Litar Penyongsang Gelombang Sinus Bertingkat 5 Bertingkat

Dalam artikel ini kita belajar bagaimana membuat litar penyongsang bertingkat bertingkat (5 langkah) menggunakan konsep yang sangat sederhana yang dikembangkan oleh saya. Mari ketahui lebih lanjut mengenai perinciannya.

Konsep Litar

Dalam laman web ini setakat ini saya telah mengembangkan, merancang dan memperkenalkan banyak litar penyongsang gelombang sinus menggunakan konsep langsung dan komponen biasa seperti IC 555, yang kebetulan lebih berorientasikan hasil dan bukannya kompleks dan penuh dengan teori.

Saya telah menjelaskan betapa ringkasnya a penguat audio berkuasa tinggi boleh ditukar menjadi penyongsang gelombang sinus tulen , dan saya juga telah membuat liputan secara komprehensif mengenai inveter gelombang sinus menggunakan konsep SPWM

Kami juga telah belajar melalui laman web ini mengenai bagaimana menukar mana-mana penyongsang persegi menjadi penyongsang gelombang sinus tulen reka bentuk.

Menilai litar penyongsang gelombang sinus di atas menggunakan PWM setara sinus, kami memahami bahawa bentuk gelombang SPWM tidak secara langsung sesuai atau bertepatan dengan bentuk gelombang sinusoidal yang sebenarnya, sebaliknya ini melaksanakan kesan atau hasil gelombang sinus dengan menafsirkan nilai RMS dari gelombang sinus yang sebenarnya. AC.

Walaupun SPWM dapat dianggap sebagai cara yang efektif untuk meniru dan menerapkan gelombang sinus yang cukup murni, kenyataan bahawa ia tidak meniru atau bertepatan dengan gelombang sinus yang sebenarnya menjadikan konsep ini sedikit tidak canggih, terutama jika dibandingkan dengan penyongsang gelombang sinus bertingkat 5 Tingkat konsep.

Kita dapat membandingkan dan menganalisis dua jenis konsep simulasi gelombang sinus dengan merujuk kepada gambar berikut:

Imej Bentuk Gelombang Bertingkat Bertingkat

Kita dapat melihat dengan jelas bahawa konsep bertingkat 5 langkah bertingkat menghasilkan simulasi gelombang sinus yang lebih jelas dan berkesan daripada konsep SPWM yang hanya bergantung pada memadankan nilai RMS dengan magnitud gelombang sinus yang asal.

Merancang penyongsang gelombang sinus Cascaded 5 Tingkat konvensional boleh menjadi agak rumit, tetapi konsep yang dijelaskan di sini menjadikan pelaksanaannya lebih mudah dan menggunakan komponen biasa.

Rajah Litar

CATATAN: Sila tambahkan kapasitor 1uF / 25 di pin # 15 dan pin # 16 garis IC, jika tidak, urutan tidak akan dimulakan.
Merujuk pada gambar di atas, kita dapat melihat bagaimana konsep penyongsang bertingkat 5 dapat dilaksanakan secara praktikal hanya dengan menggunakan transformer muti-tap, beberapa 4017 IC dan 18 BJT kuasa, yang dapat diganti dengan mudah dengan mosfet jika diperlukan.

Di sini beberapa 4017 IC yang merupakan cip pembahagi kaunter 10 peringkat Johnson, dilancarkan untuk menghasilkan logik yang berjalan secara berurutan atau mengejar ketinggian melintasi pin IC yang ditunjukkan.

Operasi Litar

Logik yang berjalan secara berurutan ini digunakan untuk memicu BJT daya yang disambungkan dalam urutan yang sama yang seterusnya menukar penggulungan pengubah mengikut urutan yang menyebabkan pengubah menghasilkan bentuk gelombang sepadan sinus lata.

Transformer membentuk jantung litar dan menggunakan primer yang cedera khas dengan 11 ketukan. Ketukan ini hanya diekstrak secara seragam dari satu penggulungan yang dikira panjang.

