6 preskúmaných najlepších obvodov invertora IC 555

6 jedinečných návrhov uvedených nižšie nám vysvetľuje, ako by sa dal efektívne použiť bežný jednoduchý astabilný multivibrátor IC 555 vyrobiť invertor bez zapojenia zložitých etáp.

IC 555 je nepochybne všestranný integrovaný obvod, ktorý má mnoho aplikácií v elektronickom svete. Pokiaľ však ide o invertory, IC 555 sa preň stáva ideálne vhodný.

V tomto príspevku budeme diskutovať o 5 vynikajúcich invertorových obvodoch IC 555, od jednoduchého variantu s obdĺžnikovou vlnou po mierne pokročilejšie sinewave vzory SPWM a nakoniec o plnohodnotný invertorový obvod na báze DC na DC pwm na báze feritového jadra. Poďme začať.

Túto myšlienku požadoval pán ningrat_edan.

Základný dizajn

S odkazom na znázornený diagram, jediný IC 555 je viditeľný nakonfigurovaný v štandardnom astabilnom režime , pričom jeho pin # 3 sa používa ako zdroj oscilátora na implementáciu funkcie invertora.

POZNÁMKA: Vymeňte kondenzátor 1 nF za kondenzátor 0,47 uF, aby ste optimalizovali 50 Hz na výstupe . Môže to byť polárny alebo nepolárny .

Ako to funguje

Fungovanie tohto invertorového obvodu IC 555 je možné pochopiť pomocou nasledujúcej postupnej analýzy:

IC 555 je nakonfigurovaný v astabilnom multivibrátorovom režime, ktorý umožňuje jeho kolíku # 3 prepínať kontinuálne vysoké / nízke impulzy pri konkrétnej frekvenčnej frekvencii. Táto frekvencia závisí od hodnôt rezistorov a kondenzátora na jeho kolíku # 7, kolíku # 6, 2 atď.

Pin 3 na IC 555 generuje požadovanú frekvenciu 50 Hz alebo 60 Hz pre MOSFET.

Ako vieme, je potrebné, aby MOSFET fungovali striedavo, aby sa umožnila oscilácia typu push-pull na pripojenom strednom vinutí transformátora.

Preto obidve brány MOSFET nemožno pripojiť k pinu # 3 IC. Ak to urobíme, obidva MOSFETy budú prebiehať súčasne a spôsobí to vzájomné prepínanie oboch primárnych vinutí. To by spôsobilo dva antifázové signály indukované na sekundárnom obvode, čo by spôsobilo skrat na výstupe AC a na výstupe by bola čistá nula AC a zahrievanie transformátora.

Aby sa zabránilo tejto situácii, je potrebné, aby boli dva MOSFETy prevádzkované striedavo v tandeme.

Funkcia BC547

Aby sme zaistili striedavé prepínanie MOSFETov na frekvencii 50 Hz z kolíka č. 3 na IC 555, predstavíme stupeň BC547 na invertovanie výstupu kolíka č. 3 cez jeho kolektor.

Týmto efektívnym spôsobom umožňujeme pulzu kolíka č. 3 vytvárať opačné frekvencie +/-, jednu na kolíku č. 3 a druhú na kolektore BC547.

S týmto usporiadaním funguje jedna brána MOSFET z kolíka # 3, zatiaľ čo druhá MOSFET pracuje zo zberača BC547.

To znamená, že keď je MOSFET na kolíku # 3 ZAPNUTÝ, MOSFET na kolektore BC547 je VYPNUTÝ a naopak.

Toto efektívne umožňuje MOSFETom prepínať striedavo pre požadované prepínanie push-pull.

Ako funguje transformátor

The fungovanie transformátora v tomto obvode invertora IC 555 sa dá naučiť z nasledujúceho vysvetlenia:

Keď MOSFETy vedú striedavo, príslušné polovičné vinutie je napájané veľkým prúdom z batérie.

Odozva umožňuje transformátoru generovať push pull prepínanie cez jeho stredné vinutie odbočky. Účinok tohto spôsobuje, že sa cez jeho sekundárne vinutie indukuje požadovaný striedavý prúd 50 Hz alebo napätie 220 V AC

Počas periód zapnutia príslušné vinutie ukladá energiu vo forme elektromagnetickej energie. Keď sú MOSFETy vypnuté, príslušné vinutie odštartuje svoju uloženú energiu na sekundárnom sieťovom vinutí, čím indukuje cyklus 220V alebo 120V na výstupnej strane transformátora.

