En aquest post es parla de la construcció d’un circuit inversor de 5.000 watts que incorpora un transformador de nucli de ferrita i, per tant, és enormement compacte que els homòlegs convencionals de nucli de ferro.

Diagrama de blocs

Tingueu en compte que podeu convertir aquest inversor de nucli de ferrita a qualsevol potència desitjada, des de 100 watts fins a 5 kva o segons les vostres preferències.

Entendre el diagrama de blocs anterior és bastant senzill:

La CC d’entrada que podria passar mitjançant una bateria de 12V, 24V o 48V o un panell solar s’aplica a un inversor basat en ferrita, que el converteix en una sortida de CA de 220V d’alta freqüència, a uns 50 kHz.

Però com que la freqüència de 50 kHz pot no ser adequada per als nostres electrodomèstics, hem de convertir aquesta CA d’alta freqüència en els 50 Hz / 220 V o 120 V CA / 60 Hz necessaris.

Això s’implementa a través d’una etapa d’inversors de pont H, que converteix aquesta alta freqüència en sortida en la CA de 220V desitjada.

No obstant això, per a això, l'etapa del pont H necessitaria un valor màxim de 220V RMS, que és al voltant dels 310V CC.

Això s’aconsegueix mitjançant una etapa de rectificador de pont, que converteix l’alta freqüència de 220V en 310 V CC.

Finalment, aquesta tensió del bus de 310 V CC es torna a convertir en 220 V 50 Hz mitjançant el pont H.

També podem veure un oscil·lador de 50 Hz alimentat per la mateixa font de CC. Aquest oscil·lador és realment opcional i pot ser necessari per a circuits de pont H que no tinguin el seu propi oscil·lador. Per exemple, si fem servir un pont H basat en transistors, és possible que necessitem aquesta etapa d'oscil·lador per operar els mosfets laterals alt i baix en conseqüència.

ACTUALITZACIÓ: És possible que vulgueu passar directament a la nova versió actualitzada ' DISSENY SIMPLIFICAT ', a la part inferior d'aquest article, que explica una tècnica d'un sol pas per obtenir una sortida d'ona sinusoïdal de 5 kva sense transformador en lloc de passar per un procés complex de dos passos, tal com es discuteix en els conceptes següents:

Un disseny simple d’inversors de ferrita

Abans d’aprendre la versió de 5kva, aquí teniu un disseny de circuits més senzill per als nouvinguts. Aquest circuit no utilitza cap IC de controlador especialitzat, sinó que només funciona amb MOSFETS de canal n i a etapa d’arrencada.

A continuació es pot veure el diagrama complet del circuit:

Especificacions del MOSFET IRF740 de 400 V, 10 amp

En el circuit simple d’inversors de ferrita de 12V a 220V AC, es pot veure un mòdul convertidor de 12V a 310V CC preparat. Això significa que no haureu de fer un transformador complex basat en nucli de ferrita. Per als nous usuaris, aquest disseny pot ser molt beneficiós, ja que poden construir ràpidament aquest inversor sense dependre de càlculs complexos i seleccions de nuclis de ferrita.

Requisits previs de disseny de 5 kva

Primer heu de trobar una font d’alimentació de 60 V CC per alimentar el circuit inversor de 5 kVA proposat. La intenció és dissenyar un inversor de commutació que converteixi el voltatge continu de 60V a un 310V superior a un corrent reduït.

La topologia seguida en aquest escenari és la topologia push-pull que utilitza el transformador en la proporció de 5:18. Per a la regulació de la tensió que pugueu necessitar i el límit de corrent, tots són alimentats per una font de tensió d’entrada. També al mateix ritme, l’inversor agilita el corrent permès.

Quan es tracta d’una font d’entrada de 20A, és possible obtenir 2 - 5A. No obstant això, la tensió de sortida màxima d’aquest inversor de 5kva és d’uns 310V.

