Un circuit inverseur à onde sinusoïdale pure très efficace peut être réalisé en utilisant l'IC 4047 et un couple IC 555 avec quelques autres composants passifs. Apprenons les détails ci-dessous.
Le concept de circuit
Dans le post précédent, nous avons discuté des principaux spécifications et fiche technique de l'IC 4047 où nous avons appris comment le CI pouvait être configuré en un simple circuit inverseur sans impliquer de circuit oscillateur externe.
Dans cet article, nous poursuivons la conception un peu plus loin et apprenons comment elle peut être améliorée en un circuit onduleur à onde sinusoïdale pure en utilisant un couple de CI supplémentaires 555 avec le IC 4047 existant.
La section IC 4047 reste fondamentalement la même et est configurée dans son mode multivibrateur à fonctionnement libre normal avec sa sortie étendue avec l'étage mosfet / transformateur pour la conversion 12V requise vers le secteur CA.
Fonctionnement de l'IC 4047
L'IC 4047 génère les ondes carrées habituelles vers les mosfets connectés créant une sortie secteur au secondaire du transformateur qui se présente également sous la forme d'onde carrée AC.
L'intégration des deux 555 IC à l'étage ci-dessus transforme complètement la sortie en une onde sinusoïdale pure AC. L'explication suivante révèle le secret du fonctionnement de l'IC555 pour ce qui précède.
En se référant au circuit inverseur à onde sinusoïdale pure IC 4047 illustré ci-dessous (conçu par moi), nous pouvons voir deux étages IC 555 identiques, dans lesquels la section gauche fonctionne comme un générateur en dents de scie contrôlé par le courant tandis que la section latérale droite est un générateur PWM contrôlé en courant. .
Le déclenchement des deux circuits intégrés 555 est dérivé de la sortie de l'oscillateur facilement disponible sur la broche n ° 13 de l'IC 4047. Cette fréquence serait de 100 Hz si l'onduleur est prévu pour des opérations à 50 Hz et de 120 Hz pour des applications à 60 Hz.
Utilisation de l'IC 555 pour la génération PWM
La section 555 gauche génère une onde en dents de scie constante à travers son condensateur qui est alimentée à l'entrée de modulation de l'IC2 555 où ce signal en dents de scie est comparé au signal haute fréquence de la broche3 de IC1 555 créant l'équivalent d'onde sinusoïdale pure requise PWM à la broche # 3 sur 555 IC2.
Le PWM ci-dessus est directement appliqué aux portes des mosfets. de sorte que les impulsions carrées générées ici par la broche 10/11 de IC4047 soient hachées et «sculptées» selon les PWM appliqués.
La sortie résultante vers le transformateur provoque également l'augmentation d'une onde sinusoïdale pure à la sortie secondaire CA du transformateur.
La formule de calcul de R1, C1 est donnée dans cet article qui nous renseigne également sur les détails de brochage de l'IC 4047
Pour le NE555, le stade C peut être sélectionné près de 1 uF et R comme 1K.
Forme d'onde de sortie supposée
Plus d'informations sur l'utilisation IC 555 pour générer PWM
Un ajustement RMS pourrait être ajouté à la conception ci-dessus en introduisant un réseau de diviseur de tension de pot sur la broche 5 et l'entrée de source triangulaire, comme indiqué ci-dessous, la conception comprend également des transistors tampons pour améliorer le comportement du mosfet
La conception de l'onduleur à onde sinusoïdale pure ci-dessus a été testée avec succès par M. Arun Dev, qui est l'un des lecteurs avides de ce blog et un amateur d'électronique intense. Les images suivantes envoyées par lui prouvent ses efforts pour la même chose.
Plus de commentaires
Réponse inspirante reçue de M. Arun concernant les résultats de l'onduleur IC 4047 ci-dessus:
Après avoir terminé ce circuit, le résultat était incroyable. J'ai eu la pleine puissance par l'ampoule de 100 W. Je ne pouvais pas en croire mes yeux.
La seule différence que j'avais faite dans cette conception était de remplacer le 180 K dans le second 555 par un potentiomètre de 220 K pour ajuster les fréquences avec précision.
Cette fois, le résultat a été fructueux à tous égards ... En ajustant le pot, je pouvais obtenir une lueur de pleine puissance non perturbante et non scintillante dans l'ampoule, ainsi que le transformateur 230/15 V connecté car la charge donnait une fréquence comprise entre 50 et 60 (disons 52 Hz).
Le potentiomètre a été ajusté doucement pour obtenir une sortie haute fréquence (disons 2 kHz) de la broche n ° 3 du deuxième ic 555. La section CD4047 est mieux calibrée pour obtenir 52 Hz aux deux bornes de sortie ....
Je suis également confronté à un problème simple. J'ai utilisé des mosfets IRF3205 à l'étage de sortie. J'ai oublié de connecter les diodes de sécurité aux bornes de drain de chaque mosfets ...
Donc, quand j'avais essayé de connecter une autre charge (disons un ventilateur de table) en parallèle à la charge donnée (ampoule de 100 W), la lueur de l'ampoule également la vitesse du ventilateur a été un peu réduite et l'un des MOSFET a soufflé à cause de l'absence de diode.