To sa deje striedavo pre dva primárne vinutia, čo spôsobí vznik striedavého sieťového napätia 220V / 120V na sekundárnej strane.

Dôležitosť diód reverznej ochrany

Tento typ topológie stredového kohútika má nevýhodu. Keď primárne polovičné vinutie hodí spätný EMF, je to vystavené aj na svorkách odtoku / zdroja MOSFET.

To môže mať zničujúci vplyv na MOSFET, ak reverzné ochranné diódy nie sú zahrnuté na primárnej strane transformátora. Ale vrátane tieto diódy Znamená to tiež premenu vzácnej energie na zem, čo spôsobí, že invertor bude pracovať s nižšou účinnosťou.

Technické špecifikácie:

• Výstupný výkon : Neobmedzené, môže byť od 100 do 5 000 wattov
• Transformátor : Podľa preferencie bude príkon vyhovovať požiadavke na výkon výstupného zaťaženia
• Batéria : Menovité hodnoty 12V a Ah by mali byť 10-krát väčšie ako prúd vybraný pre transformátor.
• Tvar vlny : Štvorcová vlna
• Frekvencia : 50 Hz alebo 60 Hz podľa kódu krajiny.
• Výstupné napätie : 220 V alebo 120 V podľa kódu krajiny

Ako vypočítať frekvenciu IC 555

Frekvencia Astabilný obvod oscilátora IC 555 je v zásade určená sieťou RC (odpor, kondenzátor) nakonfigurovanou cez jeho pin # 7, pin # 2/6 a zem.

Keď sa použije IC 555 ako invertorový obvod, vypočítajú sa hodnoty týchto odporov a kondenzátora tak, že kolík č. 3 IC vytvorí frekvenciu buď okolo 50 Hz, alebo 60 Hz. 50 Hz je štandardná hodnota kompatibilná pre výstup 220 V str., Zatiaľ čo 60 Hz sa odporúča pre výstupy 120 V str.

Vzorec pre výpočet RC hodnôt v obvode IC 555 je zobrazené nižšie:

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

Kde F je zamýšľaný frekvenčný výstup, R1 je odpor, ktorý je pripojený medzi pin # 7 a zem v obvode, zatiaľ čo R2 je odpor medzi pinom # 7 a pinom # 6/2 IC. C je kondenzátor nájdený medzi pinom # 6/2 a zemou.

Pamätajte, že F bude vo Faradoch, F bude v Hertzoch, R bude v Ohmoch a C bude v mikrofaradoch (μF)

Videoklip:

Obrázok krivky:

Používanie BJT namiesto MOSFETov

Na vyššie uvedenom diagrame sme študovali invertor na báze MOSFET so stredovým odbočkovým transformátorom. Konštrukcia využívala všetky 4 tranzistory, ktoré sa zdajú byť trochu zdĺhavé a menej nákladovo efektívne.

Pre fanúšikov, ktorí by mohli mať záujem o zostrojenie invertora IC 555 pomocou niekoľkých výkonových BJT, bude nasledujúci obvod veľmi užitočný:

POZNÁMKA: Tranzistory sú nesprávne zobrazené ako TIP147, čo sú vlastne TIP142

AKTUALIZÁCIA : Vedeli ste, že by ste mohli vyrobiť chladný modifikovaný sínusový invertor jednoducho kombináciou IC 555 s IC 4017, pozri druhý diagram z tohto článku : Odporúča sa pre všetkých špecializovaných invertorových fanúšikov

2) Plný mostíkový obvod IC 555

Myšlienka uvedená nižšie môže byť považovaná za najjednoduchší plný mostíkový obvod invertora založený na IC 555, ktorý nie je len jednoduchá a lacná výroba ale je tiež výrazne výkonný. Výkon invertora sa môže zvýšiť na akékoľvek rozumné limity y vhodne upravujúce počet mosfetov vo výstupnom stupni.

