Pwm invertora shēma, izmantojot tl494

Invertors ir ķēde, kas pārveido līdzstrāvu (DC) par maiņstrāvu (AC). PWM invertora ir no ķēdes veids, kas izmanto modificētas kvadrātveida viļņi, lai simulētu ietekmi maiņstrāvai (AC), kas ir piemērots darbina lielāko daļu jūsu sadzīves tehniku. Es saku lielāko daļu tāpēc, ka parasti pastāv divu veidu invertori, pirmais tips ir tā sauktais modificētais kvadrātveida viļņu invertors, jo nosaukums norāda, ka izeja ir kvadrātveida, nevis sinusa, nevis tīra sinusa viļņa, tāpēc, ja mēģināt darbināt maiņstrāvas motorus vai TRIACS, tas radīs dažādas problēmas.

Otro tipu sauc par tīru sinusa viļņu invertoru. Tāpēc to bez problēmām var izmantot visu veidu maiņstrāvas ierīcēm. Uzziniet vairāk par dažāda veida invertoriem šeit.

Bet, manuprāt, jums nevajadzētu veidot invertoru kā DIY projektu. Ja jūs jautājat, kāpēc?, Tad brauciet pa !, un šajā projektā es izveidošu vienkāršu modificētu kvadrātveida viļņu PWM invertora shēmu, izmantojot populāro TL494 mikroshēmu, un izskaidrošu šādu invertoru plusi un mīnusi, un beigās, mēs redzēsim, kāpēc neveidot modificētu kvadrātveida viļņu invertora ķēdi kā DIY projektu.

BRĪDINĀJUMS! Šī shēma ir veidota un demonstrēta tikai izglītības nolūkos, un absolūti nav ieteicams veidot un izmantot šāda veida shēmas komerciālām ierīcēm.

UZMANĪBU! Ja veidojat šāda veida ķēdes, lūdzu, esiet īpaši piesardzīgs attiecībā uz augstsprieguma un sprieguma tapām, ko rada ieejas viļņa sinusoidālais raksturs.

Kā darbojas invertors?

Ļoti vienkārša invertora shēmas shēma ir parādīta iepriekš. Pozitīvs spriegums ir savienots ar transformatora vidējo tapu, kas darbojas kā ieeja. Divas pārējās tapas ir savienotas ar MOSFET, kas darbojas kā slēdži.

Tagad, ja mēs iespējojam MOSFET Q1, uzliekot spriegumu vārtu spailē, strāva plūst vienā bultiņas virzienā, kā parādīts attēlā iepriekš. Tādējādi bultiņas virzienā tiks ierosināta arī magnētiskā plūsma, un transformatora kodols nodos magnētisko plūsmu sekundārajā spolē, un mēs izvadē saņemsim 220 V.

Tagad, ja mēs atspējosim MOSFET Q1 un iespējosim MOSFET Q2, strāva plūst bultiņas virzienā, kas parādīts iepriekš redzamajā attēlā, tādējādi mainot magnētiskās plūsmas virzienu kodolā. Uzziniet vairāk par MOSFET darbību šeit.

Tagad mēs visi zinām, ka transformators darbojas ar magnētiskās plūsmas izmaiņām. Tātad, ieslēdzot un izslēdzot gan MOSFET, gan otru apgriežot, un to izdarot 50 reizes sekundē, transformatora serdes iekšpusē radīsies jauka svārstīga magnētiskā plūsma, un mainīgā magnētiskā plūsma izraisīs spriegumu sekundārajā spolē, jo mēs zinām pēc faraday likuma. Un tā darbojas pamata invertors.

Invertora IC TL494

Pirms ķēdes izveidošanas, pamatojoties uz TL494 PWM kontrolieri, uzzināsim, kā darbojas PWM kontrolleris TL494.

TL494 IC ir 8 funkcionālie bloki, kas parādīti un aprakstīti turpmāk.