Le circuit onduleur à onde sinusoïdale 4047 ci-dessus a également été essayé avec succès par M. Daniel Adusie (biannz), qui est un visiteur régulier de ce blog, et un passionné d'électronique. Voici les images envoyées par lui vérifiant les résultats:
Sortie d'oscilloscope de forme d'onde en dents de scie
Illumination d'une ampoule de test de 100 watts
Les images suivantes montrent les formes d'onde modifiées à la sortie du transformateur telles que capturées par M. Daniel Adusie après avoir connecté un condensateur de 0,22 uF / 400 V et une charge appropriée.
Les formes d'onde sont quelque peu trapézoïdales et sont bien meilleures qu'une onde carrée qui montre clairement les effets impressionnants du traitement PWM créé par les étages IC555.
Les formes d'onde pourraient probablement être encore plus lissées en ajoutant une inductance avec le condensateur.
Affichage d'une trace d'oscilloscope à onde sinusoïdale proche après filtration PWM
Commentaires intéressants reçus de M. Johnson Isaac, l'un des lecteurs dévoués de ce blog:
bonne journée
Dans votre message, Pure Sine Wave Inverter utilisant 4047, dans le deuxième étage I.c (ic.1), vous avez utilisé une résistance de 100 ohms entre les broches 7 et 6.,
Est-ce exact? J'avais l'habitude de penser qu'un multivibrateur astable utilisant une configuration à 555 broches devrait avoir les 100 ohms entre les broches 7 et 6. En outre, la variable 180k entre la broche 8 (+) et la broche 7. Veuillez vérifier la connexion des broches et me corriger. Parce qu'il oscille parfois et parfois non aussi. Merci,
Isaac Johnson
Résolution du problème du circuit:
À mon avis, pour une meilleure réponse, vous pouvez essayer de connecter une résistance supplémentaire de 1k à l'extrémité extérieure de 100 ohms et à la broche6 / 2 de IC1
Johnson:
Merci beaucoup pour votre réponse. J'ai en fait construit l'onduleur que vous avez donné dans votre blog et cela a fonctionné.
Bien que je n'ai pas d'oscilloscope pour observer la forme d'onde de sortie, MAIS je parie que les lecteurs sont bons parce qu'il a fait fonctionner une lampe à tube fluorescent dans laquelle aucun onduleur modifié ou pwm ne peut s'allumer.
Voir la photo monsieur. Mais mon défi maintenant est que lorsque j'ajoute de la charge, la sortie scintille parfois. Mais je suis heureux que ce soit une onde sinusoïdale.
Des options plus simples
Le concept suivant discute d'une méthode plutôt simple de modification d'un onduleur à onde carrée ordinaire utilisant IC 4047 en un onduleur à onde sinusoïdale grâce à la technologie PWM. L'idée a été demandée par M. Philip
Spécifications techniques
J'espère que je ne vais pas être un problème, mais j'ai besoin de quelques conseils avec un onduleur à onde sinusoïdale modifiée contrôlé par PWM que je conçois donc je veux demander votre avis d'expert.
Ce design simple est provisoire, je ne l'ai pas encore implémenté mais j'aimerais que vous y jetiez un œil et que vous me disiez ce que vous en pensez.
Je veux également que vous aidiez à répondre à certaines questions auxquelles je n'ai pas pu trouver de réponses.
J'ai pris la liberté de joindre une image d'un quasi-schéma de principe de ma conception provisoire pour votre considération.
Sil te plait aide moi. Dans le diagramme, le IC CD4047 dans l'onduleur est responsable de la génération d'impulsions carrées à 50Hz qui seront utilisées pour allumer alternativement les MOSFETS Q1 et Q2.
Le circuit PWM sera basé sur IC NE555 et sa sortie sera appliquée à la porte de Q3 de sorte que Q3 fournira le PWM. En plus de cela, j'ai deux questions.
Tout d'abord, puis-je utiliser des ondes carrées pour les impulsions PWM? Deuxièmement, quelle est la relation entre la fréquence PWM et la fréquence d'alimentation? Quelle fréquence PWM dois-je utiliser pour une sortie d'onduleur de 50 Hz?
J'espère que cette conception est faisable, je pense que c'est faisable, mais je veux votre avis d'expert avant d'engager des ressources limitées pour mettre en œuvre la conception.
Au plaisir de vous entendre monsieur!
Sincèrement, Philip
Résolution de la demande de circuit
La configuration montrée dans la deuxième figure fonctionnerait mais seulement si le mosfet PWM du robinet central est remplacé par un mosfet canal p .
La section PWM doit être créée comme expliqué dans cet article:
Le PWM transforme les ondes carrées plates en une onde carrée modifiée en les coupant en sections calculées plus petites de sorte que le RMS global de la forme d'onde devienne aussi proche que possible d'une contrepartie sinusoïdale réelle, tout en maintenant le niveau de crête égal à l'entrée d'onde carrée réelle . Le concept peut être appris en détail ici:
Cependant, la transformation ci-dessus n'aide pas à éliminer les harmoniques.
La fréquence PWM sera toujours sous la forme d'ondes carrées hachées.
La fréquence PWM est sans importance et peut être de n'importe quelle valeur élevée, de préférence en kHz.
Précédent: Fiche technique IC 4047, brochages, notes d'application Un article: Circuit muet d'amplificateur automatique activé par le son
