6 melhores circuitos do inversor IC 555 explorados

6 melhores circuitos do inversor IC 555 explorados

Os 6 projetos exclusivos abaixo nos explicam como um único multivibrador astável IC 555 comum poderia ser usado efetivamente para fazer um inversor sem envolver etapas complexas.



Sem dúvida, o IC 555 é um IC versátil que tem muitas aplicações no mundo eletrônico. No entanto, quando se trata de inversores, o IC 555 torna-se idealmente adequado para isso.

Neste artigo, discutiremos 5 excelentes circuitos inversores IC 555, de uma variante de onda quadrada simples a projetos de onda senoidal SPWM um pouco mais avançados e, finalmente, um circuito inversor DC para DC pwm baseado em núcleo de ferrite completo. Vamos começar.





A ideia foi solicitada pelo Sr. ningrat_edan.

O Design Básico

Referindo-se ao diagrama mostrado, um único IC 555 pode ser visto configurado em seu modo astável padrão , em que seu pino # 3 é usado como a fonte do oscilador para implementar a função do inversor.



circuito inversor central simples IC 555

NOTA: Substitua o capacitor de 1 nF por um capacitor de 0,47 uF para otimizar 50 Hz na saída . Pode ser polar ou não polar .

Como funciona

O funcionamento deste circuito inversor IC 555 pode ser compreendido com a seguinte análise passo a passo:

O IC 555 é configurado em um modo multivibrador astável, o que permite que seu pino # 3 alterne pulsos altos / baixos contínuos em uma taxa de frequência específica. Esta taxa de frequência depende dos valores dos resistores e do capacitor em seu pino nº 7, pino nº 6, 2 etc.

O pino nº 3 do IC 555 gera a frequência necessária de 50 Hz ou 60 Hz para os MOSFETs.

Como sabemos, os MOSFETs aqui são obrigados a funcionar alternadamente para permitir uma oscilação push-pull no enrolamento de derivação central do transformador conectado.

Portanto, ambas as portas MOSFET não podem ser conectadas ao pino # 3 do IC. Se fizermos isso, os dois MOSFETs conduzirão simultaneamente, fazendo com que os dois enrolamentos primários comutem juntos. Isso causaria dois sinais antifásicos induzidos no secundário causando um curto-circuito da saída CA e haveria uma rede zero CA na saída, e aquecimento do transformador.

Para evitar essa situação, os dois MOSFETs precisam ser operados alternadamente em tandem.

A função de BC547

Para garantir que os MOSFETs sejam alternados na frequência de 50 Hz do pino 3 do IC 555, introduzimos um estágio BC547 para inverter a saída do pino 3 em seu coletor.

Fazendo isso, habilitamos efetivamente o pulso do pino 3 para criar frequências +/- opostas, uma no pino 3 e a outra no coletor do BC547.

Com este arranjo, uma porta MOSFET opera a partir do pino # 3, enquanto a outra MOSFET opera a partir do coletor do BC547.

Isso significa que quando o MOSFET no pino # 3 está LIGADO, o MOSFET no coletor BC547 está DESLIGADO e vice-versa.

Isso efetivamente permite que os MOSFETs alternem para a comutação push pull necessária.

Como funciona o transformador

O funcionamento do transformador neste circuito inversor IC 555 pode ser aprendido a partir da seguinte explicação:

Quando os MOSFETs conduzem alternadamente, a metade do enrolamento relevante é fornecida com a alta corrente da bateria.

A resposta permite que o transformador gere uma comutação push pull em seu enrolamento de derivação central. O efeito disso faz com que a corrente alternada de 50 Hz necessária ou 220 V CA seja induzida através de seu enrolamento secundário

Durante os períodos ON, o respectivo enrolamento armazena energia na forma de energia eletromagnética. Quando os MOSFETs são desligados, o enrolamento relevante retrocede sua energia armazenada no enrolamento principal secundário, induzindo o ciclo de 220 V ou 120 V no lado da saída do transformador.

