Gönderi, temel inverter konseptlerini tasarlarken veya bunlarla uğraşırken yeni gelenler için faydalı olabilecek temel ipuçlarını ve teorileri açıklıyor. Daha fazlasını öğrenelim.
İnvertör nedir
Düşük voltaj, yüksek DC potansiyelini, 12V otomotiv akü kaynağından 220V AC çıkışa gibi düşük akımlı yüksek alternatif voltaja dönüştüren veya ters çeviren bir cihazdır.
Yukarıdaki Dönüşümün Arkasındaki Temel İlke
Düşük voltajlı bir DC'yi yüksek voltajlı bir AC'ye dönüştürmenin arkasındaki temel ilke, depolanan yüksek akımı bir DC kaynağı (normalde bir pil) içinde kullanmak ve bunu yüksek voltajlı bir AC'ye yükseltmektir.
Bu temelde, birincil (giriş) ve ikincil (çıkış) olmak üzere iki dizi sargıya sahip bir transformatör olan bir indüktör kullanılarak elde edilir.
Birincil sargı, doğrudan yüksek akım girişini almak içindir, ikincil ise bu girişi karşılık gelen yüksek voltajlı düşük akım alternatif çıkışına çevirmek içindir.
Alternatif Gerilim veya Akım Nedir
Alternatif voltaj ile, transformatörün girişindeki ayarlanmış frekansa bağlı olarak, polaritesini pozitiften negatife ve tersi birçok kez değiştiren bir voltajı kastediyoruz.
Genel olarak bu frekans, belirli bir ülkenin yardımcı program özelliklerine bağlı olarak 50 Hz veya 60 Hz'dir.
Yapay olarak üretilmiş bir frekans, güç transistörlerinden veya mosfetlerden veya güç transformatörüyle entegre GBT'lerden oluşabilen çıkış aşamalarını beslemek için yukarıdaki oranlarda kullanılır.
Güç cihazları, beslenen darbelere yanıt verir ve bağlı trafo sargısını, verilen akü akımı ve geriliminde karşılık gelen frekansla çalıştırır.
Yukarıdaki eylem, sonuçta gerekli 220V veya 120V AC'yi çıkaran transformatör ikincil sargısı boyunca eşdeğer bir yüksek voltaj indükler.
Basit Bir Manuel Simülasyon
Aşağıdaki manuel simülasyon, bir merkez kademe trafosu tabanlı itmeli çekmeli inverter devresinin temel çalışma prensibini göstermektedir.
Birincil sargı, bir akü akımıyla dönüşümlü olarak değiştirildiğinde, ikincil sargı boyunca eşdeğer miktarda voltaj ve akım indüklenir. geri dönüş bağlı ampulü aydınlatan mod.
Devreli bir invertörde, aynı işlem, güç cihazları ve sargıyı çok daha hızlı bir hızda, genellikle 50 Hz veya 60 Hz hızında anahtarlayan bir osilatör devresi aracılığıyla gerçekleştirilir.
Bu nedenle, bir invertörde hızlı anahtarlamadan kaynaklanan aynı eylem, yükün her zaman AÇIK görünmesine neden olur, ancak gerçekte yük 50 Hz veya 60 Hz hızında AÇIK / KAPALI duruma getirilir.
Transformatör Belirli Bir Girişi Nasıl Dönüştürür?
Yukarıda tartışıldığı gibi, trafo genellikle biri birincil diğeri ikincil olmak üzere iki sargıya sahip olacaktır.
İki sargı, birincil sargıya bir anahtarlama akımı uygulandığında, elektromanyetik indüksiyon yoluyla ikincil sargı boyunca orantılı olarak ilgili bir gücün aktarılmasına neden olacak şekilde tepki verir.
Bu nedenle, birincil 12V ve ikincil 220V olarak derecelendirilmişse, birincil tarafa salınan veya titreşimli bir 12V DC girişinin ikincil terminaller arasında bir 220V AC indükleyeceğini ve üreteceğini varsayalım.
Bununla birlikte, primere giriş doğru akım olamaz, yani kaynak bir DC olabilir, darbeli bir biçimde veya aralıklı olarak primer boyunca veya belirtilen seviyede bir frekans şeklinde uygulanmalıdır. bunu önceki bölümde tartıştık.
Bu, bir indüktörün doğal özelliklerinin uygulanabilmesi için gereklidir, buna göre bir indüktör dalgalı bir akımı sınırlar ve giriş darbesinin yokluğunda sisteme eşdeğer bir akım atarak dengelemeye çalışır, geri dönüş fenomeni olarak da bilinir. .