Especificacions del transformador de ferrita i del Mosfet

Pel que fa a l'arquitectura, el transformador Tr1 té 5 + 5 girs primaris i 18 per a secundaris. Per canviar, és possible utilitzar 4 + 4 MOSFET (tipus IXFH50N20 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF). També podeu utilitzar MOSFET de qualsevol tensió amb Uds 200V (150V) juntament amb una resistència conductora mínima. la resistència de la porta utilitzada i la seva eficiència en velocitat i capacitat han de ser excel·lents.

La secció de ferrita Tr1 es construeix al voltant de 15x15 mm de ferrita c. L’inductor L1 està dissenyat amb cinc anells de ferro en pols que es poden enrotllar com a cables. Per al nucli d’inductor i altres parts associades, sempre el podeu obtenir des d’inversors antics (56v / 5V) i dins de les seves fases de desconfiança.

Utilització d’un IC de pont complet

Per al circuit integrat es pot desplegar l'IC IR2153. Es podrien veure les sortides de les CI en memòria intermèdia amb etapes BJT. A més, a causa de la gran capacitat de porta implicada, és important utilitzar els buffers en forma de parells complementaris d'amplificadors de potència, un parell de transistors BD139 i BD140 NPN / PNP fan la feina bé.

Un IC alternatiu pot ser SG3525

També podeu provar d’utilitzar altres circuits de control com SG3525 . A més, podeu alterar el voltatge de l'entrada i treballar en connexió directa amb la xarxa elèctrica per tal de provar-la.

La topologia utilitzada en aquest circuit té la facilitat d’aïllament galvànic i la freqüència de funcionament és d’uns 40 kHz. En cas que tingueu previst utilitzar l’inversor per a una operació petita, no refredareu, però assegureu-vos d’afegir un agent de refrigeració mitjançant ventiladors o dissipadors de calor per un funcionament més llarg. La major part de la potència es perd als díodes de sortida i la tensió de Schottky baixa al voltant dels 0,5V.

L'entrada de 60 V es podria adquirir posant en sèrie 5 bateries de 12 V, la qualificació Ah de cada bateria s'ha de classificar en 100 Ah.

FITXA DE DADES IR2153

No utilitzeu BD139 / BD140, sinó BC547 / BC557, per a la fase de control anterior.

Etapa d'alta freqüència 330V

Els 220V obtinguts a la sortida de TR1 al circuit inversor de 5 kva anterior encara no es poden utilitzar per fer funcionar aparells normals, ja que el contingut de CA oscil·laria a la freqüència d’entrada de 40 kHz. a 120V 60Hz CA, caldrien més etapes tal com s’indica a continuació:

En primer lloc, caldrà rectificar / filtrar els 220V 40kHz a través d’un rectificador pont format per díodes de recuperació ràpida amb capacitats d’uns 25 amperis de 300V i condensadors de 10uF / 400V.

Conversió de 330 V CC en 50 Hz 220 V CA.

A continuació, aquesta tensió rectificada que ara es muntaria fins a uns 310V hauria de ser pulsada als 50 o 60 Hz requerits a través d’un altre circuit d’inversors de pont complet, com es mostra a continuació:

Els terminals marcats com a 'càrrega' es podrien utilitzar directament com a sortida final per operar la càrrega desitjada.

Aquí els mosfets podrien ser IRF840 o qualsevol tipus equivalent.

Com enrolar el transformador de ferrita TR1

El transformador TR1 és el dispositiu principal que s’encarrega d’augmentar el voltatge a 220V a 5 kva, ja que es basa en un nucli de ferrita i està construït sobre un parell de nuclis EE de ferrita tal com es detalla a continuació:

Com que la potència implicada és massiva al voltant dels 5kvs, els nuclis E necessiten una mida formidable, es podria provar un nucli E de ferrita tipus E80.

Recordeu que potser haureu d’incorporar més d’un nucli E, pot ser que hi hagi 2 o 3 nuclis E junts, col·locats un al costat de l’altre per aconseguir la potent producció de 5 KVA massiva del conjunt.

