Pure Sine Wave Inverter Circuit ved hjelp av IC 4047

En veldig effektiv ren sinusbølgeomformerkrets kan lages ved hjelp av IC 4047 og et par IC 555 sammen med noen få andre passive komponenter. La oss lære detaljene nedenfor.

Kretskonseptet

I forrige innlegg diskuterte vi hovedtemaet spesifikasjoner og datablad for IC 4047 der vi lærte hvordan IC kunne konfigureres til en enkel inverterkrets uten å involvere noen ekstern oscillatorkrets.

I denne artikkelen fortsetter vi designet litt foran og lærer hvordan det kan forbedres til en ren sinusbølgeomformerkrets ved hjelp av et par ekstra IC 555 sammen med eksisterende IC 4047.

IC 4047-seksjonen forblir i utgangspunktet den samme og er konfigurert i sin normale frittgående multivibratormodus med utgangen utvidet med mosfet / transformator-trinnet for den nødvendige 12V til vekselstrømskonvertering.

Hvordan IC 4047 fungerer

IC 4047 genererer de vanlige firkantbølgene til de tilkoblede myggene, og skaper et strømuttak ved den sekundære transformatoren, som også er i form av firkantbølge AC.

Integrasjonen av de to 555 IC til trinnet ovenfor transformerer utgangen til en ren sinusbølge AC. Følgende forklaring avslører hemmeligheten bak IC555 som fungerer for ovennevnte.

Med henvisning til den nedenfor viste IC 4047-ren sinusbølgeomformerkretsen (designet av meg), kan vi se to identiske IC 555-trinn, hvor den venstre delen fungerer som en strømstyrt sagtanngenerator mens høyre side er en strømstyrt PWM-generator .

Utløsningen av begge 555 IC-ene er avledet fra oscillatorutgangen som er lett tilgjengelig over pin nr. 13 i IC 4047. Denne frekvensen vil være 100Hz hvis inverteren er ment for 50Hz-operasjoner, og 120Hz for 60Hz-applikasjoner.

Bruker IC 555 for PWM-generasjonen

Den venstre 555-seksjonen genererer en konstant sagtannbølge over kondensatoren som blir matet til moduleringsinngangen til IC2 555 hvor dette sagtannssignalet sammenlignes med høyfrekvenssignalet fra pin3 av ​​IC1 555 og skaper den nødvendige rene sinusbølgeekvivalenten PWM ved pin # 3 av 555 IC2.

Ovennevnte PWM påføres direkte på mosfetsportene. slik at de firkantede pulser her generert gjennom pin10 / 11 i IC4047 blir hakket og 'skåret ut' i henhold til de påførte PWM-ene.

Den resulterende utgangen til transformatoren fører også til at en ren sinusbølge trappes opp ved transformatorens vekselstrøm.

Formelen for beregning av R1, C1 er gitt i denne artikkelen som også forteller oss om pinout-detaljene til IC 4047

For NE555 kan trinn C velges nær 1uF og R som 1K.

Antatt utgangsbølgeform

Mer informasjon om hvordan du bruker IC 555 for generering av PWM

En RMS-justering kan legges til den ovennevnte designen ved å innføre et potten spenningsdeler nettverk over pin5 og trekanten kildeinngangen, som vist nedenfor, designet inkluderer også buffertransistorer for å forbedre mosfet oppførsel

Ovennevnte rene sinusbølge-inverterdesign ble vellykket testet av Arun Dev, som er en av de ivrige leserne av denne bloggen og en intens elektronisk hobbyist. Følgende bilder sendt av ham beviser hans innsats for det samme.

Mer tilbakemelding

Inspirerende svar mottatt fra Mr. Arun angående ovennevnte IC 4047 inverterresultater:

Etter å ha fullført denne kretsen var resultatet fantastisk. Jeg fikk full effekt av 100 W-pæren. Kunne ikke tro på øynene mine.

Den eneste forskjellen jeg hadde gjort i dette designet var å erstatte 180 K i andre 555 med en 220 K-pott for å justere frekvensene nøyaktig.

Denne gangen var resultatet fruktbart i alle henseender ... Ved justering av potten kunne jeg få en ikke-forstyrrende ikke-flimrende full watt-glød i pæren, også 230/15 V transformatoren koblet til da belastningen ga en frekvens mellom 50 og 60 (si 52 Hz).

Gryten ble justert forsiktig for å få en høyfrekvent (si 2 kHz) utgang fra pinne nr. 3 i andre ic 555. CD4047-delen ble bedre kalibrert for å få 52 Hz ved de to utgangsterminalene ....

Også jeg står overfor et enkelt problem. Jeg har brukt IRF3205 mosfeter i utgangsfasen. Jeg glemte å koble sikkerhetsdiodene over avløpsterminalene til hver mosfet ...

Så da jeg hadde prøvd å koble til en annen last (si bordvifte) parallelt med den gitte belastningen (100 W pære), ble glødet på pæren også viftehastigheten redusert litt og en av MOSFET ble blåst pga. fraværet av dioden.