BJT yang dikaitkan dengan salah satu IC menukar salah satu bahagian transformer melalui 5 ketukan yang memungkinkan penjanaan 5 tahap tahap, yang membentuk satu setengah kitaran bentuk gelombang AC, sementara BJT yang terkait dengan IC lain melakukan fungsi yang serupa untuk membentuk naikkan kitaran AC separuh bawah dalam bentuk bentuk gelombang bertingkat 5.

IC dijalankan oleh isyarat jam yang diterapkan pada posisi yang ditunjukkan dalam litar, yang dapat diperoleh dari litar astabel 555 IC standard.

5 set pertama BJT membina 5 tahap bentuk gelombang, 4 BJT selebihnya bertukar sama dalam urutan terbalik untuk melengkapkan bentuk gelombang lata dengan jumlah 9 pencakar langit.

Pencakar langit ini dibentuk dengan menghasilkan tahap voltan menaik dan menurun dengan menukar lilitan pengubah yang sesuai yang dinilai pada tahap voltan yang berkaitan

Sebagai contoh, penggulungan # 1 dapat dinilai pada 150V sehubungan dengan keran tengah, belitan # 2 pada 200V, belitan # 3 pada 230V, belitan # 4 pada 270V dan belitan # 5 pada 330V, jadi apabila ini diubah secara berurutan oleh set 5 BJT yang ditunjukkan, kita mendapat 5 tahap pertama bentuk gelombang, seterusnya apabila penggulungan ini diubah secara terbalik dengan 4 BJT berikut ini, ia membentuk bentuk gelombang 4 tahap yang menurun, sehingga melengkapkan separuh kitaran atas AC 220V.

Perkara yang sama diulangi oleh 9 BJT lain yang berkaitan dengan IC 4017 yang lain sehingga menimbulkan separuh bahagian bawah AC bertingkat 5, yang melengkapkan satu bentuk gelombang AC lengkap dari output 220V AC yang diperlukan.

Butiran Penggulungan Transformer:

Seperti yang dapat dilihat dalam gambar rajah di atas, transformer adalah jenis teras besi biasa, dibuat dengan menggulung primer dan sekunder dengan putaran yang sesuai dengan paip voltan yang ditunjukkan.

Apabila disambungkan dengan BJT yang sesuai, penggulungan ini diharapkan dapat mendorong tahap 5 atau 9 tahap gelombang berangkai di mana penggulungan 36V pertama akan sesuai dan mendorong 150V, 27V akan mendorong setara 200V, sementara 20V, 27V, 36V akan bertanggungjawab menghasilkan 230V, 270V dan 330V melintasi penggulungan sekunder dalam format lata yang dicadangkan.

Set ketukan di sisi bawah primer akan melakukan pengalihan untuk menyelesaikan 4 tahap gelombang yang menaik.

Prosedur yang sama akan diulangi oleh 9 BJT yang terkait dengan IC 4017 pelengkap untuk membina kitaran separuh negatif AC ... yang negatif diberikan kerana arah berlawanan lilitan pengubah berkenaan dengan keran tengah.

Kemas kini:

Gambarajah litar lengkap litar penyongsang sinewave pelbagai peringkat yang dibincangkan

CATATAN: Sila tambahkan kapasitor 1uF / 25 di pin # 15 dan pin # 16 garis IC, jika tidak, urutan tidak akan dimulakan.
Pot 1M yang berkaitan dengan litar 555 perlu disesuaikan untuk mengatur frekuensi 50Hz atau 60Hz untuk penyongsang mengikut spesifikasi pengguna negara.

Senarai Bahagian

Semua perintang yang tidak ditentukan adalah 10k, 1/4 watt
Semua diod adalah 1N4148
Semua BJT adalah TIP142
IC adalah 4017

Nota untuk Litar Inverter Gelombang Sinus Bertingkat 5 Bertingkat:

Pengujian dan pengesahan reka bentuk di atas berjaya dilakukan oleh Tuan Sherwin Baptista, yang merupakan salah satu pengikut laman web yang berminat.

1. Kami memutuskan bekalan input ke penyongsang --- 24V @ 18Ah @ 432Wh

2. Akan ada masalah NOISE yang dihasilkan dalam keseluruhan proses pembinaan penyongsang ini. Untuk mengatasi masalah kebisingan yang dihasilkan dan diperkuat dengan mudah

A. Kami memutuskan untuk menyaring isyarat output IC555 pada saat ia dihasilkan pada pin 3, dengan demikian gelombang persegi yang lebih bersih dapat diperoleh.

