Akü Şarj Cihazı ile 500 Watt İnvertör Devresi

Bu yazıda, entegre bir otomatik akü şarj aşaması ile 500 watt'lık bir invertör devresinin nasıl kurulacağını kapsamlı bir şekilde tartışacağız.

Makalede ayrıca, sistemi daha yüksek yükler için nasıl yükselteceğimizi ve saf sinüs dalgası versiyonuna nasıl geliştireceğimizi de öğreneceğiz.

Bu 500 watt güç çevirici, 12 V DC veya 24 V DC'yi kurşun asit aküden 220 V veya 120 V AC'ye dönüştürür ve bu da doğrudan CFL ışıkları, LED ampuller, fanlar, ısıtıcılar gibi her türlü yüke güç sağlamak için kullanılabilir. , motorlar, pompalar, mikserler, bilgisayar vb.

Temel tasarım

Bir inverter tasarlanabilir Birçok farklı şekilde, kullanıcı tercihine göre osilatör aşamasını başka bir tür osilatör aşamasıyla değiştirerek.

Osilatör aşaması temelde bir kararsız multivibratör IC'ler veya transistörler kullanıyor olabilir.

Kararsız tabanlı bir osilatör çeşitli şekillerde tasarlanabilse de, çok yönlü, doğru ve özellikle invertörler gibi uygulamalar için tasarlanmış özel bir kararsız yonga olduğu için burada IC 4047 seçeneğini kullanacağız.

IC 4047'yi kullanma

Herhangi bir invertör yapmak IC 4047 kullanarak IC'nin yüksek doğruluğu ve okunabilirliği nedeniyle muhtemelen en çok önerilen seçenektir. Cihaz, pin10 ve pin11 boyunca çift itmeli çekme veya flip flop çıkışı ve ayrıca pin13'te tek bir kare dalga çıkışı sağlayan çok yönlü bir osilatör IC'dir.

TEMEL DEVRE

Kare dalga çıkışına sahip temel bir 500 watt invertör, yukarıdaki kadar basit bir şekilde inşa edilebilir. Ancak, bir pil şarj cihazı ile yükseltmek için, pil özelliklerine göre uygun şekilde derecelendirilmiş bir şarj transformatörü kullanmamız gerekebilir.

Şarj cihazının konfigürasyonunu öğrenmeden önce, öncelikle bu proje için gerekli olan pil özelliklerini öğrenelim.

Önceki gönderilerimizden birinden, bir kurşun asit bataryanın daha uygun şarj ve deşarj oranının 0,1C oranında veya batarya Ah değerinden 10 kat daha az bir besleme akımında olması gerektiğini biliyoruz. Bu, 500 watt yükte minimum 7 saat yedek almak için pil Ah'nin aşağıdaki şekilde hesaplanabileceği anlamına gelir.

12V aküden 500 watt'lık bir yük için gerekli çalışma akımı yaklaşık olarak 500/12 = 41 Amper olacaktır.

Bu 41 amperin 7 saat sürmesi gerekir, bu da Ah pilinin = 41 x 7 = 287 Ah olması gerektiği anlamına gelir. Ancak gerçek hayatta bunun en az 350 Ah olması gerekecektir.

24 V'luk bir akü için bu, 200 Ah'de% 50 daha az olabilir. İşte tam da bu nedenle, invertörün watt değeri yükseldikçe daha yüksek bir çalışma voltajı her zaman tavsiye edilir.

24 V Pil Kullanımı

Pili ve transformatör boyutunu daha küçük ve kabloları daha ince tutmak için önerilen 500 watt tasarımın çalışması için 24 V'luk bir pil kullanmak isteyebilirsiniz.

Temel tasarım, bir 7812 IC IC 4047 devresine aşağıda gösterildiği gibi eklendi:

Şematik diyagram

Şarj cihazı

Tasarımı basit ama etkili tutmak için, kullanımdan ve akü şarj cihazı için otomatik kapanma burada ve ayrıca inverter ve şarj cihazı işlemleri için tek bir ortak transformatörün kullanılmasını sağladık.

Akü şarj cihazıyla birlikte önerilen 500 watt invertör için tam devre şeması aşağıda görülebilir:

Aynı kavram, daha fazla bilgi için başvurabileceğiniz diğer ilgili gönderilerden birinde ayrıntılı olarak tartışılmıştır.

