être de 11,5 V. 11V ou 10,5 selon les préférences de l'utilisateur, idéalement, il ne devrait pas être inférieur à 11V.

Une fois que cela est défini, si la tension de la batterie a tendance à descendre en dessous du repère de basse tension, la sortie du circuit intégré devient instantanément élevée, activant la fonction d'arrêt de IC1, empêchant toute perte supplémentaire de tension de la batterie.

La résistance de rétroaction R9 et P4 s'assure que la position reste verrouillée même si la tension de la batterie a tendance à remonter à des niveaux plus élevés après l'activation de l'opération d'arrêt.

Liste des pièces

Toutes les résistances sont de 1/4 watt 1% MFR. sauf indication contraire.

• R1, R7 = 22 Ohms
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 Ohms
• R9 = 100 000
• C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100 nF
• C6, C7 = 4,7 uF / 25 V
• P1 = 330K préréglé
• P2 --- P5 = 10K préréglages
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... courant selon les besoins
• TR2 = 0-9V / 100mA Batterie = 12V / 25 à 100 AH

L'étape opamp de batterie faible dans le schéma ci-dessus peut être modifiée pour une meilleure réponse comme indiqué dans le schéma suivant:

Ici, nous pouvons voir que la broche3 de l'amplificateur opérationnel a maintenant son propre réseau de référence utilisant D6 et R11, et ne dépend pas de la tension de référence de la broche 16 de l'IC 3525.

La broche 6 de l'amplificateur opérationnel utilise une diode Zener afin d'arrêter les fuites qui pourraient perturber la broche 10 du SG3525 pendant ses opérations normales.

R11 = 10 000
D6, D7 = diodes Zener, 3,3 V, 1/2 watt

Une autre conception avec correction automatique du retour de sortie

Conception de circuit n ° 2:

Dans la section ci-dessus, nous avons appris la version de base de l'IC SG3525 conçue pour produire une sortie sinusoïdale modifiée lorsqu'elle est utilisée dans une topologie d'onduleur , et cette conception de base ne peut pas être améliorée pour produire une forme d'onde sinusoïdale pure dans son format typique.

Bien que la sortie à onde carrée ou sinusoïdale modifiée puisse être correcte avec sa propriété RMS et raisonnablement appropriée pour alimenter la plupart des équipements électroniques, elle ne peut jamais égaler la qualité d'une sortie d'inverseur à onde sinusoïdale pure.

Ici, nous allons apprendre une méthode simple qui pourrait être utilisée pour améliorer tout circuit onduleur SG3525 standard en un homologue à onde sinusoïdale pure.

Pour l'amélioration proposée, l'onduleur SG3525 de base pourrait être n'importe quelle conception d'onduleur SG3525 standard configurée pour produire une sortie PWM modifiée. Cette section n'est pas cruciale et n'importe quelle variante préférée peut être sélectionnée (vous pouvez en trouver beaucoup en ligne avec des différences mineures).

J'ai discuté d'un article complet concernant comment convertir un onduleur carré en onduleur sinusoïdal dans l'un de mes articles précédents, nous appliquons ici le même principe pour la mise à niveau.

Comment se déroule la conversion de Squarewave à Sinewave

Vous pourriez être curieux de savoir ce qui se passe exactement dans le processus de conversion qui transforme la sortie en une onde sinusoïdale pure adaptée à toutes les charges électroniques sensibles.

Cela se fait essentiellement en optimisant les impulsions d'onde carrée montantes et descendantes brusques en une forme d'onde légèrement montante et descendante. Ceci est exécuté en hachant ou en cassant les ondes carrées sortantes en un certain nombre de pièces uniformes.

Dans l'onde sinusoïdale réelle, la forme d'onde est créée par un modèle de montée et de descente exponentielle où l'onde sinusoïdale monte et descend progressivement au cours de ses cycles.

Dans l'idée proposée, la forme d'onde n'est pas exécutée de manière exponentielle, mais plutôt les ondes carrées sont coupées en morceaux qui prennent finalement la forme d'une onde sinusoïdale après une certaine filtration.

Le «hachage» est effectué en alimentant un PWM calculé aux portes du FET via un étage tampon BJT.

Une conception de circuit typique pour convertir la forme d'onde SG3525 en une forme d'onde sinusoïdale pure est illustrée ci-dessous. Cette conception est en fait une conception universelle qui peut être mise en œuvre pour mettre à niveau tous les onduleurs carrés en onduleurs sinusoïdaux.

Avertissement: Si vous utilisez SPWM comme entrée, remplacez le BC547 inférieur par BC557. Les émetteurs se connecteront à l'étage tampon, collecteur à la terre, bases à l'entrée SPWM.