Isso continua acontecendo alternadamente para os dois enrolamentos primários, causando uma tensão alternada de 220V / 120V no lado secundário.

A importância dos diodos de proteção reversa

Este tipo de topologia de torneira central tem uma desvantagem. Quando a metade do enrolamento primário lança o EMF reverso, isso também está sujeito aos terminais de dreno / fonte do MOSFET.

Isso pode ter um efeito devastador nos MOSFETs se o diodos de proteção reversa não estão incluídos no lado primário do transformador. Mas incluindo esses diodos também significa energia preciosa sendo desviada para o solo, fazendo com que o inversor trabalhe com uma eficiência menor.

Especificações técnicas:

  • Potência da saída : Ilimitado, pode ser entre 100 watts a 5000 watts
  • Transformador : De acordo com a preferência, a potência será de acordo com o requisito de potência de carga de saída
  • Bateria : 12 V e a classificação de Ah deve ser 10 vezes mais do que a corrente selecionada para o transformador.
  • Forma de onda : Onda quadrada
  • Frequência : 50 Hz ou 60 Hz de acordo com o código do país.
  • Voltagem de saída : 220V ou 120V conforme código do país

Como calcular a frequência IC 555

A frequência de Circuito oscilador astável IC 555 é basicamente determinado por uma rede RC (resistor, capacitor) configurada em seu pino nº 7, pino nº 2/6 e aterramento.

Quando o IC 555 é aplicado como um circuito inversor, os valores desses resistores e do capacitor são calculados de forma que o pino # 3 do IC produza uma frequência em torno de 50 Hz ou 60 Hz. 50 Hz é o valor padrão compatível para saída de 220 Vca, enquanto 60 Hz é recomendado para saídas de 120 Vca.

A fórmula para calcular os valores RC em um circuito IC 555 é mostrado abaixo:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C

Onde F é a saída de frequência pretendida, R1 é o resistor que está conectado entre o pino nº 7 e o terra no circuito, enquanto R2 é o resistor entre o pino nº 7 e o pino nº 6/2 do IC. C é o capacitor encontrado entre o pino # 6/2 e o aterramento.

Lembre-se de que F estará em Farads, F estará em Hertz, R estará em Ohms e C estará em microFarads (μF)

Videoclipe:

Imagem da forma de onda:

Imagem de forma de onda do inversor IC 555

Usando BJT em vez de MOSFETs

No diagrama acima, estudamos um inversor baseado em MOSFET com transformador de tap central. O projeto utilizou 4 transistores em todos, o que parece ser um pouco longo e menos econômico.

Para amadores que possam estar interessados ​​em construir um inversor IC 555 usando apenas um par de BJTs de energia, acharão o seguinte circuito muito útil:

Circuito inversor IC 555 usando apenas dois transistores

NOTA: Os transistores são mostrados incorretamente como TIP147, que na verdade são TIP142


ATUALIZAR : Você sabia que você poderia fazer um inversor de onda senoidal modificada simplesmente combinando um IC 555 com IC 4017, consulte o segundo diagrama deste artigo : Recomendado para todos os entusiastas de inversores dedicados


2) Circuito Inversor IC 555 Full Bridge

A ideia apresentada abaixo pode ser considerada como o circuito inversor de ponte completa baseado em IC 555 mais simples que não é apenas simples e barato de construir mas também é significativamente poderoso. A potência do inversor pode ser aumentada para quaisquer limites razoáveis, modificando adequadamente o número de mosfets no estágio de saída.

Como funciona

O circuito de um inversor de energia de ponte completa mais simples explicado requer um único IC 555, alguns mosfets e um transformador de energia como os ingredientes principais.

Como mostrado na figura, o IC 555 foi conectado normalmente na forma de multivibrador astável. Os resistores R1 e R2 decidem o ciclo de trabalho do inversor.