Bu nedenle, DC uygulandığında, birincil bu akımı depolar ve DC'nin sargı ile bağlantısı kesildiğinde, sargının depolanan akımı terminalleri boyunca geri atmasına izin verir.
Bununla birlikte, terminallerin bağlantısı kesildiğinden, bu geri emf, ikincil çıkış terminalleri boyunca gerekli AC'yi oluşturan ikincil sargıya indüklenir.
Dolayısıyla yukarıdaki açıklama, bir invertör tasarlarken bir pulser devresinin veya daha basit bir ifadeyle bir osilatör devresinin zorunlu hale geldiğini göstermektedir.
Bir İnvertörün Temel Devre Aşamaları
Makul derecede iyi performansa sahip temel bir işlevsel invertör oluşturmak için aşağıdaki temel unsurlara ihtiyacınız olacak:
- Trafo
- N-kanalı gibi Güç Cihazları MOSFET'ler veya NPN Biploar Güç Transistörleri
- Kurşun asit pili
Blok Şeması
Yukarıdaki elemanların basit bir konfigürasyonla (merkezden itme-çekme) nasıl uygulanacağını gösteren blok diyagramı burada bulabilirsiniz.
Bir İnvertör için Osilatör Devresi Nasıl Tasarlanır
Bir osilatör devresi, herhangi bir invertörde çok önemli devre aşamasıdır, çünkü bu aşama, DC'yi transformatörün birincil sargısına çevirmekten sorumlu hale gelir.
Bir osilatör aşaması, bir inverter devresindeki belki de en basit kısımdır. Temelde, birçok farklı yolla yapılabilen kararsız bir multivibratör konfigürasyonu.
NAND geçitlerini, NOR geçitlerini, IC 4060, IC LM567 gibi yerleşik osilatörlere sahip cihazları veya sadece bir 555 IC'yi kullanabilirsiniz. Diğer bir seçenek, standart kararsız modda transistörlerin ve kapasitörlerin kullanılmasıdır.
Aşağıdaki resimler, önerilen herhangi bir invertör tasarımı için temel salınımları elde etmek için etkili bir şekilde kullanılabilecek farklı osilatör konfigürasyonlarını göstermektedir.
Aşağıdaki diyagramlarda birkaç popüler osilatör devre tasarımı görüyoruz, çıkışlar aslında pozitif darbeler olan kare dalgadır, yüksek kare bloklar pozitif potansiyelleri gösterir, kare blokların yüksekliği normalde uygulanan değere eşit olan voltaj seviyesini gösterir. IC'ye besleme voltajı ve kare blokların genişliği, bu voltajın canlı kaldığı zaman aralığını gösterir.
Bir İnvertör Devresinde Osilatörün Rolü
Önceki bölümde tartışıldığı gibi, sonraki güç aşamalarını beslemek için temel voltaj darbeleri üretmek için bir osilatör kademesi gereklidir.
Bununla birlikte, bu aşamalardan gelen darbeler, mevcut çıkışlarıyla çok düşük olabilir ve bu nedenle, doğrudan transformatöre veya çıkış aşamasındaki güç transistörlerine beslenemez.
Salınım akımını gerekli seviyelere itmek için, normalde bir çift yüksek kazançlı orta güçlü transistörden veya hatta daha karmaşık bir şeyden oluşabilen bir ara sürücü aşaması kullanılır.
Ancak bugün sofistike mosfetlerin ortaya çıkmasıyla bir sürücü aşaması tamamen ortadan kalkabilir.
Bunun nedeni, mosfetlerin voltaja bağlı cihazlar olması ve işletim için akım büyüklüklerine bağlı olmamasıdır.
Kapısı ve kaynağı boyunca 5V'un üzerinde bir potansiyelin varlığıyla, çoğu mosfet, akım 1mA kadar düşük olsa bile, drenajı ve kaynağı boyunca doyurur ve tamamen iletir.
Bu, koşulları son derece uygun hale getirir ve invertör uygulamaları için bunların uygulanmasını kolaylaştırır.
Yukarıdaki osilatör devrelerinde çıkışın tek bir kaynak olduğunu görebiliriz, ancak tüm invertör topolojilerinde iki kaynaktan alternatif veya zıt kutuplanmış bir darbe çıkışına ihtiyacımız vardır. Bu, osilatörlerden gelen mevcut çıkışa bir invertör geçit aşaması (voltajı ters çevirmek için) eklenerek kolayca elde edilebilir, aşağıdaki şekillere bakın.