Utilitzeu el més gran que pugueu estar disponible i realitzeu els 5 + 5 girs utilitzant 10 números de 20 filferro de coure super esmaltat SWG, en paral·lel.

Després de 5 voltes, atureu el bobinatge primari aïllant la capa amb una cinta aïllant i comenceu les 18 voltes secundàries per sobre d’aquestes 5 voltes primàries. Utilitzeu 5 fils de coure super esmaltat SWG 25 en paral·lel per enrotllar els girs secundaris.

Un cop completades les 18 voltes, finalitzeu-la a través dels cables de sortida de la bobina, aïlleu-la amb cinta adhesiva i enrotlleu-hi els 5 girs primaris restants per completar la construcció TR1 amb nucli de ferrita . No oblideu unir-vos al final dels primers 5 girs amb l’inici de la bobina primària dels 5 primers girs.

“què s'entén per velocitat de deriva? ”

Mètode de muntatge del nucli electrònic

El següent diagrama dóna una idea de com es pot utilitzar més d’un nucli E per implementar el disseny del transformador d’inverter de ferrita de 5 KVA comentat anteriorment:

Nucli de ferrita E80

Opinió del Sr. Sherwin Baptista

Estimats tots,

Al projecte anterior per al transformador, no feia servir cap separador entre les peces del nucli, el circuit funcionava bé amb el trafo cool mentre estava en funcionament. Sempre he preferit un nucli d’EI.

Sempre he rebobinat els tràfics segons les meves dades calculades i després els he utilitzat.

Tant més que el trafo era un nucli EI, separar les peces de ferrita era bastant fàcil que acabar amb un nucli EE.

També vaig intentar obrir trànsits nuclears EE, però, per desgràcia, vaig acabar trencant el nucli mentre el separava.

Mai no podria obrir un nucli EE sense trencar-lo.

Segons les meves troballes, diria poques coses en conclusió:

--- Aquelles fonts d’alimentació amb trànsit central sense espais oberts funcionaven millor. (Estic descrivint el trafo d'una antiga font d'alimentació del PC atx ja que només n'he fet servir. Les fonts d'alimentació del PC no fallen fàcilment a menys que sigui un condensador bufat o alguna cosa més.) ---

--- Aquells subministraments que tenien trànsit amb espaiadors prims sovint es descolorien i fallaven tranquil·lament aviat. (Això ho vaig saber per experiència des que fins ara vaig comprar moltes fonts d'alimentació de segona mà només per estudiar-les) ---

--- Les fonts d’alimentació molt més econòmiques amb marques com CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a totes

Aquests tipus de trànsit de ferrita tenien trossos de paper més gruixuts entre els nuclis i tot fallava malament !!! ---

A FINAL, el trafo bàsic EI35 va funcionar millor (sense mantenir el buit d’aire) en el projecte anterior.

Detalls de la preparació del circuit inversor del nucli de ferrita de 5 kva:

Pas 1:

Utilitzant 5 bateries de plom àcid segellades de 12v 10Ah
Tensió total = 60v Tensió real
= Tensió de càrrega completa de 66 v (13,2 v cada bat)
= 69v Tensió de càrrega de nivell de barrera.

Pas 2:

Després del càlcul de la tensió de la bateria, tenim 66 volts a 10 amperes quan està completament carregada.

A continuació, arriba l'alimentació a ic2153.
El 2153 té un màxim de 15,6 v pinça ZENER entre Vcc i Gnd.
Per tant, fem servir el famós LM317 per subministrar energia regulada de 13 V a la xarxa.

Pas 3:

El regulador lm317 té els següents paquets

LM317LZ --- 1,2-37v 100ma a-92
LM317T --- 1,2-37v 1,5 a 218
LM317AHV --- 1,2-57v 1,5amp a-220

Utilitzem el lm317ahv en què 'A' és el codi del sufix i 'HV' és el paquet d'alta tensió,

ja que el regulador IC anterior pot suportar tensions d'entrada de fins a 60 v i vots de sortida de 57 volts.