Ovennevnte 4047-sinusomformerkrets ble også forsøkt med suksess av Mr. Daniel Adusie (biannz), som er en vanlig besøkende på denne bloggen, og en hardtarbeidende elektronisk entusiast. Her er bildene sendt av ham som bekrefter resultatene:

Sawtooth Waveform Oscilloscope Output

Lyser en 100 watt testpære

Følgende bilder viser de modifiserte bølgeformene ved utgangen av transformatoren som fanget av Mr. Daniel Adusie etter tilkobling av en 0.22uF / 400V kondensator og en passende belastning.

Bølgeformene er noe trapesformede og er langt bedre enn en firkantbølge som tydelig viser de imponerende effektene av PWM-behandlingen skapt av IC555-trinnene.

Bølgeformene kan trolig bli ytterligere glattet ved å legge til en induktor sammen med kondensatoren.

Viser en nær Sinewave Oscilloscope Trace etter PWM Filtration

Interessante tilbakemeldinger mottatt fra Johnson Johnson, som er en av de dedikerte leserne av denne bloggen:

God dag
I innlegget ditt, Pure Sine Wave Inverter ved hjelp av 4047, i det andre I.c-trinnet (ic.1) brukte du 100 ohm motstand mellom pin 7 og 6.,
Er det riktig? Jeg pleier å tro at en ustabil multivibrator som bruker 555-pin-konfigurasjon, skal ha 100 ohm mellom pin 7 og 6. Dessuten bør 180k-variabelen mellom pin 8 (+) og pin 7. Pls kontroller pin-tilkoblingen og korriger meg pls. Fordi det svinger noen ganger, og det gjør det ikke noen ganger også. Takk,
Isaac Johnson

Løsning av kretsproblemet:

Etter min mening, for bedre respons kan du prøve å koble til en ekstra 1k motstand over den 100 ohm ytre enden og pin6 / 2 av IC1

Johnson:

Tusen takk for svaret ditt. Jeg konstruerte faktisk omformeren du ga i bloggen din, og det fungerte.

Selv om jeg ikke har et oscilloskop for å observere utgangsbølgeformen, MEN jeg vedder på at leserne er gode, for det betjente en lysrørlampe der enhver modifisert eller pwm-omformer ikke kan slå på.

Se bildet sir. Men utfordringen min nå er når jeg legger til belastning, flimmer utgangen noen ganger. Men er glad det er en sinusbølge.

Et enklere valg

Følgende konsept diskuterer en ganske enklere metode for å modifisere en vanlig firkantbølgeomformer ved hjelp av IC 4047 til en sinusbølgeomformer gjennom PWM-teknologi. Ideen ble bedt om av Mr. Philip

Tekniske spesifikasjoner

Jeg håper at jeg ikke kommer til å plage, men jeg trenger noen råd med en PWM-kontrollert modifisert sinusomformer jeg designer, så jeg vil søke din ekspertuttalelse.

Denne enkle designen er foreløpig, jeg har ikke implementert den ennå, men jeg vil gjerne at du tar en titt på den og forteller meg hva du synes.

Jeg vil også at du skal hjelpe til med å svare på noen spørsmål som jeg ikke har funnet svar på.

Jeg har tatt meg friheten til å legge ved et bilde av et kvasi-blokkdiagram over mitt foreløpige design for din vurdering.

Hjelp meg. I diagrammet er IC CD4047 i omformeren er ansvarlig for å generere firkantbølgepulser ved 50Hz som vil bli brukt til å veksle på MOSFETS Q1 og Q2.

PWM-kretsen vil være basert på IC NE555 og dens utgang vil bli brukt til porten til Q3 slik at Q3 vil gi PWM. Foruten dette har jeg to spørsmål.

Først, kan jeg bruke firkantbølger for PWM-pulser? For det andre, hva er forholdet mellom PWM-frekvens og forsyningsfrekvens? Hvilken PWM-frekvens skal jeg bruke for en 50Hz inverterutgang?

Jeg håper at dette designet er gjennomførbart, jeg tror det er gjennomførbart, men jeg vil ha din ekspertuttalelse før jeg bruker knappe ressurser på å implementere designet.

Ser frem til å høre fra deg sir!

Vennlig hilsen Philip

Løse kretsforespørselen

Konfigurasjonen vist i andre figur vil fungere, men bare hvis midtkranen PWM mosfet er erstattet med en p-kanal mosfet .

PWM-delen bør bygges som forklart i denne artikkelen:

PWM transformerer de flate firkantbølgene til en modifisert firkantbølge ved å hugge dem i mindre beregnede seksjoner slik at den totale RMS for bølgeformen blir så nær som mulig en faktisk sinusmotpart, men likevel opprettholder toppnivået lik den faktiske firkantbølgeinngangen. . Konseptet kan læres i detaljer her:

Imidlertid hjelper ikke transformasjonen ovenfor til å eliminere harmonene.

PWM-frekvensen vil alltid være i form av hakkede firkantbølger.

PWM-frekvensen er uvesentlig og kan ha en hvilken som helst høy verdi, fortrinnsvis i kHz.