Osilatör Aşamasını Küçük İnvertör Devreleri Tasarlamak İçin Yapılandırma
Şimdi osilatör kademeleri ile yukarıda anlatılanların hızlı bir şekilde etkili inverter tasarımları oluşturmak için bir güç kademesine bağlanabileceği kolay yöntemleri anlamaya çalışalım.
NOT Gate Osilatör kullanarak bir İnvertör Devresi Tasarlama
Aşağıdaki şekil, küçük bir eviricinin IC 4049 gibi bir NOT geçidi osilatörü kullanılarak nasıl yapılandırılabileceğini göstermektedir.
Burada temel olarak N1 / N2, inverter çalışması için gerekli 50Hz veya 60Hz saatleri veya salınımları yaratan osilatör aşamasını oluşturur. N3, bu saatleri tersine çevirmek için kullanılır, çünkü güç transformatörü aşaması için zıt polarize saatler uygulamamız gerekir.
Bununla birlikte, N3'ün giriş hattı ve çıkış hattı boyunca yapılandırılan N4, N5 N6 geçitlerini de görebiliriz.
Aslında N4, N5, N6, IC 4049'un içinde bulunan 3 ekstra geçidi barındırmak için dahil edilmiştir, aksi takdirde işlemler için yalnızca ilk N1, N2, N3 herhangi bir sorun olmaksızın tek başına kullanılabilir.
3 ekstra kapılar tampon görevi görür ve ayrıca bu kapıların bağlantısız bırakılmadığından emin olun, aksi takdirde uzun vadede IC üzerinde olumsuz etki yaratabilir.
N4 ve N5 / N6 çıkışları boyunca ters polarize edilmiş saatler, 10 amperlik iyi bir akımı idare edebilen TIP142 güç BJT'leri kullanılarak güç BJT aşamasının temellerine uygulanır. Transformatör, BJT'lerin toplayıcıları arasında yapılandırılmış olarak görülebilir.
Yukarıdaki tasarımda hiçbir ara amplifikatör veya sürücü aşamasının kullanılmadığını göreceksiniz çünkü TIP142'nin kendisi gerekli dahili amplifikasyon için dahili bir BJT Darlington aşamasına sahiptir ve bu nedenle düşük akım saatlerini NOT kapılarından yükseğe rahatça yükseltebilir. bağlı trafo sargısı boyunca akım salınımları.
Aşağıda daha fazla IC 4049 inverter tasarımı bulunabilir:
Homemade 2000 VA Güç Çevirici Devresi
En Basit Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) Devresi
Schmidt Tetikleyici NAND kapısı Osilatörünü kullanarak bir İnvertör Devresi Tasarlama
Aşağıdaki şekil, IC 4093 kullanan bir osilatör devresinin benzer bir BJT güç aşamasıyla nasıl entegre edilebileceğini göstermektedir. kullanışlı inverter tasarımı .
Şekil, IC 4093 Schmidt tetik NAND geçitlerini kullanan küçük bir inverter tasarımını göstermektedir. Oldukça benzer şekilde burada da N4 önlenebilirdi ve BJT tabanları doğrudan girişler ve çıkışlar N3 arasında bağlanabilirdi. Ancak yine, N4, IC 4093 içindeki bir ekstra geçidi barındırmak ve giriş piminin bağlantısız bırakılmamasını sağlamak için dahil edilmiştir.
Daha benzer IC 4093 İnvertör tasarımlarına aşağıdaki bağlantılardan başvurulabilir:
En İyi Modifiye İnvertör Devreleri
Solar İnvertör Devresi Nasıl Yapılır
Dahili Şarj Cihazı ile 400 Watt Yüksek Güç Çevirici Devresi Nasıl Yapılır
UPS Devresi Nasıl Tasarlanır - Eğitim
IC 4093 ve IC 4049 için bağlantı şemaları
NOT: IC'nin Vcc ve Vss besleme pinleri, inverter şemalarında gösterilmemiştir, bunların 12V inverterler için 12V akü beslemesine uygun şekilde bağlanması gerekir. Daha yüksek voltajlı invertörler için bu besleme, IC besleme pimleri için uygun şekilde 12V'a düşürülmelidir.
IC 555 Osilatör Kullanarak Mini İnvertör Devresi Tasarlama
Yukarıdaki örneklerden, en temel invertör biçimlerinin, basitçe bir BJT + transformatör güç aşaması ile bir osilatör aşaması birleştirilerek tasarlanabileceği oldukça açık hale gelmektedir.
Aynı prensibi izleyerek, aşağıda gösterildiği gibi küçük bir invertör tasarlamak için bir IC 555 osilatör de kullanılabilir:
Yukarıdaki devre kendinden açıklamalıdır ve belki daha fazla açıklama gerektirmez.