B. Kami memutuskan untuk menggunakan FERRITE BEADS pada output masing-masing IC4017 untuk meningkatkan penapisan sebelum isyarat dihantar ke transistor penguat.

C. Kami memutuskan untuk menggunakan DUA TRANSFORMER dan meningkatkan penapisan di antara keduanya di litar.

3. Data Peringkat Oscillator:

Tahap yang dicadangkan ini adalah peringkat utama litar penyongsang. Ia menghasilkan denyutan yang diperlukan pada frekuensi tertentu agar pengubah beroperasi. Ia terdiri daripada IC555, IC4017 dan Amplifier Power Transistors.

A. IC555:

Ini adalah cip pemasa kuasa rendah yang mudah digunakan dan mempunyai banyak jenis projek yang dapat dilakukan menggunakannya. Dalam projek penyongsang ini kami mengkonfigurasinya dalam mod astabel untuk menghasilkan gelombang persegi. Di sini kita menetapkan frekuensi pada 450Hz dengan menyesuaikan potensiometer 1 megaohm dan mengesahkan output dengan meter frekuensi.

B. IC4017:

Ini adalah cip logik pembahagi kaunter 10 peringkat Jhonson yang sangat terkenal dalam litar flasher / pengejar LED berurutan / berjalan. Di sini ia dikonfigurasi dengan bijak untuk digunakan dalam aplikasi penyongsang. Kami menyediakan 450Hz ini yang dihasilkan oleh IC555 ke input IC4017. IC ini melakukan tugas memecah frekuensi input menjadi 9 bahagian dengan masing-masing menghasilkan output 50Hz.
Kini pin output kedua-dua 4017 mempunyai isyarat jam 50Hz yang terus berjalan ke depan dan ke belakang.

C. Transistor Kuasa Penguat:

Ini adalah Transistor Daya Tinggi yang menarik kuasa bateri ke dalam belitan pengubah sesuai dengan isyarat yang dimasukkan ke dalamnya. Oleh kerana arus keluaran 4017s terlalu rendah, kita tidak dapat memasukkannya secara langsung ke dalam pengubah. Oleh itu, kita memerlukan beberapa jenis penguat yang akan menukar isyarat arus rendah dari 4017 menjadi isyarat arus tinggi yang kemudian dapat disalurkan ke pengubah untuk operasi selanjutnya.

Transistor ini akan menjadi panas semasa operasi dan semestinya memerlukan pemanas badan.
Seseorang boleh menggunakan heatsink terpisah untuk setiap transistor, oleh itu harus dipastikan bahawa
heatsink tidak menyentuh antara satu sama lain.

ATAU

Seseorang boleh menggunakan sekeping heatsink panjang untuk memuatkan semua transistor di atasnya. Maka seseorang harus
haba dan elektrik mengasingkan setiap tab pusat transistor daripada menyentuh sinki masuk

memerintahkan agar mereka tidak terpendek. Ini boleh dilakukan dengan menggunakan Mica Isolation Kit.

4. Seterusnya muncul Transformer Tahap Pertama:

A. Di sini kita menggunakan Transformer Multi-tapped ke Two Wire Secondary transformer. Seterusnya kita dapati voltan setiap paip untuk menyiapkan voltan utama.

---LANGKAH 1---

Kami mengambil kira Voltan Input DC iaitu 24V. Kami membahagikannya dengan 1.4142 dan menjumpai setara AC RMSnya iaitu 16.97V ~
Kami membundarkan angka RMS di atas yang menghasilkan 17V ~

--- LANGKAH 2 ---

Seterusnya kita membahagikan RMS 17V ~ dengan 5 (kerana kita memerlukan lima voltan paip) dan kita mendapat RMS 3.4V ~
Kami mengambil angka RMS akhir dengan 3.5V ~ dan mengalikannya dengan 5 memberi kita 17.5V ~ sebagai angka bulat.
Pada akhir kami menjumpai Volts Per Tap yang berharga RMS 3.5V ~

B. Kami memutuskan untuk mengekalkan voltan sekunder kepada RMS 12V ~ iaitu, 0-12V adalah kerana kami dapat memperoleh keluaran ampere yang lebih tinggi pada 12V ~

C. Oleh itu, kita mempunyai penilaian pengubah seperti di bawah:
Utama yang diketuk: 17.5 --- 14 --- 10.5 --- 7 --- 3.5 --- 0 --- 3.5 --- 7 --- 10.5 --- 14 --- 17.5V @ 600W / 1000VA
Sekunder: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA.
Kami mendapat luka pengubah ini oleh peniaga pengubah tempatan.