R1 e R2 devem ser ajustados e calculados com precisão para obter um ciclo de trabalho de 50%, caso contrário, a saída do inversor pode gerar uma forma de onda desigual, o que pode levar a uma saída CA desequilibrada, perigosa para os aparelhos e também os mosfets tendem a se dissipar de forma desigual, dando origem a vários problemas no circuito.

O valor de C1 deve ser escolhido de forma que a frequência de saída chegue a cerca de 50 Hz para especificações de 220V e 60 Hz para especificações de 120V.

Os mosfets podem ser quaisquer mosfets de potência, capazes de lidar com grandes correntes, podem ter até 10 amperes ou mais.

Aqui desde o operação é uma ponte completa tipo sem nenhum IC driver de ponte completa, duas baterias são incorporadas em vez de uma para fornecer o potencial de terra para o transformador e para fazer o enrolamento secundário do transformador responder a ambos os ciclos positivos e negativos das operações mosfet.

A ideia foi desenhada por mim, no entanto, ainda não foi testada de forma prática, por isso leve este problema em consideração ao fazê-la.

Presumivelmente, o inversor deve ser capaz de lidar com até 200 watts de potência facilmente com grande eficiência.

A saída será do tipo onda quadrada.

Inversor de ponte completa IC 555 usando 2 baterias

Lista de Peças

  • R1 e R2 = Ver Texto,
  • C1 = Ver texto,
  • C2 = 0,01uF
  • R3 = 470 Ohms, 1 watt,
  • R4, R5 = 100 Ohms,
  • D1, D2 = 1N4148
  • Mosfets = ver texto.
  • Z1 = diodo zener de 5,1 V 1 watt.
  • Transformer = Requisito de energia Asper,
  • B1, B2 = duas baterias de 12 volts, AH será conforme a preferência.
  • IC1 = 555

3) Circuito inversor de onda senoidal pura SPWM IC 555

A onda senoidal pura proposta baseada em IC 555 circuito inversor gera pulsos PWM com espaçamento preciso que imita uma onda senoidal muito próxima e, portanto, pode ser considerada tão boa quanto o design da parte contrária de onda senoidal.

Aqui, usamos dois estágios para criar os pulsos PWM necessários, o estágio compreendendo os ICs 741 e o outro compreendendo o IC 555. Vamos aprender todo o conceito em detalhes.

Como funciona o circuito - O estágio PWM

Opamp TL072 com base em onda quadrada e gerador de modulação de onda triangular para IC 555

O diagrama de circuito pode ser entendido com os seguintes pontos:

Os dois opamps são basicamente dispostos para gerar as tensões de fonte de amostra necessárias para o IC 555.
O par de saídas deste estágio é responsável pela geração de ondas quadradas e ondas triangulares.

O segundo estágio, que é realmente o coração do circuito consiste no IC 555 . Aqui, o IC é conectado em um modo monoestável com as ondas quadradas do estágio opamp aplicadas ao pino de disparo # 2 e as ondas triangulares aplicadas ao pino de tensão de controle # 5.

A entrada de onda quadrada aciona o monoestável para gerar uma cadeia de pulsos na saída, onde o sinal triangular modula a largura dessa saída de pulsos de onda quadrada.

A saída do IC 555 agora segue as 'instruções' do estágio opamp e otimiza sua saída em resposta aos dois sinais de entrada, produzindo o pulsos de PWM equivalentes de seno.

Agora é apenas uma questão de alimentar adequadamente os pulsos PWM para os estágios de saída de um inversor que consiste nos dispositivos de saída, o transformador e a bateria.

Integrando PWM com o estágio de saída

Transistor de potência e estágio de transformador para circuito inversor IC 555 de onda senoidal

A saída PWM acima é aplicada ao estágio de saída, conforme mostrado na figura.

Os transistores T1 e T2 recebem os pulsos do PWM em suas bases e trocam a tensão da bateria no enrolamento do transformador de acordo com os ciclos de trabalho da forma de onda otimizada do PWM.