Ako to funguje

Obvod najjednoduchšieho vysvetleného výkonového invertora s úplným mostom vyžaduje ako hlavné ingrediencie jeden IC 555, pár mosfetov a silový transformátor.

Ako je znázornené na obrázku, IC 555 bol zapojený ako obvykle v astabilnej multivibrátorovej forme. Rezistory R1 a R2 rozhodujú o pracovnom cykle meniča.

R1 a R2 musia byť upravené a vypočítané presne pre získanie 50% -ného pracovného cyklu, inak môže výstup invertora generovať nerovnaký tvar vlny, čo môže viesť k nevyváženému striedavému výstupu, nebezpečnému pre spotrebiče a tiež mosfety budú mať tendenciu nerovnomerne sa rozptýliť, čo vedie k niekoľko problémov v obvode.

Hodnota C1 musí byť zvolená tak, aby výstupná frekvencia bola asi 50 Hz pre špecifikácie 220V a 60 Hz pre špecifikácie 120V.

Mosfety môžu byť akékoľvek výkonové mosfety schopné zvládnuť obrovské prúdy, môžu mať až 10 ampérov alebo viac.

Tu od prevádzka je plný most typu bez akýchkoľvek integrovaných obvodov ovládača mosta sú namiesto jednej zabudované dve batérie na napájanie potenciálu zeme pre transformátor a na zabezpečenie toho, aby sekundárne vinutie transformátora reagovalo na pozitívne aj negatívne cykly z činnosti mosfetu.

Tento nápad som navrhol ja, zatiaľ však nebol prakticky tak láskavo otestovaný a pri jeho tvorbe je potrebné zohľadniť tento problém.

Pravdepodobne by invertor mal byť schopný ľahko zvládnuť výkon až 200 W s vysokou účinnosťou.

Výstupom bude obdĺžnikový typ.

Zoznam položiek

• R1 a R2 = pozri text,
• C1 = Zobraziť text,
• C2 = 0,01 uF
• R3 = 470 ohmov, 1 watt,
• R4, R5 = 100 ohmov,
• D1, D2 = 1N4148
• Mosfety = pozri text.
• Z1 = 5,1 V 1 wattová zenerova dióda.
• Transformátor = požiadavka na napájanie Aspera,
• B1, B2 = dve 12 voltové batérie, AH bude podľa preferencie.
• IC1 = 555

3) Obvod invertora Pure Sinewave SPWM IC 555

Navrhovaná čistá sínusová vlna založená na IC 555 obvod meniča generuje presne rozmiestnené PWM impulzy, ktoré veľmi blízko napodobňujú sínusovú vlnu, a preto ju možno považovať za rovnako dobrú ako jej návrh počítadla sínusových vĺn.

Tu používame dva stupne na vytvorenie požadovaných impulzov PWM, pričom stupeň obsahuje IC 741 a druhý IC 555. Poďme sa podrobne naučiť celý koncept.

Ako funguje obvod - fáza PWM

Schéma zapojenia sa dá porozumieť nasledujúcimi bodmi:

Dva operačné zosilňovače sú v podstate usporiadané tak, aby generovali požadované zdrojové napätia vzorky pre IC 555.
Dvojica výstupov z tejto fázy je zodpovedná za generovanie štvorcových a trojuholníkových vĺn.

Druhá etapa, ktorá je v skutočnosti srdcom spoločnosti obvod sa skladá z IC 555 . Tu je IC zapojený v monostabilnom režime s štvorcovými vlnami zo stupňa operačného zosilňovača aplikovanými na jeho spúšťací kolík # 2 a trojuholníkovými vlnami aplikovanými na jeho kolík riadiaceho napätia # 5.

Vstup štvorcových vĺn spúšťa monostabilné zariadenie na generovanie reťazca impulzov na výstupe, kde ako trojuholníkový signál moduluje šírku týchto výstupných impulzov štvorcových vĺn.

Výstup z IC 555 teraz postupuje podľa „pokynov“ z operačného zosilňovača a optimalizuje svoj výstup v reakcii na dva vstupné signály, čím vytvára sínusové ekvivalentné PWM impulzy.

Teraz už ide len o vhodné napájanie impulzov PWM do výstupných stupňov meniča pozostávajúceho z výstupných zariadení, transformátora a batérie.

