3 circuitos inversores de onda senoidal pura SG3525 de alta potência

A postagem explica 3 circuitos de inversor de 12 V de onda senoidal simples, porém poderosos, usando um único IC SG 3525. O primeiro circuito é equipado com detecção de bateria fraca e recurso de corte e um recurso de regulação automática de tensão de saída.

Este circuito foi solicitado por um dos leitores interessados ​​deste blog. Vamos aprender mais sobre a solicitação e o funcionamento do circuito.

Projeto # 1: Seno Modificado Básico

Em um dos posts anteriores, discuti o pinagem do funcionamento do IC 3525 , usando os dados, projetei o seguinte circuito que, embora seja bastante padrão em sua configuração, inclui um recurso de desligamento de bateria fraca e também um aprimoramento de regulação automática de saída.

A explicação a seguir nos guiará pelas várias etapas do circuito, vamos aprendê-las:

Como pode ser testemunhado no diagrama fornecido, o ICSG3525 é montado em seu modo gerador / oscilador PWM padrão, onde a frequência de oscilação é determinada por C1, R2 e P1.

P1 pode ser ajustado para adquirir frequências precisas de acordo com as especificações exigidas da aplicação.

A faixa de P1 é de 100 Hz a 500 kHz, aqui estamos interessados ​​no valor de 100 Hz que, em última análise, fornece 50 Hz entre as duas saídas nos pinos 11 e 14.

As duas saídas acima oscilam alternadamente de maneira push pull (totem), levando os mosfets conectados à saturação na frequência fixa - 50 Hz.

O mosfets em resposta, 'empurra e puxa a tensão / corrente da bateria através dos dois enrolamentos do transformador que por sua vez gera a rede elétrica CA necessária no enrolamento de saída do transformador.

O pico de voltagem gerado na saída seria algo em torno de 300 Volts, que deve ser ajustado para cerca de 220 V RMS usando um medidor RMS de boa qualidade e ajustando P2.

P2 realmente ajusta a largura dos pulsos no pino # 11 / # 14, o que ajuda a fornecer o RMS necessário na saída.

Este recurso facilita uma forma de onda senoidal modificada controlada por PWM na saída.

Recurso de regulação automática da tensão de saída

Uma vez que o IC facilita uma pinagem de controle PWM, esta pinagem pode ser explorada para permitir uma regulação automática de saída do sistema.

O pino nº 2 é a entrada de detecção do erro interno integrado Opamp, normalmente a tensão neste pino (não inv.) Não deve aumentar acima da marca de 5,1 V por padrão, porque o pino nº 1 inv é fixado em 5,1 V internamente.

Contanto que o pino 2 esteja dentro do limite de tensão especificado, o recurso de correção PWM permanece inativo, no entanto, no momento em que a tensão no pino 2 tende a subir acima de 5,1 V, os pulsos de saída são posteriormente reduzidos em uma tentativa de corrigir e equilibrar o tensão de saída em conformidade.

Um pequeno transformador de detecção TR2 é usado aqui para adquirir uma amostra de tensão da saída, esta tensão é retificada apropriadamente e alimentada ao pino # 2 do IC1.

P3 é definido de forma que a tensão alimentada fique bem abaixo do limite de 5,1 V quando a tensão de saída RMS estiver em torno de 220 V. Isso configura o recurso de regulação automática do circuito.

Agora, se por algum motivo a tensão de saída tende a subir acima do valor definido, o recurso de correção PWM é ativado e a tensão é reduzida.

Idealmente, P3 deve ser definido de forma que a tensão de saída RMS seja fixada em 250V.

Portanto, se a tensão acima cair abaixo de 250 V, a correção PWM tentará puxá-la para cima, e vice-versa, isso ajudará a adquirir uma regulação bidirecional da saída,

Uma investigação cuidadosa mostrará que a inclusão de R3, R4, P2 não tem sentido, eles podem ser removidos do circuito. P3 pode ser usado exclusivamente para obter o controle PWM pretendido na saída.

Recurso de corte de bateria fraca

O outro recurso útil deste circuito é a capacidade de corte de bateria fraca.

Novamente, esta introdução se torna possível devido ao recurso de desligamento integrado do IC SG3525.

O pino nº 10 do IC responderá a um sinal positivo e desligará a saída até que o sinal seja inibido.

Um 741 opamp aqui funciona como o detector de baixa tensão.