1. 5-V atsauces regulators

5V iekšējā atsauces regulatora izeja ir REF tapa, kas ir IC pin-14. Atsauces regulators ir paredzēts, lai nodrošinātu stabilu padevi iekšējām shēmām, piemēram, impulsu vadošam flip-flopam, oscilatoram, mirušā laika vadības salīdzinātājam un PWM salīdzinātājam. Regulatoru izmanto arī kļūdu pastiprinātāju darbināšanai, kas ir atbildīgi par izejas kontroli.

Piezīme! Atskaite ir iekšēji ieprogrammēta ar sākotnējo precizitāti ± 5% un saglabā stabilitāti ieejas sprieguma diapazonā no 7 V līdz 40 V. Ja ieejas spriegums ir mazāks par 7 V, regulators piesātinās 1 V robežās no ieejas un to izseko.

2. Oscilators

Oscilators ģenerē un nodrošina zāģa viļņu mirušā laika kontrolierim un PWM salīdzinātājiem dažādiem vadības signāliem.

No oscilatoru biežums var noteikt, izvēloties laika noteikšanas komponentus R T un C T.

Oscilatora frekvenci var aprēķināt pēc šādas formulas

Fosc = 1 / (RT * CT)

Vienkāršības labad esmu izveidojis izklājlapu, pēc kuras jūs ļoti viegli varat aprēķināt biežumu.

Piezīme! Oscilatora frekvence ir vienāda ar izejas frekvenci tikai vienpusējām lietojumprogrammām. Push-pull lietojumprogrammām izejas frekvence ir puse no oscilatora frekvences.

3. Dīkstāves kontroles salīdzinātājs

Mirušais laiks vai vienkārši sakot, ka ārpus laika kontrole nodrošina minimālo beigu laiku vai izslēgto laiku. Neaktīvā laika salīdzinātāja izeja bloķē komutējošos tranzistorus, ja spriegums pie ieejas ir lielāks par oscilatora rampas spriegumu. Sprieguma pievienošana DTC tapai var uzlikt papildu miršanas laiku, tādējādi nodrošinot papildu miršanas laiku no minimālā 3% līdz 100%, jo ieejas spriegums svārstās no 0 līdz 3V. Vienkārši sakot, mēs varam mainīt izejas viļņa Duty ciklu, nepielabojot kļūdu pastiprinātājus.

Piezīme! Iekšējā nobīde 110 mV nodrošina minimālo miršanas laiku 3%, ja mirušā laika vadības ieeja ir iezemēta.

4. Kļūdu pastiprinātāji

Abi pastiprinājuma kļūdu pastiprinātāji saņem novirzi no VI padeves sliedes. Tas pieļauj kopējā režīma ieejas sprieguma diapazonu no –0,3 V līdz 2 V mazāk nekā VI. Abi pastiprinātāji izturas raksturīgi ar viena gala pastiprinātāju, jo katra izeja ir aktīva tikai ar augstu.

5. Izejas vadības ieeja

Izejas vadības ieeja nosaka, vai izejas tranzistori darbojas paralēli vai push-pull režīmā. Savienojot izejas vadības tapu, kas ir tapa-13, ar zemi, izejas tranzistori tiek iestatīti paralēlā darbības režīmā. Bet, savienojot šo tapu ar 5V-REF tapu, izejas tranzistori tiek iestatīti push-pull režīmā.

6. Izejas tranzistori

IC ir divi iekšējie izejas tranzistori, kas ir atvērta kolektora un atvērta emitētāja konfigurācijās, ar kuru palīdzību tas var iegūt vai noslāpēt maksimālo strāvu līdz 200 mA.

Piezīme! Transistoru piesātinājuma spriegums kopējā emitētāja konfigurācijā ir mazāks par 1,3 V un izstarotāja-sekotāja konfigurācijā ir mazāks par 2,5 V.