Integrácia PWM s výstupnou fázou

Vyššie uvedený výstup PWM sa aplikuje na výstupný stupeň, ako je to znázornené na obrázku.

Tranzistory T1 a T2 prijímajú impulzy PWM na svoje základne a prepínajú napätie batérie na vinutie transformátora podľa pracovných cyklov optimalizovaného priebehu PWM.

Ďalšie dva tranzistory sa starajú o to, aby sa vedenie T1 a T2 uskutočňovalo v tandeme, tj. Striedavo, takže výstup o z transformátora generuje jeden úplný striedavý cyklus s dvoma polovicami impulzov PWM.

Obrázky kriviek:

(Zdvorilosť: pán Robin Peter)

Prečítajte si tiež toto 500 VA modifikovaný dizajn sínusovej vlny mnou vyvinuté.

Zoznam náhradných dielov pre vyššie uvedený obvod invertora čistej sínusovej vlny IC 555

• R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
• R7 = 8K2,
• R11, R14, R15, R16 = 1K,
• R12, R13 = 33 ohmov, 5 Watt,
• R4 = 1M predvoľba,
• R5 = 150 K prednastavené,
• R6 = 1K5
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 100 pF,
• IC1 = TL 072,
• IC2 = 555,
• T1, T2 = BDY29,
• T5, T6 = TYP 127,
• T3, T4 = TIP122
• Transformátor = 12 - 0 - 12 V, 200 W,
• Batéria = 12 voltov, 100 AH.
• IC 555 Pinout

IC TL072 Podrobnosti o zapojení

Krivka SPWM je skratka pre krivku modulácie šírky sínusovej impulzovej šírky a je aplikovaná v diskutovanom invertorovom obvode SPWM pomocou niekoľkých 555 integrovaných obvodov a jedného operačného zosilňovača.

4) Ďalšia verzia sínusovej vlny využívajúca IC 555

V jednom z mojich predchádzajúcich príspevkov sme sa komplikovane naučili, ako postaviť Obvod generátora SPWM pomocou operačného zosilňovača a dva vstupy trojuholníkových vĺn, v tomto príspevku používame rovnaký koncept na generovanie SPWM a tiež sa naučíme metódu jeho aplikácie v rámci invertorového obvodu na báze IC 555.

Použitie IC 555 pre invertor

Vyššie uvedená schéma zobrazuje celý návrh navrhovaného invertorového obvodu SPWM pomocou IC 555, kde stredový IC 555 a príslušné stupne BJT / mosfet tvoria základný obvod invertora s obdĺžnikovými vlnami.

Naším cieľom je rozsekať týchto 50 Hz štvorcových vĺn na požadovaný tvar vlny SPWM pomocou obvodu založeného na operačnom zosilňovači.

Preto podľa toho nakonfigurujeme jednoduchý stupeň komparátora zosilňovača pomocou IC 741, ako je znázornené v dolnej časti diagramu.

Ako už bolo spomenuté v našom minulom článku o SPWM, tento operačný zosilňovač potrebuje na svoje dva vstupy niekoľko zdrojov trojuholníkových vĺn vo forme rýchlej trojuholníkovej vlny na svojom pinu č. 3 (neinvertujúci vstup) a oveľa pomalšej trojuholníkovej vlny na svojom pinu. # 2 (invertujúci vstup).

Použitie IC 741 pre SPWM

Vyššie uvedené dosiahneme použitím iného astabilného obvodu IC 555, ktorý je možné vidieť úplne vľavo od diagramu, a použijeme ho na vytvorenie požadovaných rýchlych trojuholníkových vĺn, ktoré sa potom použijú na pin # 3 IC 741.

Pre vlny pomalého trojuholníka to jednoducho extrahujeme zo stredu IC 555, ktorý je nastavený na 50% pracovný cyklus a jeho časovací kondenzátor C je vhodne doladený na získanie frekvencie 50 Hz na svojom kolíku # 3.

Odvodením pomalých trojuholníkových vĺn zo zdroja 50 Hz / 50% je zaistené, že sekanie SPWM cez vyrovnávacie BJT je dokonale synchronizované s iónmi vedenia mosfetu, čo zase zaručuje, že každá zo štvorcových vĺn je dokonale „vyrezaná“ ako na vygenerovaný SPWM z výstupu operačného zosilňovača.