Comme cela peut être dans le diagramme ci-dessus, les deux transistors BC547 inférieurs sont déclenchés par une alimentation ou une entrée PWM, ce qui les amène à commuter selon les cycles de fonctionnement ON / OFF PWM.

Ceci à son tour commute rapidement les impulsions 50Hz du BC547 / BC557 provenant des broches de sortie SG3525.

L'opération ci-dessus force finalement les mosfets à s'allumer et à s'éteindre un certain nombre de fois pour chacun des cycles 50 / 60Hz et par conséquent à produire une forme d'onde similaire à la sortie du transformateur connecté.

De préférence, la fréquence d'entrée PWM doit être 4 fois supérieure à la fréquence de base 50 ou 60 Hz. de sorte que chaque cycle 50 / 60Hz soit divisé en 4 ou 5 morceaux et pas plus que cela, ce qui pourrait autrement donner lieu à des harmoniques indésirables et à un échauffement de mosfet.

Circuit PWM

Le flux d'entrée PWM pour la conception expliquée ci-dessus peut être acquis en utilisant n'importe quel conception standard IC 555 astable comme indiqué ci-dessous:

Cette Circuit PWM basé sur IC 555 peut être utilisé pour alimenter un PWM optimisé aux bases des transistors BC547 dans la première conception de sorte que la sortie du circuit onduleur SG3525 acquière une valeur RMS proche de la valeur RMS de la forme d'onde sinusoïdale pure du secteur.

Utilisation d'un SPWM

Bien que le concept expliqué ci-dessus améliorerait considérablement la sortie modifiée en onde carrée d'un circuit onduleur SG3525 typique, une approche encore meilleure pourrait être d'opter pour un Circuit générateur SPWM .

Dans ce concept, le «découpage» de chacune des impulsions d'onde carrée est mis en œuvre à travers un cycle de service PWM variant proportionnellement plutôt qu'un cycle de service fixe.

J'ai déjà discuté comment générer SPWM en utilisant opamp , la même théorie peut être utilisée pour alimenter l'étage de commande de tout onduleur carré.

Un circuit simple pour générer SPWM peut être vu ci-dessous:

Utilisation de l'IC 741 pour traiter SPWM

Dans cette conception, nous voyons un amplificateur opérationnel IC 741 standard dont les broches d'entrée sont configurées avec deux sources d'ondes triangulaires, l'une étant beaucoup plus rapide en fréquence que l'autre.

Les ondes triangulaires pourraient être fabriquées à partir d'un circuit basé sur IC 556 standard, câblé comme un compacteur et astable, comme indiqué ci-dessous:

LA FRÉQUENCE DES ONDES TRIANGULAIRES RAPIDES DOIT ÊTRE ENVIRON 400 Hz, PEUT ÊTRE RÉGLÉE EN RÉGLANT LE PRÉRÉGLAGE DE 50 k, OU LA VALEUR DU CONDENSATEUR 1 nF

LA FRÉQUENCE DES ONDES DU TRIANGLE LENT DOIT ÊTRE ÉGALE À LA FRÉQUENCE DE SORTIE DÉSIRÉE DE L'ONDULEUR. CELA PEUT ÊTRE 50 Hz OU 60 Hz, ET ÉGAL À LA FRÉQUENCE DE LA BROCHE 4 DU SG3525

Comme on peut le voir sur les deux images ci-dessus, les ondes triangulaires rapides sont obtenues à partir d'un IC 555 astable ordinaire.

Cependant, les ondes triangulaires lentes sont acquises via un IC 555 câblé comme un «générateur d'ondes carrées à triangles».

Les ondes carrées ou les ondes rectangulaires sont acquises à partir de la broche # 4 du SG3525. Ceci est important car il synchronise parfaitement la sortie de l'ampli op 741 avec la fréquence 50 Hz du circuit SG3525. Cela crée à son tour des ensembles SPWM correctement dimensionnés sur les deux canaux MOSFET.

Lorsque cette PWM optimisée est appliquée à la première conception de circuit, la sortie du transformateur produit une forme d'onde sinusoïdale améliorée et douce ayant des propriétés très identiques à une forme d'onde sinusoïdale standard du secteur CA.

Cependant, même pour un SPWM, la valeur RMS devra être correctement réglée initialement afin de produire la sortie de tension correcte à la sortie du transformateur.

Une fois implémenté, on peut s'attendre à une sortie équivalente à une onde sinusoïdale réelle de toute conception d'onduleur SG3525 ou peut provenir de n'importe quel modèle d'onduleur à onde carrée.

Si vous avez plus de doutes concernant le circuit onduleur à onde sinusoïdale pure SG3525, vous pouvez les exprimer à travers vos commentaires.

