دائرة عاكس 500 وات مع شاحن بطارية

في هذا المنشور ، سنناقش بشكل شامل كيفية بناء دائرة عاكس بقدرة 500 وات مع مرحلة شاحن بطارية أوتوماتيكي متكامل.

علاوة على ذلك في المقالة سوف نتعلم أيضًا كيفية ترقية النظام لأحمال أعلى وكيفية تحسينه إلى إصدار موجة جيبية نقية.

سيحول محول الطاقة 500 وات هذا 12 فولت تيار مستمر أو 24 فولت تيار مستمر من بطارية حمض الرصاص إلى 220 فولت أو 120 فولت تيار متردد ، والتي يمكن استخدامها لتشغيل جميع أنواع الأحمال ، مباشرة من مصابيح CFL ، ومصابيح LED ، ومراوح ، وسخانات والمحركات والمضخات والخلاطات والكمبيوتر وما إلى ذلك.

التصميم الأساسي

ان يمكن تصميم العاكس بعدة طرق مختلفة ، ببساطة عن طريق استبدال مرحلة المذبذب بنوع آخر من مراحل المذبذب ، حسب تفضيلات المستخدم.

مرحلة المذبذب هي أساسًا multivibrator مستقر والتي يمكن أن تستخدم الدوائر المتكاملة أو الترانزستورات.

على الرغم من أنه يمكن تصميم مذبذب قائم على الاستقرار بطرق مختلفة ، إلا أننا سنستخدم خيار IC 4047 هنا لأنه شريحة متعددة الاستخدامات ودقيقة ومتخصصة ومستقرة مصممة خصيصًا لتطبيقات مثل العاكسات.

باستخدام IC 4047

صنع أي عاكس باستخدام IC 4047 من المحتمل أن يكون الخيار الأكثر موصى به نظرًا للدقة العالية وسهولة قراءة IC. الجهاز عبارة عن مذبذب IC متعدد الاستخدامات يوفر سحبًا مزدوجًا للدفع أو إخراج الوجه بالتخبط عبر pin10 و pin11 ، وأيضًا خرج موجة مربعة واحدة عند pin13.

الدائرة الأساسية

يمكن أن يكون العاكس الأساسي بقدرة 500 وات مع خرج موجة مربعة بسيطًا كما هو مذكور أعلاه. ومع ذلك ، لترقيته بشاحن بطارية ، قد نضطر إلى استخدام محول شاحن مصنف بشكل مناسب وفقًا لمواصفات البطارية.

قبل تعلم تكوين الشاحن ، دعنا أولاً نتعرف على مواصفات البطارية المطلوبة لهذا المشروع.

من أحد منشوراتنا السابقة ، نعلم أن معدل الشحن والتفريغ الأنسب لبطارية الرصاص الحمضية يجب أن يكون بمعدل 0.1 درجة مئوية أو بتيار إمداد أقل بـ 10 مرات من تصنيف البطارية آه. هذا يعني أنه للحصول على ما لا يقل عن 7 ساعات احتياطية عند حمل 500 واط ، يمكن حساب البطارية آه بالطريقة التالية

سيكون التيار التشغيلي المطلوب لحمولة 500 وات من بطارية 12 فولت 500/12 = 41 أمبير تقريبًا

يجب أن يستمر هذا 41 أمبير لمدة 7 ساعات ، مما يعني أن البطارية آه يجب أن تكون = 41 × 7 = 287 آه. ومع ذلك ، في الحياة الواقعية ، يجب أن يكون هذا على الأقل 350 آه.

بالنسبة لبطارية 24 فولت ، قد ينخفض ​​هذا إلى 50٪ عند 200 أمبير. هذا هو بالضبط سبب النصح دائمًا بجهد تشغيلي أعلى نظرًا لأن تصنيف القوة الكهربائية للعاكس يكون على الجانب الأعلى.

استخدام بطارية 24 فولت

من أجل الحفاظ على البطارية وحجم المحول أصغر وكابلات أرق ، قد ترغب في استخدام بطارية 24 فولت للتشغيل في التصميم المقترح 500 وات.

سيبقى التصميم الأساسي كما هو ، باستثناء ملف 7812 إيك أضيفت إلى دائرة IC 4047 ، كما هو موضح أدناه:

رسم تخطيطى

شاحن بطارية

للحفاظ على التصميم بسيطًا وفعالًا ، تجنبت استخدام ملف قطع تلقائي لشاحن البطارية هنا ، وتأكدت أيضًا من استخدام محول واحد مشترك لعمليات العاكس والشاحن.

يمكن رؤية الرسم التخطيطي الكامل للدائرة العاكس المقترحة بقدرة 500 وات مع شاحن البطارية أدناه:

تمت مناقشة نفس المفهوم بشكل متعمق في إحدى المنشورات الأخرى ذات الصلة ، والتي يمكنك الرجوع إليها للحصول على معلومات إضافية.