Temel olarak inverter, pili şarj etmek için aynı transformatör ve pil gücünü 220 V AC çıkışa dönüştürmek için. İşlem, transformatör sargısını alternatif olarak şarj moduna ve invertör moduna değiştiren bir röle değiştirme ağı aracılığıyla gerçekleştirilir.

Nasıl çalışır

Şebeke şebeke AC mevcut olmadığında, röle kontakları ilgili N / C noktalarına yerleştirilir (normalde kapalı). Bu, MOSFET'lerin drenajlarını birincil transformatör ile bağlar ve cihazlar veya yük, transformatörün sekonderine bağlanır.

Ünite inverter moduna geçer ve gerekli 220V AC veya 120 V AC'yi aküden üretmeye başlar.

Röle bobinleri basit bir ham yağdan beslenir. transformatörsüz (kapasitif) güç kaynağı devresi 2uF / 400V düşürme kapasitörü kullanarak.

Yük, oldukça ağır hizmet tipi röle bobinleri şeklinde olduğundan ve 2uF kapasitörden gelen anahtar AÇIK dalgalanmasına kolayca dayanabileceğinden, beslemenin stabilize edilmesi veya iyi düzenlenmesi gerekli değildir.

Transformatörün şebeke AC tarafını kontrol eden RL1 rölesi bobini, bir bloke diyotundan önce bağlanmış olarak görülebilirken, MOSFET tarafını kontrol eden RL2 bobini, diyottan sonra ve büyük bir kondansatöre paralel olarak konumlandırılmıştır.

Bu, RL2 için küçük bir gecikme etkisi yaratmak veya RL1'in RL2'den önce AÇIK ve KAPALI olmasını sağlamak için kasıtlı olarak yapılır. Bu, güvenlik endişeleri içindir ve röle inverter modundan şarj moduna geçtiğinde MOSFET'lerin asla ters şarj beslemesine maruz kalmamasını sağlamak içindir.

Güvenlik Önerileri

Bildiğimiz gibi, herhangi bir invertör devresinde, trafo ağır bir endüktif yük gibi çalışır. Böylesine ağır bir endüktif yük bir frekansla değiştirildiğinde, hassas elektronikler ve ilgili IC'ler için potansiyel olarak tehlikeli olabilecek büyük miktarda akım artışları oluşturması kaçınılmazdır.

Elektronik aşamada uygun güvenliği sağlamak için 7812 bölümünü aşağıdaki şekilde değiştirmek önemli olabilir:

12V uygulaması için, yukarıdaki ani yükselme koruma devresini aşağıdaki sürüme düşürebilirsiniz:

Pil, MOSFET ve Trafo Gücü Belirleyin

Bunu, bir invertörün ne kadar güç üretebileceğine gerçekten karar verenin transformatör, pil ve MOSFET derecelendirmeleri olduğunu farklı gönderiler aracılığıyla defalarca tartıştık.

Önceki paragraflarda pil hesaplamalarından zaten bahsetmiştik, şimdi bakalım nasıl trafo hesaplanabilir gerekli güç çıkışını tamamlamak için.

Aslında çok basit. Voltajın 24 V, güç 500 watt olması gerektiğinden, 500'ü 24'e bölmek 20,83 amper verir. Transformatör amper değerinin 21 amperin üzerinde, tercihen 25 ampere kadar olması gerektiği anlamına gelir.

Bununla birlikte, hem şarj hem de inverter modları için aynı trafoyu kullandığımız için, gerilimi her iki işleme de en iyi şekilde uyacak şekilde seçmemiz gerekiyor.

Birincil taraf için 20-0-20 V iyi bir uzlaşma gibi görünmektedir, aslında bu, inverterin her iki modda da genel çalışması için ideal olarak uygun derecelendirmedir.

Aküyü şarj etmek için sadece yarım sargı kullanıldığından, aküye bağlanan ilgili filtre kapasitörünün yardımıyla akü boyunca 20 x 1,41 = 28,2 V tepe Dc elde etmek için transformatörün 20 V RMS değeri kullanılabilir. terminaller. Bu voltaj pili iyi hızda ve doğru hızda şarj edecektir.

İnverter modunda, pil 26 V civarında olduğunda, inverter çıkışının 24/26 = 220 / Out olmasına izin verecektir.