Iespējas

Pilnīga PWM jaudas vadības shēma
Nepiesaistītas izejas 200 mA izlietnei vai avota strāvai
Output Control atlasa operāciju ar vienu galu vai ar spiedpogu
Iekšējā shēma aizliedz dubulto impulsu jebkurā izvadē
Mainīgs beigu laiks nodrošina kontroli pār kopējo diapazonu
Iekšējais regulators nodrošina stabilu 5-V
Standarta piegāde ar 5% pielaidi
Shēmas arhitektūra ļauj viegli sinhronizēt

Piezīme! Lielākā daļa iekšējās shēmas un operāciju apraksta tiek ņemta no datu lapas un zināmā mērā tiek modificēta, lai labāk izprastu.

Nepieciešamās sastāvdaļas

Sl. Nē	Daļas	Tips	Daudzums
1	TL494	IC	1
2	IRFZ44N	Mosfets	2
3	Skrūvju terminālis	Skrūves spaile 5mmx2	1
4	Skrūvju terminālis	Skrūves spaile 5mmx3	1
5	0.1uF	Kondensators	1
6	50 000, 1%	Rezistors	2
7	560R	Rezistors	2
8	10 tūkstoši, 1%	Rezistors	2
9	150 tūkstoši, 1%	Rezistors	1
10	Apšūts dēlis	Vispārējs 50x 50mm	1
11	PSU siltuma izlietne	Vispārējs	1

TL494 invertora shēmas shēma

TL494CN invertora shēmas uzbūve

Šajā demonstrācijā shēma tiek konstruēta uz pašmāju PCB, izmantojot shematisko un PCB dizaina failus. Lūdzu, ņemiet vērā, ka, ja transformatora izejai ir pievienota liela slodze, caur PCB pēdām plūst milzīgs strāvas daudzums, un pastāv iespēja, ka pēdas izdegs. Tāpēc, lai novērstu PCB pēdu izdegšanu, esmu iekļāvis dažus džemperus, kas palīdz palielināt pašreizējo plūsmu.

Aprēķini

Šai invertora ķēdei, izmantojot TL494, nav daudz teorētisku aprēķinu. Bet ir daži praktiski aprēķini, kurus mēs veiksim ķēdes sekcijas pārbaudē.

Lai aprēķinātu oscilatora frekvenci, var izmantot šādu formulu.

Fosc = 1 / (RT * CT)

Piezīme! Vienkāršības labad tiek dota izklājlapa , ar kuru jūs varat viegli aprēķināt oscilatora frekvenci.

Pārbauda TL494 PWM invertora shēmu

Lai pārbaudītu ķēdi, tiek izmantota šāda iestatīšana.

12V svina-skābes akumulators.
Transformators, kuram ir 6-0-6 un 12-0-12 pieskāriens
100W kvēlspuldze kā slodze
Meco 108B + TRMS multimetrs
Meco 450B + TRMS multimetrs
Hantek 6022BE osciloskops
Un Test-PCB, kurā esmu pievienojis osciloskopa zondes.

MOSFET ievade

Pēc TL494 mikroshēmas iestatīšanas es izmēru PWM ievades signālu uz MOSFET vārtiem, kā redzat zemāk redzamajā attēlā.

Transformatora izejas viļņu forma bez slodzes (lai izmērītu izejas viļņu formu, esmu pievienojis citu sekundāro transformatoru)

Kā redzams iepriekš redzamajā attēlā, sistēma apvelk 12,97 W tukšumu bez jebkādas slodzes.

Tātad no iepriekš minētajiem diviem attēliem mēs ļoti viegli varam aprēķināt invertora efektivitāti.

Efektivitāte ir aptuveni 65%

Kas nav slikti, bet arī nav labi.

Tātad, kā redzat, izejas spriegums samazinās līdz pusei no mūsu komerciālās maiņstrāvas tīkla ieejas.

Par laimi transformators, kuru izmantoju, satur 6-0-6 teipošanu, līdzās 12-0-12 teipošanu.

Tātad, es domāju, kāpēc neizmantot 6-0-6 teipošanu, lai palielinātu izejas spriegumu.

Kā redzams no iepriekš redzamā attēla, enerģijas patēriņš bez slodzes ir 12,536W

Tagad transformatora izejas spriegums ir letālā līmenī

Uzmanību! Esiet īpaši piesardzīgs, strādājot ar augstu spriegumu. Šis sprieguma daudzums noteikti var jūs nogalināt.

