500 watt inverterkrets med batterilader

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





I dette innlegget vil vi grundig diskutere hvordan man bygger en 500 watt inverterkrets med et integrert automatisk batteriladertrinn.

Videre i artikkelen vil vi også lære hvordan du kan oppgradere systemet for høyere belastninger og hvordan du forbedrer ot til en ren sinusbølgeversjon.



Denne 500 watt strømomformeren vil konvertere en 12 V DC eller 24 V DC fra et blybatteri til 220 V eller 120 V AC, som kan brukes til å drive alle typer belastninger, rett fra CFL-lys, LED-pærer, vifter, varmeovner , motorer, pumper, miksere, datamaskiner og så videre.

Grunnleggende design

An inverter kan utformes på mange forskjellige måter, ganske enkelt ved å erstatte oscillatortrinnet med en annen type oscillatortrinn, i henhold til brukerens preferanse.



Oscillatortrinnet er i utgangspunktet en stabil multivibrator som kan bruke IC eller transistorer.

Selv om en astabelbasert oscillator kan utformes på forskjellige måter, vil vi bruke IC 4047-alternativet her siden det er en allsidig, nøyaktig og en spesialisert astable chip designet spesielt for applikasjoner som inverere.

Bruker IC 4047

Å lage hvilken som helst inverter ved hjelp av IC 4047 er sannsynligvis det mest anbefalte alternativet på grunn av høy nøyaktighet og lesbarhet av IC. Enheten er en allsidig oscillator IC som gir en dual push pull- eller flip-flop-utgang over pin10 og pin11, og også en enkelt firkantbølgeoutput på pin13.

GRUNNLEGG KRETS

En grunnleggende 500 watt inverter med firkantbølgeeffekt kan være så enkel som ovenfor å bygge. For å oppgradere den med en batterilader kan det hende at vi må bruke en ladetransformator som er vurdert riktig i henhold til batterispesifikasjonene.

Før vi lærer laderkonfigurasjonen, la oss først bli kjent med batterispesifikasjonen som kreves for dette prosjektet.

Fra et av vårt forrige innlegg vet vi at den mer passende ladnings- og utladningshastigheten til et blybatteri bør være på 0,1 C eller med en strømforsyning som er 10 ganger mindre enn batteriets Ah-vurdering. Dette innebærer at for å få minst 7 timers sikkerhetskopi ved 500 watt belastning, kan batteriet Ah beregnes på følgende måte

Driftsstrømmen som kreves for en 500 watt belastning fra et 12V batteri vil være 500/12 = omtrent 41 ampere

Disse 41 ampere må vare i 7 timer, betyr at batteriet Ah må være = 41 x 7 = 287 Ah. I virkeligheten må dette imidlertid være minst 350 Ah.

For et 24 V batteri kan dette komme ned til 50% mindre ved 200 Ah. Det er nettopp derfor en høyere driftsspenning alltid anbefales når wattverdien til omformeren kommer på den høyere siden.

Bruke 24 V batteri

For å holde batteriet og transformatorstørrelsen mindre og kablene tynnere, kan det være lurt å bruke et 24 V batteri til å oppnå den foreslåtte 500 watt-designen.

Den grunnleggende utformingen vil forbli som den er, bortsett fra a 7812 IC lagt til IC 4047-kretsen, som vist nedenfor:

Skjematisk diagram

Batterilader

For å holde designet enkelt, men likevel effektivt, har jeg unngått bruk av en automatisk avskjæring for batteriladeren her, og har også sørget for at en felles transformator brukes til omformeren og laderen.

Det komplette kretsskjemaet for den foreslåtte 500 watt inverter med batterilader kan sees nedenfor:

Det samme konseptet er allerede diskutert forseggjort i et av de andre relaterte innleggene, som du kan henvise til for ytterligere informasjon.

I utgangspunktet bruker omformeren samme transformator for lading av batteriet og for å konvertere batteristrøm til 220 V vekselstrøm. Operasjonen er implementert gjennom et reléovergangsnettverk, som skiftevis transformatorviklingen til lademodus og invertermodus.

Hvordan det fungerer

Når nettstrømnettet ikke er tilgjengelig, er relékontaktene plassert ved deres respektive N / C-punkter (normalt lukket). Dette forbinder avløpene til MOSFETene med transformatorens primær, og apparatene eller lasten kobles til sekundæren til transformatoren.

Enheten går i omformermodus og begynner å generere den nødvendige 220V AC eller 120 V AC fra batteriet.

Reléspolene drives av en enkel råolje transformatorfri (kapasitiv) strømforsyningskrets ved hjelp av en 2uF / 400V slippkondensator.

Tilførselen er ikke nødvendig å være stabilisert eller godt regulert fordi belastningen er i form av reléspolene som er ganske tunge og lett tåler bryteren PÅ bølge fra 2uF kondensatoren.

Spolen til RL1-reléet som styrer nettsiden til transformatoren, kan sees tilkoblet før en blokkeringsdiode, mens spolen til RL2 som styrer MOSFET-siden er plassert etter dioden og parallelt med en stor kondensator.

Dette gjøres med vilje for å skape en liten forsinkelseseffekt for RL2, eller for å sikre at RL1 slås PÅ og AV før RL2. Dette er av sikkerhetshensyn, og for å sikre at MOSFETene aldri blir utsatt for omvendt lading når reléet beveger seg fra invertermodus til lademodus.

Forslag til sikkerhet

Som vi vet, fungerer transformatoren i en hvilken som helst inverterkrets som en tung induktiv belastning. Når en så tung induktiv belastning byttes med en frekvens, er det nødt til å generere en enorm mengde strømspisser som kan være potensielt farlige for den sensitive elektronikken og de involverte IC-ene.