Pas 4:

No podem subministrar el 66v directament al paquet lm317ahv, ja que la seva entrada és màxima de 60v.
Per tant, fem servir DIODES per baixar el voltatge de la bateria a un voltatge segur per alimentar el regulador.
Hem de deixar caure uns 10v amb seguretat des de l’entrada màxima del regulador, que és de 60v.
Per tant, 60v-10v = 50v
Ara l’entrada màxima segura al regulador des dels díodes ha de ser de 50 volts.

Pas 5:

Utilitzem el díode 1n4007 normal per baixar el voltatge de la bateria a 50v,
Com que és un díode de silici, la caiguda de tensió de cadascun és d’uns 0,7 volts.
Ara calculem el nombre requerit de díodes que necessitem, cosa que reduiria la tensió de la bateria a 50 volts.
tensió de la bateria = 66v
Voltatge d’entrada calc.max al xip regulador = 50v
Per tant, 66-50 = 16v
Ara, 0,7 *? = 16v
Dividim 16 per 0,7, que és 22,8, és a dir, 23.
Per tant, hem d’incorporar uns 23 díodes, ja que la caiguda total d’aquestes quantitats és de 16,1 v
Ara, el voltatge d’entrada segur calculat al regulador és de 66v - 16,1v, que és de 49,9v appxm. 50v

Pas 6:

Subministrem els 50v al xip regulador i ajustem la sortida a 13v.
Per obtenir més protecció, fem servir comptes de ferrita per cancel·lar qualsevol soroll no desitjat de la tensió de sortida.
El regulador s’ha de muntar sobre un dissipador de calor de mida adequada per mantenir-lo fresc.
El condensador de tàntal connectat al 2153 és un condensador important que garanteix que la regulació obtingui una corrent continu CC.
El seu valor es pot reduir de 47uf a 1uf 25v amb seguretat.

Pas 7:

La resta del circuit obté 66 volts i els punts de càrrega d’alta intensitat del circuit s’han de connectar amb cables pesats.
Per al transformador, el seu principal hauria de ser de 5 + 5 voltes i el secundari de 20 voltes.
La freqüència del 2153 s'ha d'establir a 60 KHz.

Pas 8:

El circuit convertidor de corrent altern a baixa freqüència mitjançant el xip irs2453d s’ha de connectar adequadament, tal com es mostra al diagrama.

Finalment acabat .

Fent una versió de PWM

A la publicació següent es parla d’una altra versió d’un circuit inverter d’ona sinusoïdal de 5 kva PWM que utilitza un transformador compacte de nucli de ferrita. La idea va ser sol·licitada pel senyor Javeed.

Especificacions tècniques

Benvolgut senyor, si us plau, modifiqueu la seva producció amb la font PWM i faciliteu fer servir un disseny tan econòmic i econòmic per a persones necessitades de tot el món com nosaltres? Espero que tingueu en compte la meva sol·licitud. El vostre lector afectuós.

El disseny

A la publicació anterior vaig introduir un circuit inversor de 5 kva basat en nucli de ferrita, però com que és un inversor d’ona quadrada no es pot utilitzar amb diversos equips electrònics i, per tant, la seva aplicació es pot limitar només a les càrregues resistives.

Tanmateix, el mateix disseny es podria convertir en un inversor d’ona sinusoïdal equivalent PWM injectant una alimentació PWM als mosquetets laterals baixos tal com es mostra al següent diagrama:

El pin SD de IC IRS2153 es mostra erròniament connectat amb Ct, assegureu-vos de connectar-lo amb la línia de terra.

Suggeriment: es pot substituir fàcilment l’etapa IRS2153 per IC 4047 etapa , en cas que l'IRS2153 sembli difícil d'obtenir.

Com podem veure al circuit inversor basat en PWM de 5kva anterior, el disseny és exactament similar al nostre circuit inversor original de 5kva anterior, excepte l’etapa d’alimentació de memòria intermèdia PWM indicada amb els mosfets laterals baixos de l’etapa de control del pont H.