5. Sekarang ikuti LC Litar utama:

Litar LC yang dikenali sebagai alat penapis mempunyai aplikasi yang kuat dalam litar penukar kuasa.
Digunakan dalam aplikasi penyongsang biasanya diperlukan untuk memecah puncak tajam

dari sebarang bentuk gelombang yang dihasilkan dan membantu mengubahnya menjadi bentuk gelombang yang lebih lancar.

Di sini, di bahagian sekunder transformer di atas adalah 0 --- 12V, kami menjangkakan bertingkat
bentuk gelombang lata bersegi pada output. Oleh itu, kami menggunakan Litar Litar 5 Peringkat untuk mendapatkan bentuk gelombang setara SINEWAVE.

Data untuk LC Circuit adalah seperti di bawah:

A) Semua Induktor hendaklah berukuran 50uH (microhenry) 50A IRON CORE EI LAMINATED.
B) Semua Kapasitor mestilah jenis NONPOLAR 1uF 250V.

Perhatikan bahawa kita menekankan pada litar LC 5 peringkat dan bukan hanya satu atau dua tahap sehingga kita dapat memperoleh bentuk gelombang yang jauh lebih bersih pada output dengan distorsi harmonik yang lebih rendah.

6. Sekarang muncul Transformer Peringkat Kedua dan Akhir:

Transformer ini bertanggungjawab untuk menukar output dari rangkaian LC, iaitu RMS 12V ~ ke 230V ~
Transformer ini akan dinilai seperti di bawah:
Utama: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA
Sekunder: 230V @ 600W / 1000VA.

Di sini, TIDAK diperlukan rangkaian LC tambahan pada output 230V terakhir untuk lebih banyak penyaringan kerana kita sudah menyaring setiap peringkat setiap output yang diproses pada awalnya.
OUTPUT sekarang akan menjadi SINEWAVE.

Perkara yang BAIK adalah bahawa sama sekali TIADA NOISE pada output akhir penyongsang ini dan
alat canggih dapat dikendalikan.

Tetapi satu perkara yang perlu diingat oleh orang yang mengendalikan penyongsang adalah TIDAK MENGHILANGKAN INVERTER dan memastikan banyak kuasa alat canggih dikendalikan dalam had.

Beberapa pembetulan yang perlu dibuat dalam rajah litar diberikan seperti di bawah:

1. Pengatur IC7812 harus mempunyai kapasitor pintas yang disambungkan. Ia harus dipasang pada a
HEATSINK kerana ia akan menjadi panas semasa operasi.

2. Pemasa IC555 harus mengikuti rintangan siri sebelum isyaratnya diteruskan ke dioda.
Nilai rintangan hendaklah 100E. IC menjadi panas sekiranya perintang tidak disambungkan.

Sebagai kesimpulan kami mempunyai 3 peringkat penapis yang dicadangkan:

1. Isyarat yang dihasilkan oleh IC555 pada pin 3 disaring ke tanah dan kemudian dihantar ke perintang
dan kemudian ke dioda.

2. Semasa isyarat berjalan keluar dari pin IC4017 yang berkaitan, kami menghubungkan manik ferit sebelumnya
lulus isyarat ke perintang.
3. Tahap penapis terakhir digunakan antara kedua-dua pengubah

Bagaimana Saya Mengira Penggulungan Transformer

Saya ingin berkongsi sesuatu dengan anda hari ini.

Ketika datang ke teras besi penggulungan, saya tidak tahu apa-apa mengenai spesifikasi pemutaran kerana saya mengetahui banyak parameter dan pengiraan masuk ke dalamnya.