Atkal ieejas enerģijas patēriņš, ja 100 W spuldze ir pievienota kā slodze

Šajā brīdī mana multimetra smaili zondes nebija pietiekami, lai izietu caur 10,23A ampēriem strāvu, tāpēc esmu nolēmis ievietot 1,5sqmm vadu tieši multimetra spailēs.

Ieejas enerģijas patēriņš bija 121,94 vati

Atkal izejas enerģijas patēriņš, ja 100 W spuldze ir pievienota kā slodze

Kravas patērētā izejas jauda bija 80,70W. Kā redzat, spuldze spīdēja ļoti spoži, tāpēc es to noliku blakus savam galdam.

Tātad, atkal aprēķinot efektivitāti, tas ir aptuveni 67%

Un tagad miljons dolāru jautājums paliek

Kāpēc NEDARĪT modificētu kvadrātveida viļņu pārveidotāju ķēdi kā DIY projektu?

Tagad, apskatot iepriekš minētos rezultātus, jums jādomā, ka šī shēma ir pietiekami laba, vai ne?

Ļaujiet man jums pateikt, ka tas tā absolūti nav, jo

Pirmkārt, efektivitāte patiešām ir ļoti slikta.

Atkarībā no slodzes, izejas spriegums, tad izejas frekvenci, un formas viļņu izmaiņām, jo nav atgriezeniskās saites frekvence kompensācija, un neviens LC filtru pie izejas uz tīras lietas uz augšu.

Pašlaik es nevaru izmērīt izejas smailes, jo smailes nogalinās manu osciloskopu un pievienoto klēpjdatoru. Un ļaujiet man jums pateikt, ka transformators, protams, rada milzīgus tapas, kurus es zinu, skatoties Afrotechmods video. Tas nozīmē, ka invertora izejas savienošana ar 6-0-6 V spaili sasniedza maksimālo un maksimālo spriegumu virs 1000 V, un tas ir bīstami dzīvībai.

Tagad tikai domāju par elektroenerģiju ir CFL lampa, ar telefona lādētāju, vai 10W spuldzīti ar šo invertoru, tas uzreiz uzspridzināt.

Daudziem modeļiem, kurus esmu atradis internetā, izejā ir augstsprieguma kondensators kā slodze, kas samazina sprieguma svārstības, bet tas arī nedarbosies. Tā kā 1000 V tapas var uzreiz izpūst kondensatorus. Ja to pievienojat klēpjdatora lādētājam vai SMPS ķēdei, iekšpusē esošais metāla oksīda varistors (MOV) uzreiz uzspridzinās.

Un līdz ar to es visu dienu varu turpināt mīnusus.

Tas bija iemesls, kāpēc es neiesaku veidot un strādāt ar šāda veida ķēdēm, jo tas ir neuzticams, neaizsargāts un var jums nodarīt labu. Lai arī iepriekš mēs būvējam invertoru, kas arī nav pietiekami labs praktiskai lietošanai. Tā vietā es jums teikšu tērēt mazliet naudas un nopirkt komerciālu invertoru, kuram ir daudz aizsardzības funkciju.

Papildu uzlabošana

Vienīgais uzlabojums, ko var izdarīt šai ķēdei, ir pilnībā to izmest un modificēt ar tehniku, ko sauc par SPWM (sinusa impulsa platuma modulācija), kā arī pievienot pareizu atgriezeniskās saites frekvences kompensāciju un aizsardzību pret īssavienojumu. Bet tā ir cita projekta tēma, starp citu.

TL494 invertora shēmas lietojumi

Pēc šī visa izlasīšanas, ja domājat par lietojumprogrammām, es ārkārtas situācijās jums pastāstīšu, to var izmantot, lai uzlādētu tālruņa klēpjdatoru un citas lietas.

Es ceru, ka jums patika šis raksts un uzzinājāt kaut ko jaunu. Turpiniet lasīt, turpināt mācīties, turpināt veidot, un es jūs redzēšu nākamajā projektā.