P5 deve ser definido de forma que a saída de 741 permaneça em nível lógico baixo, enquanto a tensão da bateria estiver acima do limite de baixa tensão, que pode ser 11,5V. 11V ou 10,5 conforme a preferência do usuário, idealmente não deve ser inferior a 11V.

Depois de definido, se a tensão da bateria tende a ficar abaixo da marca de baixa tensão, a saída do IC torna-se instantaneamente alta, ativando o recurso de desligamento do IC1, inibindo qualquer perda adicional de tensão da bateria.

O resistor de feedback R9 e P4 garante que a posição permaneça travada, mesmo se a tensão da bateria tende a subir de volta para alguns níveis mais altos após a operação de desligamento ser ativada.

Lista de Peças

Todos os resistores são 1/4 watt 1% MFR. salvo indicação em contrário.

• R1, R7 = 22 Ohms
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 Ohms
• R9 = 100K
• C1 = 0,1uF / 50V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100nF
• C6, C7 = 4,7uF / 25V
• P1 = 330K predefinido
• P2 --- P5 = predefinições de 10K
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... corrente conforme o requisito
• TR2 = 0-9V / 100mA Bateria = 12V / 25 a 100 AH

O estágio de bateria fraca no esquema mostrado acima pode ser modificado para uma melhor resposta, conforme mostrado no diagrama a seguir:

Aqui podemos ver que o pino 3 do opamp agora tem sua própria rede de referência usando D6 e R11, e não depende da tensão de referência do pino 16 do IC 3525.

O pino 6 do opamp emprega um diodo zener a fim de interromper quaisquer vazamentos que possam perturbar o pino 10 do SG3525 durante suas operações normais.

R11 = 10K
D6, D7 = diodos zener, 3,3 V, 1/2 watt

Outro projeto com correção automática de feedback de saída

Projeto de circuito # 2:

Na seção acima, aprendemos a versão básica do IC SG3525 projetado para produzir uma saída de onda senoidal modificada quando usado em uma topologia de inversor , e este projeto básico não pode ser aprimorado para produzir uma forma de onda de onda senoidal pura em seu formato típico.

Embora a saída de onda quadrada ou senoidal modificada possa estar OK com sua propriedade RMS e razoavelmente adequada para alimentar a maioria dos equipamentos eletrônicos, ela nunca pode corresponder à qualidade de uma saída de inversor de onda senoidal pura.

Aqui, vamos aprender um método simples que pode ser usado para transformar qualquer circuito inversor SG3525 padrão em uma contraparte de onda senoidal pura.

Para o aprimoramento proposto, o inversor SG3525 básico pode ser qualquer projeto de inversor SG3525 padrão configurado para produzir uma saída PWM modificada. Esta seção não é crucial e qualquer variante preferida pode ser selecionada (você pode encontrar muitas online com pequenas diferenças).

Eu discuti um artigo abrangente sobre como converter um inversor de onda quadrada em um inversor de onda senoidal em uma de minhas postagens anteriores, aqui aplicamos o mesmo princípio para a atualização.

Como a conversão de Squarewave em Sinewave acontece

Você pode estar curioso para saber o que exatamente acontece no processo de conversão que transforma a saída em uma onda senoidal pura adequada para todas as cargas eletrônicas sensíveis.

Isso é feito basicamente otimizando os pulsos de onda quadrada de subida e descida acentuadas em uma forma de onda de subida e descida suave. Isso é executado cortando ou quebrando as ondas quadradas que saem em várias partes uniformes.

Na onda senoidal real, a forma de onda é criada por meio de um padrão exponencial de ascensão e queda, em que a onda senoidal sobe e desce gradualmente no curso de seus ciclos.

Na ideia proposta, a forma de onda não é executada de forma exponencial, em vez disso, as ondas quadradas são cortadas em pedaços que acabam por tomar a forma de uma onda senoidal após alguma filtração.

O 'corte' é feito alimentando um PWM calculado para as portas do FET por meio de um estágio de buffer BJT.

Um projeto de circuito típico para converter a forma de onda SG3525 em uma forma de onda senoidal pura é mostrado abaixo. Este projeto é na verdade um projeto universal que pode ser implementado para atualizar todos os inversores de onda quadrada em inversores de onda senoidal.

Aviso: Se você estiver usando SPWM como entrada, substitua o BC547 inferior por BC557. Os emissores se conectarão ao estágio de buffer, Coletor para Terra, Bases para Entrada SPWM.