For å sikre riktig sikkerhet for det elektroniske scenen kan det være viktig å endre 7812-seksjonen på følgende måte:

For en 12V-applikasjon kan du redusere den ovennevnte toppbeskyttelseskretsen til følgende versjon:

Batteri, MOSFET og transformator Bestem effekten

Vi har diskutert dette mange ganger gjennom forskjellige innlegg om at det er transformatoren, batteriet og MOSFET-rangeringene som faktisk bestemmer hvor mye strøm en inverter kan produsere.

Vi har allerede snakket om batteriberegningene i de foregående avsnittene, la oss nå se hvordan transformator kan beregnes for å utfylle nødvendig effekt.

Det er faktisk veldig enkelt. Siden spenningen er ment å være 24 V, og strøm 500 watt, gir det å dele 500 med 24 20,83 ampere. Betydningen av transformatorforsterkeren må være over 21 ampere, helst opptil 25 ampere.

Men siden vi bruker den samme transformatoren for både lade- og invertermodus, må vi velge spenningen på en slik måte at den passer begge operasjonene optimalt.

En 20-0-20 V for primærsiden ser ut til å være et godt kompromiss, det er faktisk den ideelt egnede vurderingen for den generelle driften av inverteren i begge modusene.

Siden bare en halv vikling brukes til å lade batteriet, kan transformatorens 20 V RMS-klassifisering brukes til å få en 20 x 1,41 = 28,2 V topp DC over batteriet ved hjelp av den tilhørende filterkondensatoren som er koblet over batteriet terminaler. Denne spenningen vil lade batteriet med god hastighet og med riktig hastighet.

I omformermodus, når batteriet er på rundt 26 V, vil omformerutgangen være på 24/26 = 220 / ut

Ut = 238 V.

Dette ser ut som en sunn effekt mens batteriet er optimalt ladet, og selv når batteriet faller til 23 V, kan utgangen forventes å opprettholde en sunn 210V

Beregning av MOSFET : MOSFET fungerer i utgangspunktet som brytere som ikke må brenne mens du bytter nominell strøm, og som heller ikke må varme opp på grunn av økt motstand mot svitsjestrømmer.

For å tilfredsstille de ovennevnte aspektene, må vi sørge for at den nåværende håndteringskapasiteten eller ID-spesifikasjonen til MOSFET er godt over 25 ampere for vår 500 watt inverter. Også for å forhindre høy spredning og ineffektiv bytte må MOSFETs RDSon-spesifikasjon være så lav som mulig.

Enheten vist i diagrammet er IRF3205 , som har en ID på 110 amp og RDSon på 8 milliohms (0,008 ohm), som faktisk ser ganske imponerende ut og passer perfekt for dette inverterprosjektet.

Deleliste

For å lage den ovennevnte 500 watt inverter med batterilader, trenger du følgende materialliste:

  • IC 4047 = 1
  • Motstander
  • 56K = 1
  • 10 ohm = 2
  • Kondensator 0.1uF = 1
  • Kondensator 4700uF / 50 V = 1 (over batteripolene)
  • MOSFETs IRF3205 = 2
  • Diode 20 amp = 1
  • Heatsink for MOSFETs = Large Finned Type
  • Blokkering av dioder over MOSFETs Avløp / kilde = 1N5402 (Vennligst koble dem over avløp / kilde til hver MOSFET for ekstra beskyttelse mot omvendt EMF fra transformatorens primære. Katoden vil gå til avløpspinnen.
  • Relé DPDT 40 amp = 2 nr

Oppgradering til Modified Sinewave Inverter

Firkantbølgeversjonen som er diskutert ovenfor, kan effektivt konverteres til en modifisert sinebølge 500 watt inverterkrets med mye forbedret utgangsbølgeform.

Til dette bruker vi alderen IC 555 og IC 741 kombinasjon for produksjon av den tiltenkte sinusbølgeformen.

Den komplette kretsen med batterilader er gitt nedenfor:

Ideen er den samme som er brukt i noen av de andre sinewave-inverterdesignene på dette nettstedet. Det er å hugge porten til kraft-MOSFETene med beregnet SPWM slik at en replikert høy strøm SPWM blir svingt over push-pull-viklingen til transformatorens primære.

IC 741 brukes som en komparator som sammenligner to trekantbølger over sine to innganger. Den trege bølgen med langsom base er hentet fra IC 4047 Ct-pinnen, mens den raske trekantbølgen er avledet fra et eksternt, stabilt IC 555-trinn. Resultatet er en beregnet SPWM ved pin6 i IC 741. Denne SPWM er hakket ved portene til kraft-MOSFETene som bytter av transformatoren med samme SPWM-frekvens.

Dette resulterer i sekundærsiden med en ren sinusbølgeutgang (etter litt filtrering).

Full brodesign

Hele broversjonen for konseptet ovenfor kan bygges ved hjelp av konfigurasjonen nedenfor:

For enkelhets skyld er ikke automatisk avbrutt batteri inkludert, så det anbefales å slå av strømmen så snart batterispenningen når fulladet. Eller alternativt kan du legge til en passende glødelampe i serie med den ladende positive linjen til batteriet, for å sikre en sikker lading av batteriet.

Hvis du har spørsmål eller tvil angående konseptet ovenfor, er kommentarfeltet nedenfor ditt.




Forrige: 3 faste faste spenningsregulatorer - arbeids- og applikasjonskretser Neste: Hvordan lage PCB hjemme