La inserció d'alimentació PWM es podria adquirir mitjançant qualsevol estàndard Circuit generador PWM mitjançant IC 555 o utilitzant multivibrador astable transistoritzat.

Per a una replicació PWM més precisa, també es pot optar per un Generador Bubba oscilator PWM per obtenir el PWM amb el disseny d’inversors d’ona sinusoïdal de 5 kva mostrats anteriorment.

Els procediments de construcció per al disseny anterior no són diferents del disseny original, l’única diferència és la integració de les etapes de memòria intermèdia BC547 / BC557 BJT amb els mosquetets laterals baixos de l’etapa IC de pont complet i l’alimentació PWM.

Un altre disseny compacte

Una petita inspecció demostra que en realitat l’etapa superior no necessita ser tan complexa.

El circuit de generador de corrent continu de 310 V es podria construir mitjançant qualsevol altre circuit basat en oscil·ladors alternatius. A continuació es mostra un exemple de disseny on s’utilitza un mitjà pont IC IR2155 com a oscil·lador de manera push pull.

Circuit convertidor de 310 V CC a 220 V CA.

Una vegada més, no hi ha cap disseny específic que pugui ser necessari per a l’etapa del generador de 310V, podeu provar qualsevol altra alternativa segons les vostres preferències, alguns exemples habituals són IC 4047, IC 555, TL494, LM567, etc.

Detalls de l’inductor per al transformador de ferrita de 310V a 220V anterior

bobinatge d’inductor de ferrita per a 330V CC a partir de bateria de 12V

Disseny simplificat

Fins ara, en els dissenys anteriors, hem discutit sobre un inversor sense transformador bastant complex que implicava dos passos elaborats per obtenir la sortida de xarxa de CA final. En aquests passos, la CC de la bateria primer es necessita transformar en una corrent continu de 310 V a través d’un inversor de nucli de ferrita i, a continuació, s’ha de canviar la corrent de 310 V a 220 V RMS mitjançant una xarxa de pont complet de 50 Hz.

Com va suggerir un dels àvids lectors de la secció de comentaris (Sr. Ankur), el procés en dos passos és excessiu i simplement no és necessari. En canvi, la secció de nucli de ferrita es pot modificar adequadament per obtenir l’ona sinusoïdal de 220 V CA necessària, i la secció MOSFET de pont completa es pot eliminar.

La imatge següent mostra una configuració senzilla per executar la tècnica explicada anteriorment:

NOTA: El transformador és un transformador de nucli de ferrita que ha de ser calcular adequadament d

En el disseny anterior, el cable dret IC 555 està connectat per generar senyals oscil·latoris bàsics de 50 Hz per a la commutació MOSFET. També podem veure una etapa d'amplificador operacional, en què aquest senyal s'extreu de la xarxa de temporització RC dels circuits integrats en forma d'ones triangulars de 50 Hz i s'alimenta a una de les seves entrades per comparar el senyal amb una senyal d'ona triangular ràpida d'un altre IC 555 circuit astable. Aquestes ones triangulars ràpides poden tenir una freqüència d'entre 50 i 100 kHz.

L’amplificador operatiu compara els dos senyals per generar una freqüència SPWM modulada equivalent a ona sinusoïdal. Aquest SPWM modulat s’alimenta a les bases dels controladors BJT per canviar els MOSFET a una velocitat SPWM de 50 kHz, modulada a 50 Hz.

Al seu torn, els MOSFEts canvien el transformador de nucli de ferrita connectat amb la mateixa freqüència modulada SPWM per generar la sortida d’ona sinusoïdal pura prevista a la secundària del transformador.

A causa de la commutació d'alta freqüència, aquesta ona sinusoïdal pot estar plena d'harmònics no desitjats, que es filtra i suavitza a través d'un condensador de 3 uF / 400 V per obtenir una sortida d'ona sinusoïdal de CA raonablement neta amb la potència desitjada, en funció del transformador i del especificacions de potència de la bateria.