Como pode estar no diagrama acima, os dois transistores BC547 inferiores são acionados por uma alimentação ou entrada PWM, o que faz com que eles comutem de acordo com os ciclos de trabalho PWM ON / OFF.

Isso, por sua vez, alterna rapidamente os pulsos de 50 Hz do BC547 / BC557 vindos dos pinos de saída do SG3525.

A operação acima acaba forçando os mosfets também a ligar e desligar várias vezes para cada um dos ciclos de 50/60 Hz e, conseqüentemente, produzir uma forma de onda semelhante na saída do transformador conectado.

De preferência, a frequência de entrada PWM deve ser 4 vezes mais do que a frequência base de 50 ou 60Hz. de modo que cada ciclo de 50/60 Hz seja dividido em 4 ou 5 partes e não mais do que isso, o que poderia dar origem a harmônicos indesejados e aquecimento de mosfet.

Circuito PWM

O feed de entrada PWM para o projeto explicado acima pode ser adquirido usando qualquer design astável IC 555 padrão como mostrado abaixo:

Esta Circuito PWM baseado em IC 555 pode ser usado para alimentar um PWM otimizado nas bases dos transistores BC547 no primeiro projeto, de modo que a saída do circuito inversor SG3525 adquira um valor RMS próximo ao valor RMS da forma de onda senoidal pura da rede.

Usando um SPWM

Embora o conceito explicado acima melhorasse muito a saída modificada de onda quadrada de um circuito inversor SG3525 típico, uma abordagem ainda melhor poderia ser ir para um Circuito gerador SPWM .

Neste conceito, o 'corte' de cada um dos pulsos de onda quadrada é implementado por meio de ciclos de trabalho PWM que variam proporcionalmente, em vez de um ciclo de trabalho fixo.

Eu já discuti como gerar SPWM usando opamp , a mesma teoria pode ser usada para alimentar o estágio do driver de qualquer inversor de onda quadrada.

Um circuito simples para gerar SPWM pode ser visto abaixo:

Usando IC 741 para Processar SPWM

Neste projeto, vemos um opamp IC 741 padrão, cujos pinos de entrada são configurados com um par de fontes de onda triangulares, sendo uma muito mais rápida em frequência do que a outra.

As ondas triangulares poderiam ser fabricadas a partir de um circuito baseado em IC 556 padrão, conectado como um astável e compactador, conforme mostrado abaixo:

A FREQÜÊNCIA DAS ONDAS DO TRIÂNGULO RÁPIDO DEVE ESTAR EM REDOR DE 400 Hz, PODE SER CONFIGURADA AJUSTANDO O PREDEFINIÇÃO DE 50 k OU O VALOR DE CAPACITOR DE 1 nF

A FREQÜÊNCIA DAS ONDAS DO TRIÂNGULO LENTO DEVE SER IGUAL À FREQÜÊNCIA DE SAÍDA DESEJADA DO INVERSOR. PODE SER 50 Hz OU 60 Hz, E IGUAL À FREQUÊNCIA DO PINO # 4 DE SG3525

Como pode ser visto nas duas imagens acima, as ondas triangulares rápidas são obtidas a partir de um astável IC 555 comum.

No entanto, as ondas triangulares lentas são adquiridas através de um IC 555 conectado como um 'gerador de onda quadrada para triângulo'.

As ondas quadradas ou retangulares são adquiridas do pino # 4 do SG3525. Isso é importante porque sincroniza a saída do amplificador operacional 741 perfeitamente com a frequência de 50 Hz do circuito SG3525. Isso, por sua vez, cria conjuntos SPWM dimensionados corretamente nos dois canais MOSFET.

Quando este PWM otimizado é alimentado para o primeiro projeto de circuito, faz com que a saída do transformador produza uma forma de onda senoidal suave e aprimorada, com propriedades muito idênticas a uma forma de onda senoidal CA padrão.

No entanto, mesmo para um SPWM, o valor RMS precisará ser definido corretamente inicialmente para produzir a saída de tensão correta na saída do transformador.

Uma vez implementado, pode-se esperar uma saída equivalente de onda senoidal real de qualquer projeto de inversor SG3525 ou pode ser de qualquer modelo de inversor de onda quadrada.

Se você tiver mais dúvidas sobre o circuito inversor de onda senoidal pura SG3525, fique à vontade para expressá-las através de seus comentários.