Çıkış = 238 V

Bu, pil en uygun şekilde şarj edildiğinde sağlıklı bir çıktı gibi görünüyor ve pil 23 V'a düştüğünde bile çıkışın sağlıklı bir 210V sürdürmesi beklenebilir.

MOSFET hesaplanıyor : MOSFET'ler temelde nominal akım miktarını değiştirirken yanmaması gereken anahtarlar gibi çalışır ve ayrıca anahtarlama akımlarına karşı artan direnç nedeniyle ısınmamalıdır.

Yukarıdaki hususları karşılamak için, MOSFET'in mevcut taşıma kapasitesinin veya kimlik spesifikasyonunun 500 watt'lık invertörümüz için 25 amperin çok üzerinde olduğundan emin olmalıyız. Ayrıca yüksek yayılımı ve verimsiz anahtarlamayı önlemek için MOSFET'in RDSon spesifikasyonu mümkün olduğunca düşük olmalıdır.

Şemada gösterilen cihaz IRF3205 110 amperlik bir ID ve 8 miliohm (0.008 Ohm) RDSon'a sahip olan, aslında oldukça etkileyici görünen ve bu inverter projesi için mükemmel bir şekilde uygun.

Parça listesi

Yukarıdaki 500 watt'lık invertörü akü şarj cihazıyla yapmak için aşağıdaki malzeme listesine ihtiyacınız olacak:

• IC 4047 = 1
• Dirençler
• 56K = 1
• 10 ohm = 2
• Kondansatör 0.1uF = 1
• Kapasitör 4700uF / 50 V = 1 (akü terminalleri arasında)
• MOSFET'ler IRF3205 = 2
• Diyot 20 amp = 1
• MOSFET'ler için soğutucu = Büyük Kanatlı Tip
• MOSFET'ler Arasında Engelleme Diyotu Tahliye / Kaynak = 1N5402 (Lütfen bunları transformatör primerinden ters EMF'ye karşı ek koruma için her MOSFET'in tahliyesine / kaynağına bağlayın. Katot tahliye pimine gidecektir.
• Röle DPDT 40 amp = 2 adet

Değiştirilmiş Sinüs İnvertörüne Yükseltme

Yukarıda tartışılan kare dalga versiyonu etkin bir şekilde bir modifiye edilmiş sinüs dalgası Çok geliştirilmiş çıkış dalga formuna sahip 500 watt invertör devresi.

Bunun için yaşlıları kullanıyoruz IC 555 ve IC 741 amaçlanan sinüs dalga formunu üretmek için kombinasyon.

Pil şarj cihazıyla birlikte tam devre aşağıda verilmiştir:

Fikir, bu web sitesindeki diğer sinüs dalgası invertör tasarımlarından birkaçında uygulanan fikirle aynıdır. Güç MOSFET'lerinin kapısını hesaplanmış SPWM ile kesmek, böylece çoğaltılmış bir yüksek akım SPWM, transformatör primerinin itme çekme sargısı boyunca salınır.

IC 741, iki girişi boyunca iki üçgen dalgayı karşılaştıran bir karşılaştırıcı olarak kullanılır. Yavaş taban üçgen dalgası IC 4047 Ct piminden elde edilirken, hızlı üçgen dalga harici bir IC 555 kararsız aşamadan türetilir. Sonuç, IC 741'in pin6'sında hesaplanan bir SPWM'dir. Bu SPWM, aynı SPWM frekansında transformatör tarafından anahtarlanan güç MOSFET'lerinin kapılarında kesilir.

Bu, ikincil tarafın saf sinüs dalgası çıkışı ile sonuçlanır (bir miktar filtrelemeden sonra).

Tam Köprü Tasarımı

Yukarıdaki konsept için tam köprü versiyonu, aşağıda verilen konfigürasyon kullanılarak oluşturulabilir:

Basitlik açısından, otomatik bir akü kesme dahil değildir, bu nedenle akü voltajı tam şarj düzeyine ulaşır ulaşmaz beslemenin KAPATILMASI önerilir. Veya alternatif olarak uygun bir şekilde ekleyebilirsiniz seri olarak filament ampul Pilin güvenli bir şekilde şarj edilmesini sağlamak için pilin pozitif şarj hattı ile.

Yukarıdaki konseptle ilgili sorularınız veya şüpheleriniz varsa, aşağıdaki yorum kutusu tamamen sizindir.