Os outros dois transistores garantem que a condução de T1 e T2 ocorra em tandem, ou seja, alternadamente, para que a saída do transformador gere um ciclo AC completo com as duas metades dos pulsos PWM.

Imagens de forma de onda:

Forma de onda do inversor de onda senoidal IC 555

(Cortesia: Sr. Robin Peter)

Por favor, veja também Projeto de onda senoidal modificada de 500 VA , desenvolvido por mim.

Lista de peças para o circuito inversor de onda senoidal pura IC 555 acima

  • R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
  • R7 = 8K2,
  • R11, R14, R15, R16 = 1K,
  • R12, R13 = 33 Ohms 5 Watt,
  • R4 = 1M predefinido,
  • R5 = 150 K predefinido,
  • R6 = 1K5
  • C1 = 0,1 uF,
  • C2 = 100 pF,
  • IC1 = TL 072,
  • IC2 = 555,
  • T1, T2 = BDY29,
  • T5, T6 = TIPO 127,
  • T3, T4 = TIP122
  • Transformador = 12 - 0 - 12 V, 200 Watts,
  • Bateria = 12 volts, 100 AH.
  • Pinagem IC 555
Detalhes da pinagem IC 555

Detalhes de pinagem IC TL072

Detalhes de pinagem IC TL072

A forma de onda SPWM significa forma de onda de modulação de largura de pulso de onda senoidal e é aplicada no circuito inversor SPWM discutido usando alguns 555 ICs e um único opamp.

4) Outra versão de onda senoidal usando IC 555

Em um de meus posts anteriores, aprendemos elaboradamente como construir um Circuito gerador SPWM usando um opamp e duas entradas de onda triangular, neste post usamos o mesmo conceito para gerar os SPWMs e também aprender o método de aplicá-lo dentro de um circuito inversor baseado em IC 555.

Circuito inversor pwm de onda senoidal IC 555

Usando IC 555 para o inversor

O diagrama acima mostra todo o projeto do circuito inversor SPWM proposto usando IC 555, onde o IC 555 central e os estágios BJT / mosfet associados formam um circuito inversor de onda quadrada básico.

Nosso objetivo é dividir essas ondas quadradas de 50 Hz na forma de onda SPWM necessária usando um circuito baseado em opamp.

Portanto, configuramos, de acordo com isso, um estágio comparador de opamp simples usando o IC 741, conforme mostrado na seção inferior do diagrama.

Conforme já discutido em nosso artigo SPWM anterior, este opamp precisa de um par de fontes de onda triangular em suas duas entradas na forma de uma onda triangular rápida em seu pino # 3 (entrada não inversora) e uma onda triangular muito mais lenta em seu pino # 2 (inversão de entrada).

Usando IC 741 para o SPWM

Conseguimos o acima usando outro circuito astável IC 555 que pode ser testemunhado na extrema esquerda do diagrama, e o usamos para criar as ondas triangulares rápidas necessárias, que são então aplicadas ao pino # 3 do IC 741.

Para as ondas triangulares lentas, nós simplesmente extraímos o mesmo do IC 555 central, que é ajustado para ciclo de trabalho de 50% e seu capacitor de temporização C é ajustado apropriadamente para obter uma frequência de 50 Hz em seu pino # 3.

Derivar as ondas triangulares lentas da fonte de 50 Hz / 50% garante que o corte dos SPWMs através dos BJTs do buffer está perfeitamente sincronizado com os íons de condução mosfet, e isso por sua vez garante que cada uma das ondas quadradas seja perfeitamente 'esculpida' como de acordo com o SPWM gerado a partir da saída opamp.

A descrição acima explica claramente como fazer um circuito inversor SPWM simples usando IC 555 e IC 741, se você tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para usar a caixa de comentários abaixo para obter respostas imediatas.

5) Inversor IC 555 sem transformador

O projeto mostrado abaixo descreve um circuito inversor IC 555 de ponte completa de 4 canais MOSFET n simples, mas muito eficaz.

Os 12 V DC da bateria são primeiro convertidos em 310 V DC por meio de um módulo conversor de DC para AC pronto para uso.