ATUALIZAR

Um exemplo de projeto básico de um estágio do oscilador SG3525 pode ser visto abaixo, este projeto pode ser integrado com o estágio BJT / mosfet de onda senoidal PWM explicado acima para obter a versão aprimorada necessária do projeto SG3525:

Diagrama de circuito completo e layout de PCB para o circuito inversor de onda senoidal pura SG3525 proposto.

Cortesia: Ainsworth Lynch

Projeto # 3: circuito inversor de 3kva usando o IC SG3525

Nos parágrafos anteriores, discutimos de forma abrangente sobre como um projeto SG3525 poderia ser convertido em um projeto de onda senoidal eficiente, agora vamos discutir como um circuito inversor simples de 2kva pode ser construído usando o IC SG3525, que pode ser facilmente atualizado para uma onda senoidal de 10kva aumentando o bateria, mosfet e as especificações do transformador.

O circuito básico segue o projeto apresentado pelo Sr. Anas Ahmad.

A explicação sobre o circuito inversor SG3525 2kva proposto pode ser entendida a partir da seguinte discussão:

Olá swagatam, eu construí o seguinte 3kva 24V onda senoidal modificada pelo inversor (eu usei 20 mosfet com resistor conectado a cada um, além disso usei transformador de torneira central e usei SG3525 para oscilador) .. agora eu quero convertê-lo em onda senoidal pura, por favor, como posso fazer isso?

Esquema Básico

A minha resposta:

Olá Anas,

primeiro tente a configuração básica conforme explicado neste artigo do inversor SG3525, se tudo correr bem, depois disso, você pode tentar conectar mais mosfets em paralelo ...

o inversor mostrado no daigrama acima é um projeto básico de onda quadrada, a fim de convertê-lo em onda senoidal, você deve seguir as etapas explicadas abaixo. As extremidades da porta / resistor mosfet devem ser configuradas com um estágio BJT e o 555 IC PWM deve ser conectado conforme indicado no diagrama a seguir:

Em relação à conexão de mosfets paralelos

ok, eu tenho 20 mosfet (10 na derivação A, 10 na derivação B), então devo anexar 2 BJT a cada mosfet, isso é 40 BJT, e da mesma forma devo conectar apenas 2 BJT saindo do PWM em paralelo ao 40 BJT ? Desculpe, sou novato apenas tentando atender.

Responda:
Não, cada junção de emissor do respectivo par de BJT conterá 10 mosfets ... portanto, você precisará de apenas 4 BJTs ao todo ....

Usando BJTs como Buffers

1. ok, se eu puder entender, já que você disse 4 BJTs, 2 na derivação A, 2 na derivação B, ENTÃO mais 2 BJT da saída do PWM, certo?
2. Estou usando uma bateria de 24 volts, espero que não haja nenhuma modificação no terminal coletor BJT da bateria?
3. Tenho que usar o resistor variável do oscilador para controlar a tensão de entrada para o mosfet, mas não sei como vou fazer sobre a tensão que vai para a base do BJT neste caso, o que vou fazer que eu quero acabar explodindo o BJT?

Sim, NPN / PNP BJTs para o estágio de buffer e dois NPN com o driver PWM.
24 V não danificará os buffers BJT, mas certifique-se de usar um 7812 para reduzir para 12 V para os estágios SG3525 e IC 555.

Você pode usar o potenciômetro IC 555 para ajustar a tensão de saída do trafo e configurá-lo para 220V. lembre-se do seu o transformador deve ser classificado como inferior à tensão da bateria para obter a tensão ideal na saída. se a sua bateria for de 24V você pode usar um trafo 18-0-18V.

Lista de Peças

Circuito IC SG3525
todos os resistores 1/4 watt 5% CFR, salvo indicação em contrário
10K - 6nos
150K - 1 não
470 ohm - 1no
predefinições 22K - 1 não
predefinição 47K - 1no
Capacitores
Cerâmica 0,1uF - 1no
IC = SG3525
Estágio Mosfet / BJT
Todos os mosfets - IRF540 ou quaisquer resistores de porta equivalentes - 10 Ohms 1/4 watt (recomendado)
Todos os NPN BJTs são = BC547
Todos os BJTs PNP são = BC557
Os resistores de base são todos 10K - 4nos
Estágio IC 555 PWM
1K = 1no pot 100K - 1no
1N4148 Diodo = 2nos
Capacitores de cerâmica 0,1uF - 1no
Cerâmica 10nF - 1no
Diversos IC 7812 - 1no
Bateria - 12V 0r 24V 100AH ​​Transformer conforme as especificações.

Uma alternativa mais simples