L'IC 555 del costat dret que genera els senyals portadors de 50 Hz es pot substituir per qualsevol altre IC oscil·lador favorable com IC 4047, etc.

Disseny d’inversors de nucli de ferrita utilitzant un circuit estable de transistors

El següent concepte mostra com es podria construir un inversor senzill amb nucli de ferrita utilitzant un parell de circuits astables basats en transistors normals i un transformador de ferrita.

Aquesta idea va ser sol·licitada per alguns dels seguidors dedicats a aquest bloc, a saber, el Sr. Rashid, el Sr., Sandeep i també alguns lectors més.

Concepte de circuit

Inicialment no vaig poder esbrinar la teoria que hi havia darrere d’aquests inversors compactes que eliminaven completament els voluminosos transformadors de nucli de ferro.

Tanmateix, després d'algunes reflexions, sembla que he aconseguit descobrir el principi molt simple associat al funcionament d'aquests inversors.

Darrerament, els inversors xinesos de tipus compacte s’han convertit en força famosos per les seves mides compactes i elegants que els fan excepcionalment lleugers i, tot i això, enormement eficients amb les seves especificacions de potència.

Inicialment vaig pensar que el concepte era inviable, perquè segons jo, l’ús de petits transformadors de ferrita per a aplicacions d’inversors de baixa freqüència semblava molt impossible.

Els inversors per a ús domèstic requereixen 50/60 Hz i per implementar transformadors de ferrita necessitaríem freqüències molt altes, de manera que la idea semblava molt complicada.

Després d'algunes reflexions, vaig quedar meravellat i content de descobrir una idea senzilla per implementar el disseny. Es tracta de convertir el voltatge de la bateria a 220 o 120 voltatges de xarxa a una freqüència molt alta i canviar la sortida a 50/60 Hz mitjançant una etapa de mosfet push-pull.

Com funciona

Mirant la figura, simplement podem presenciar i esbrinar tota la idea. Aquí el voltatge de la bateria es converteix primer en impulsos PWM d'alta freqüència.

Aquests polsos es descarreguen en un transformador de ferrita intensificat que té la qualificació adequada requerida. Els polsos s'apliquen mitjançant un mosfet de manera que el corrent de la bateria es pugui utilitzar de forma òptima.

El transformador de ferrita augmenta el voltatge a 220V a la sortida. Tanmateix, atès que aquesta tensió té una freqüència d’entre 60 i 100 kHz, no es pot utilitzar directament per fer funcionar els electrodomèstics i, per tant, necessita un processament posterior.

En el següent pas, aquesta tensió es rectifica, es filtra i es converteix a 220 V CC. Aquest corrent continu d’alta tensió es canvia finalment a una freqüència de 50 Hz de manera que es pot utilitzar per fer funcionar els electrodomèstics.

Tingueu en compte que, tot i que el circuit l’he dissenyat exclusivament, no s’ha provat pràcticament, feu-lo sota el vostre propi risc i només si teniu prou confiança en les explicacions donades.

Esquema de connexions

Llista de peces per a circuit inversor de nucli de ferrita compacte de 12V DC a 220V AC.

R3 --- R6 = 470 ohms
R9, R10 = 10.000,
R1, R2, C1, C2 = calcula per generar freqüències de 100 kHz.
R7, R8 = 27K
C3, C4 = 0,47uF
T1 ---- T4 = BC547,
T5 = qualsevol mosfet de canal N de 30V 20Amp,
T6, T7 = qualsevol, 400V, mosfet de 3 amp.
Diodes = recuperació ràpida, tipus alta velocitat.
TR1 = primària, 13V, 10amp, secundària = 250-0-250, 3amp. Transformador de ferrita E-core .... demaneu ajuda a un dissenyador de transformadors i transformadors expert.

A continuació es mostra una versió millorada del disseny anterior. La fase de sortida aquí està optimitzada per obtenir una millor resposta i més potència.