METTRE À JOUR

Un exemple de conception de base d'un étage d'oscillateur SG3525 peut être vu ci-dessous, cette conception peut être intégrée à l'étape BJT / mosfet à onde sinusoïdale PWM expliquée ci-dessus pour obtenir la version améliorée requise de la conception SG3525:

Schéma de circuit complet et schéma de circuit imprimé pour le circuit inverseur à onde sinusoïdale pure SG3525 proposé.

Gracieuseté: Ainsworth Lynch

Conception n ° 3: circuit d'inverseur 3kva utilisant l'IC SG3525

Dans les paragraphes précédents, nous avons discuté en détail de la façon dont une conception SG3525 pourrait être convertie en une conception à onde sinusoïdale efficace, examinons maintenant comment un simple circuit onduleur 2kva peut être construit à l'aide de l'IC SG3525, qui peut être facilement mis à niveau vers une onde sinusoïdale 10kva en augmentant le batterie, mosfet et les spécifications du transformateur.

Le circuit de base est conforme à la conception soumise par M. Anas Ahmad.

L'explication concernant le circuit onduleur SG3525 2kva proposé peut être comprise à partir de la discussion suivante:

bonjour swagatam, j'ai construit le 3kva 24V suivant onde sinusoïdale modifiée par onduleur (J'ai utilisé 20 mosfet avec une résistance attachée à chacun, de plus j'ai utilisé un transformateur de prise centrale et j'ai utilisé SG3525 pour l'oscillateur) .. maintenant je veux le convertir en onde sinusoïdale pure, s'il vous plaît comment puis-je faire cela?

Schéma de base

Ma réponse:

Bonjour Anas,

essayez d'abord la configuration de base comme expliqué dans cet article sur l'onduleur SG3525, si tout se passe bien, après cela, vous pouvez essayer de connecter plus de mosfets en parallèle .....

l'onduleur illustré dans le daigram ci-dessus est une conception d'onde carrée de base, afin de le convertir en onde sinusoïdale, vous devez suivre les étapes expliquées ci-dessous.Les extrémités de la porte / résistance mosfet doivent être configurées avec un étage BJT et le 555 IC PWM doit être connecté comme indiqué dans le schéma suivant:

Concernant la connexion de mosfets parallèles

ok, j'ai 20 mosfet (10 sur le plomb A, 10 sur le fil B), donc je dois attacher 2 BJT à chaque mosfet, c'est 40 BJT, et de même je ne dois connecter que 2 BJT sortant de PWM en parallèle au 40 BJT ? Désolé, je suis novice en train d'essayer de décrocher.

Répondre:
Non, chaque jonction d'émetteur de la paire BJT respective contiendra 10 mosfets ... donc vous n'aurez besoin que de 4 BJT en tout ....

Utilisation des BJT comme tampons

1. ok si je peux vous avoir raison, puisque vous avez dit 4 BJT, 2 sur le fil A, 2 sur le fil B, PUIS un autre 2 BJT de la sortie de PWM, non?
2. J'utilise une batterie de 24 volts, j'espère qu'aucune modification n'est apportée à la borne du collecteur BJT de la batterie?
3. Je dois utiliser une résistance variable de l'oscillateur pour contrôler la tension d'entrée du mosfet, mais je ne sais pas comment je vais gérer la tension qui ira à la base du BJT dans ce cas, que vais-je faire que je veux finir par faire sauter le BJT?

Oui, des BJT NPN / PNP pour l'étage tampon et deux NPN avec le pilote PWM.
24V n'endommagera pas les tampons BJT, mais assurez-vous d'utiliser un 7812 pour l'avoir réduit à 12 V pour les étages SG3525 et IC 555.

Vous pouvez utiliser le potentiomètre IC 555 pour régler la tension de sortie du trafo et la régler sur 220V. souviens-toi de ton le transformateur doit avoir une valeur nominale inférieure à la tension de la batterie pour obtenir une tension optimale en sortie. si votre batterie est de 24V, vous pouvez utiliser un trafo 18-0-18V.

Liste des pièces

Circuit IC SG3525
toutes les résistances 1/4 watt 5% CFR sauf indication contraire
10K - 6nos
150K - 1no
470 ohms - 1 no
préréglages 22K - 1no
préréglé 47K - 1no
Condensateurs
0.1uF Céramique - 1no
IC = SG3525
Scène Mosfet / BJT
Tous les mosfets - IRF540 ou tout autre équivalent Gate résistances - 10 Ohms 1/4 watt (recommandé)
Tous les BJT NPN sont = BC547
Tous les PNP BJT sont = BC557
Les résistances de base sont toutes 10K - 4nos
Étape IC 555 PWM
1K = 1 pas de pot 100K - 1 pas
Diode 1N4148 = 2nos
Condensateurs 0.1uF Ceramic - 1no
Céramique 10nF - 1no
Divers IC 7812 - 1no
Batterie - Transformateur 12V 0r 24V 100AH ​​selon les spécifications.

Une alternative plus simple