Jadi untuk artikel di atas, saya memberikan spesifikasi asas kepada orang trafo winder dan dia hanya bertanya kepada saya:

a) Pengetatan voltan input dan output jika perlu,
b) Arus input dan output,
c) Kuasa total,
d) Adakah anda memerlukan lekapan penjepit luaran yang dilekatkan pada trafo?
e) Adakah anda mahukan fius yang disambungkan secara dalaman di bahagian pengubah 220V?
f) Adakah anda mahu wayar disambungkan ke trafo ATAU cukup simpan wayar enamel di luar dengan bahan heatsink tambahan?
g) Adakah anda mahu teras dibumikan dengan wayar luaran yang disambungkan?
h) Adakah anda mahu IRON CORE dilindungi dengan cat varnis dan cat hitam?

Akhirnya dia meyakinkan saya tentang ujian keselamatan yang lengkap kerana pengubah menjadi jenis pesanan-pesanan setelah siap dan akan mengambil masa 5 hari untuk diselesaikan sehingga pembayaran sebahagian diberikan.
Pembayaran sebahagian (kira-kira) seperempat dari jumlah kos yang dicadangkan ditentukan oleh orang yang berliku.

Jawapan saya untuk soalan di atas adalah:

CATATAN: Untuk mengelakkan kekeliruan pendawaian, saya menganggap trafo dibuat untuk satu tujuan: LANGKAH KE BAWAH TRANSFORMER di mana utama adalah sisi voltan tinggi dan sekunder adalah sisi voltan rendah.

a) Input utama 0-220V, 2-wayar.
17.5 --- 14 --- 10.5 --- 7 --- 3.5 --- 0 --- 3.5 --- 7 --- 10.5 --- 14 --- 17.5V output multi-tapped sekunder, 11- wayar.

b) Arus input utama: 4.55A pada 220V Arus output: 28.6 Amps pada voltan sekunder @ hujung hingga akhir 35V… .. di mana pengiraan berkenaan.

Saya memberitahunya bahawa saya memerlukan 5 amp pada 220V (maks. 230), iaitu input utama dan 32 amp pada 35V, iaitu output sekunder berbilang ketukan.

c) Pada mulanya saya memberitahunya 1000VA tetapi berdasarkan pengiraan volt kali amp dan membulatkan angka perpuluhan, kuasa menjadi 1120VA +/- 10%. Dia memberi saya nilai toleransi keselamatan untuk bahagian 220V.

d) Ya. Saya memerlukan pemasangan yang mudah ke kabinet logam.

e) Tidak. Saya memberitahunya bahawa saya akan meletakkannya secara luaran untuk memudahkan aksesnya apabila ia meletup secara tidak sengaja.

f) Saya memberitahunya untuk menyimpan wayar enamel di bahagian luar agar bahagian sekunder yang banyak diketuk dipanaskan dengan betul untuk keselamatan dan di sisi utama saya meminta wayar disambungkan.

g) Ya. Saya memerlukan teras untuk dibumikan atas alasan keselamatan. Oleh itu sila pasangkan wayar luaran.

h) Ya. Saya meminta dia memberikan perlindungan yang diperlukan untuk cap inti.

Ini adalah interaksi antara saya dan dia untuk pengubah jenis yang dibuat mengikut pesanan yang dicadangkan.

KEMASKINI:

Dalam reka bentuk lata 5 langkah di atas, kami menerapkan pemotongan 5 langkah melintasi sisi DC transformer, yang nampaknya agak tidak efisien. Ini kerana pengalihan boleh mengakibatkan sejumlah besar daya hilang melalui EMF belakang dari transformer, dan ini memerlukan pengubah menjadi sangat besar.

Idea yang lebih baik ialah mengayunkan sisi DC dengan penyongsang jambatan penuh 50 Hz atau 60 Hz, dan menukar sisi AC sekunder dengan output IC 4017 berurutan 9 langkah kami menggunakan triac, seperti yang ditunjukkan di bawah. Idea ini akan mengurangkan lonjakan dan transien dan membolehkan penyongsang melakukan pelaksanaan gelombang sinus 5 langkah yang lebih lancar dan cekap. Triac akan kurang terdedah kepada pertukaran, berbanding dengan transistor di sisi DC.