Daha fazla IC 555 inverter devresi aşağıda bulunabilir:
İnvertör Topolojilerini Anlama (Çıkış Aşaması Nasıl Yapılandırılır)
Yukarıdaki bölümlerde osilatör aşamalarını ve ayrıca osilatörden gelen darbeli voltajın doğrudan önceki güç çıkış aşamasına gittiğini öğrendik.
Bir invertörün bir çıkış aşamasının tasarlanmasının başlıca üç yolu vardır.
A Kullanarak:
- Yukarıdaki örneklerde açıklandığı gibi İtme Çekme Aşaması (Merkez Kademe Transformatörü ile)
- Yarım Köprü Aşamasını İtin
- İtmeli Tam Köprü veya H Köprü Aşaması
Merkezi kademe transformatörü kullanan itme çekme aşaması en popüler tasarımdır çünkü daha basit uygulamalar içerir ve garantili sonuçlar üretir.
Bununla birlikte, daha hacimli transformatörler gerektirir ve verimde çıktı daha düşüktür.
Aşağıda bir merkez kademe transformatörü kullanan birkaç invertör tasarımı görülebilir:
Bu konfigürasyonda, temel olarak, çıkış cihazlarının (transistörler veya mosfetler) sıcak uçlarına bağlanan dış muslukları ile bir merkez musluk transformatörü kullanılırken, merkez musluk bataryanın negatifine veya bataryanın pozitifine gider. kullanılan cihazların türüne göre (N tipi veya P tipi).
Yarım Köprü Topolojisi
Yarım köprü kademesi, bir merkez kademe transformatörünü kullanmaz.
KİME yarım köprü konfigürasyon, kompaktlık ve verimlilik açısından merkezden itmeli çekme tipi bir devreden daha iyidir, ancak yukarıdaki işlevleri uygulamak için büyük değerli kapasitörler gerektirir.
KİME tam köprü veya bir H köprü invertörü aynı zamanda sıradan bir iki kademe transformatörü içerdiğinden ve bir merkez kademe transformatörü gerektirmediğinden yarım köprü ağına benzer.
Tek fark, kapasitörlerin ortadan kaldırılması ve iki güç cihazının daha dahil edilmesidir.
Tam Köprü Topolojisi
Tam köprü invertör devresi, 'H' harfine benzeyen bir konfigürasyonda düzenlenmiş dört transistör veya mosfetten oluşur.
Dört cihazın tümü, kullanılan harici sürücü osilatör aşamasına bağlı olarak N kanal tipi veya iki N kanallı ve iki P kanallı olabilir.
Yarım köprü gibi, tam bir köprü de cihazları tetiklemek için ayrı, izole edilmiş, alternatif olarak salınan çıkışlar gerektirir.
Sonuç aynıdır, bağlı transformatör primer, içinden akü akımının bir ters ileri tür anahtarlamaya tabi tutulur. Bu, transformatörün çıkış sekonder sargısı boyunca gerekli indüklenmiş yükseltilmiş voltajı üretir. Bu tasarımda verimlilik en yüksek seviyededir.
H-Bridge Transistör Mantığı Ayrıntıları
Aşağıdaki diyagram tipik bir H köprüsü konfigürasyonunu göstermektedir, anahtarlama aşağıdaki gibi yapılmıştır:
- A YÜKSEK, D YÜKSEK - ileri itme
- B HIGH, C HIGH - ters çekme
- A YÜKSEK, B YÜKSEK - tehlikeli (yasak)
- C HIGH, D HIGH - tehlikeli (yasak)
Yukarıdaki açıklama, bir eviricinin nasıl tasarlanacağına ilişkin temel bilgileri sağlar ve yalnızca sıradan bir evirici devrelerini, tipik olarak kare dalga tiplerini tasarlamak için dahil edilebilir.
Bununla birlikte, bir sinüs dalgası invertörü, PWM bazlı invertör, çıkış kontrollü invertör yapmak gibi invertör tasarımlarıyla ilişkilendirilebilecek birçok başka kavram vardır, bunlar, söz konusu fonksiyonları uygulamak için yukarıda açıklanan temel tasarımlara eklenebilecek ek aşamalardır.
Onları başka bir zaman tartışacağız veya değerli yorumlarınız aracılığıyla olabilir.
Önceki: 12V DC'yi 220V AC'ye Dönüştürme Sonraki: Arabanız için 3 İlginç DRL (Gündüz Çalışan Işık) Devresi