Este 310 VCC é aplicado ao driver de ponte completa MOSFET para convertê-lo em uma saída de 220 V CA.

Os MOSFETs de 4 N canais são apropriadamente inicializados usando dide individual, capacitor e rede BC547.

O chaveamento de toda a seção da ponte é executado pelo estágio oscilador IC 555. A frequência é cerca de 50 Hz definida pelo pré-ajuste de 50 k no pino # 7 do IC 555.

Circuito inversor IC 555 de ponte completa de 4 canais n

6) Inversor IC 555 com carregador de bateria Arduino automático

Neste 6º projeto de inversor, usamos um contador de décadas de 4017 e um temporizador ne555 Ic para gerar um sinal pwm de onda senoidal para o inversor e um corte automático de bateria alta / baixa baseado em Arduino com alarme.

Por: Ainsworth Lynch

Introdução

Neste circuito, o que realmente acontece é que o 4017 emite um sinal pwm de 2 de seus 4 pinos de saída, que é então cortado e se a filtragem de saída adequada estiver instalada no lado secundário do transformador, ele assume a forma ou próximo o suficiente para a forma de uma onda senoidal real.

O primeiro NE555 alimenta um sinal para o pino 14 do 4017, que é 4 vezes a frequência de saída necessária, uma vez que o 4017 alterna entre suas 4 saídas, em outras palavras, se você precisa de 60 Hz, você precisará fornecer 4 * 60 Hz para o pino 14 de 4017 IC que é 240Hz.

Este circuito tem um recurso de desligamento de sobretensão, um recurso de desligamento de subtensão e um recurso de alarme de bateria fraca, tudo o que é feito por uma plataforma de microcontrolador chamada Arduino que precisa ser programada.

O programa para o Arduino é direto e foi fornecido no final do artigo.

Se você sentir que não será capaz de concluir este projeto com o microcontrolador adicionado, ele pode ser omitido e o circuito funcionará da mesma forma.

Como funcionam os circuitos

Este inversor IC 555 com circuito de desligamento de bateria alta / baixa Arduino pode trabalhar de 12v, 24 e 48v indo para 48v, uma versão apropriada do regulador de tensão teria que ser selecionada e o transformador dimensionado de acordo também.

O Arduino pode ser alimentado com 7 a 12v ou até 5v de um usb, mas para um circuito como este seria bom alimentá-lo com 12v para não haver queda de tensão nos pinos de saída digital que são usados ​​para alimentar um relé que liga o Ic no circuito e também um buzzer para alarme de baixa tensão.

O Arduino será usado para ler as tensões da bateria e só funciona a partir de 5 V DC, então um circuito divisor de tensão é usado. Usei um 100k e um 10k no meu projeto e esses valores são plotados no código que está programado no chip do Arduino para você tem que usar os mesmos valores, a menos que você modifique o código ou escreva um código diferente, o que pode ser feito, pois o Arduino é uma plataforma de código aberto e barato.

A placa Arduino neste projeto também é conectada a um display LCD 16 * 2 para exibir a tensão da bateria.

Abaixo está o esquema do circuito.

Programa para o corte da bateria:

#include
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12)
int analogInput = 0
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text!
float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text!
int value = 0
int battery = 8 // pin controlling relay
int buzzer =7
void setup(){
pinMode(analogInput, INPUT)
pinMode(battery, OUTPUT)
pinMode(buzzer, OUTPUT)
lcd.begin(16, 2)
lcd.print('Battery Voltage')
}
void loop(){
// read the value at analog input
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.09){
vin=0.0//statement to quash undesired reading !
}
if (vin<10.6) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin>14.4) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin<10.9)) {
digitalWrite(buzzer, HIGH)
else {
digitalWrite(buzzer, LOW
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('INPUT V= ')
lcd.print(vin)
delay(500)
}

Para mais informações, sinta-se à vontade para expressar suas dúvidas por meio de comentários.




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