Vyššie uvedený popis jasne vysvetľuje, ako vytvoriť jednoduchý obvod invertora SPWM pomocou IC 555 a IC 741. Ak máte akékoľvek súvisiace otázky, môžete na rýchle odpovede použiť nižšie uvedené pole pre komentár.

5) Beztransformátorový invertor IC 555

Nasledujúci dizajn zobrazuje jednoduchý, ale veľmi efektívny invertorový obvod IC 555 s plným mostom so štyrmi MOSFET n kanálmi.

12 V DC z batérie sa najskôr prevedie na 310 V DC prostredníctvom pripraveného modulu prevodníka DC na AC.

Toto 310 VDC sa aplikuje na MOSFET plný mostíkový budič na jeho prevedenie na výstup 220 V AC.

4 M kanálové MOSFETy sú vhodne bootstrapované pomocou individuálnej dide, kondenzátora a siete BC547.

Prepínanie celého mostíkového úseku sa uskutočňuje stupňom oscilátora IC 555. Frekvencia je okolo 50 Hz nastavená na 50 k prednastavených na pin # 7 na IC 555.

6) Invertor IC 555 s automatickou nabíjačkou batérií Arduino

V tomto šiestom dizajne invertora používame 4017 dekádové počítadlo a časovač ne555 Ic, ktoré sa používajú na generovanie sínusového signálu pwm pre invertor a automatické vypínanie / vypínanie batérie založené na Arduine s alarmom.

Autor: Ainsworth Lynch

Úvod

V tomto obvode sa skutočne stane to, že 4017 vydá pwm signál z 2 zo svojich 4 výstupných pinov, ktoré sa potom rozseknú a ak je na sekundárnej strane transformátora správne filtrovanie výstupu, má tvar alebo dosť blízko na to, aby tvar skutočného sínusového tvaru.

Prvý NE555 dodáva signál na pin 14 4017, čo je 4-násobok požadovanej výstupnej frekvencie, ktorú potrebujete, pretože 4017 prepína svoje 4 výstupy, inými slovami, ak potrebujete 60 Hz, musíte na pin 14 dodať 4 * 60 Hz. 4017 IC, čo je 240 Hz.

Tento obvod má funkciu vypnutia pri prepätí, funkciu vypnutia pri podpätí a funkciu alarmu nízkej kapacity batérie, čo všetko robí platforma mikrokontroléra s názvom Arduino, ktorú je potrebné naprogramovať.

Program pre Arduino je priamy a bol uvedený na konci článku.

Ak máte pocit, že tento projekt nebudete môcť dokončiť s pridaným mikrokontrolérom, môžete ho vynechať a obvod bude fungovať rovnako.

Ako fungujú obvody

Tento invertor IC 555 s obvodom vypínania Hi / Low Battery Arduino môže pracovať od 12v, 24 a 48v do 48v, musel by byť zvolený vhodný regulátor napätia a podľa toho dimenzovaný aj transformátor.

Arduino môže byť napájané z USB na 7 až 12 V alebo dokonca 5 V, ale pre obvod, ako je tento, by bolo dobré napájať ho z 12V, aby nedošlo k poklesu napätia na digitálnych výstupných kolíkoch, ktoré sa používajú na napájanie relé. zapne Ic v obvode a tiež bzučiak pre alarm nízkeho napätia.

Arduino bude použité na čítanie napätia batérie a funguje iba od 5V DC, takže sa použije obvod deliča napätia. V mojom návrhu som použil 100k a 10k a tieto hodnoty sú zakreslené v kóde, ktorý je naprogramovaný v čipe Arduino, takže musíte používať rovnaké hodnoty, pokiaľ ste neurobili úpravu kódu alebo nenapísali iný kód, ktorý je možné vykonať, pretože Arduino je open source platforma, ktorá je lacná.

Doska Arduino v tomto prevedení je tiež prepojená s LCD displejom 16 * 2 na zobrazovanie napätia batérie.

Ďalej je uvedená schéma obvodu.

Program pre odpojenie batérie:

#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)
}

Ak máte záujem o ďalšie informácie, môžete svoje otázky vyjadriť prostredníctvom komentárov.