في الأساس ، يستخدم العاكس نفس المحول لشحن البطارية ولتحويل طاقة البطارية إلى 220 فولت تيار متردد. يتم تنفيذ العملية من خلال شبكة تبديل الترحيل ، والتي تقوم بالتناوب بتغيير لف المحول إلى وضع الشحن ووضع العاكس.

كيف تعمل

عندما لا تتوفر شبكة التيار المتردد AC ، يتم وضع جهات اتصال الترحيل في نقاط N / C الخاصة بها (عادة ما تكون مغلقة). هذا يربط مصارف الدوائر الترانزستورية مع المحول الأساسي ، وتتصل الأجهزة أو الحمل بالمحول الثانوي.

تدخل الوحدة في وضع العاكس وتبدأ في توليد 220 فولت تيار متردد المطلوب أو 120 فولت تيار متردد من البطارية.

يتم تشغيل ملفات الترحيل من خام بسيط دائرة إمداد الطاقة غير المحولة (السعوية) باستخدام مكثف إسقاط 2 فائق التوهج / 400 فولت.

ليس مطلوبًا أن يكون العرض مستقرًا أو منظمًا جيدًا لأن الحمل في شكل ملفات الترحيل التي تعتبر شديدة التحمل وستتحمل بسهولة زيادة التيار الكهربائي من مكثف 2 فائق التوهج.

يمكن رؤية ملف مرحل RL1 الذي يتحكم في جانب التيار المتردد الرئيسي للمحول متصلاً قبل الصمام الثنائي الحاجز ، بينما يتم وضع ملف RL2 الذي يتحكم في جانب MOSFET بعد الصمام الثنائي وبالتوازي مع مكثف كبير.

يتم القيام بذلك عن قصد لإنشاء تأثير تأخير بسيط لـ RL2 ، أو لضمان تبديل RL1 وإيقاف تشغيله قبل RL2. هذا لمخاوف تتعلق بالسلامة ، ولضمان عدم تعرض وحدات MOSFET مطلقًا لمصدر الشحن العكسي عندما ينتقل التتابع من وضع العاكس إلى وضع الشحن.

اقتراحات السلامة

كما نعلم ، في أي دائرة عاكس يعمل المحول مثل الحمل الاستقرائي الثقيل. عندما يتم تبديل مثل هذا الحمل الاستقرائي الثقيل بتردد ، فمن المحتم أن يولد مقدارًا هائلاً من الموجات الحالية التي قد تكون خطرة على الإلكترونيات الحساسة والدوائر المتكاملة المعنية.

لضمان السلامة المناسبة للمرحلة الإلكترونية ، قد يكون من المهم تعديل القسم 7812 بالطريقة التالية:

بالنسبة لتطبيق 12V ، يمكنك تقليل دائرة حماية السنبلة أعلاه إلى الإصدار التالي:

تحدد البطارية و MOSFET والمحول القوة الكهربائية

لقد ناقشنا هذا عدة مرات من خلال منشورات مختلفة أن المحول والبطارية وتقييمات MOSFET هي التي تحدد مقدار الطاقة التي يمكن أن ينتجها العاكس.

لقد تحدثنا بالفعل عن حسابات البطارية في الفقرات السابقة ، والآن دعونا نرى كيف يمكن حساب المحولات لاستكمال خرج الطاقة المطلوب.

انها في الواقع بسيطة جدا. نظرًا لأنه من المفترض أن يكون الجهد 24 فولت ، والطاقة 500 واط ، فإن قسمة 500 على 24 تعطي 20.83 أمبير. بمعنى أن معدل أمبير المحول يجب أن يكون أعلى من 21 أمبير ، ويفضل أن يصل إلى 25 أمبير.

ومع ذلك ، نظرًا لأننا نستخدم نفس المحول لكل من أوضاع الشحن والعاكس ، يتعين علينا تحديد الجهد بطريقة تناسب كلتا العمليتين على النحو الأمثل.

يبدو أن 20-0-20 V للجانب الأساسي هو حل وسط جيد ، في الواقع هو التصنيف المناسب بشكل مثالي للعمل الكلي للعاكس عبر كلا الوضعين.

نظرًا لأنه لا يتم استخدام سوى نصف ملف لشحن البطارية ، يمكن استخدام تصنيف 20 فولت RMS للمحول للحصول على 20 × 1.41 = 28.2 فولت تيار مستمر عبر البطارية بمساعدة مكثف المرشح المرتبط المتصل عبر البطارية محطات. سيؤدي هذا الجهد إلى شحن البطارية بمعدل جيد وبالسرعة الصحيحة.

في وضع العاكس ، عندما تكون البطارية عند حوالي 26 فولت ، سيسمح بأن يكون خرج العاكس عند 24/26 = 220 / مخرج

مخرج = 238 فولت

يبدو هذا ناتجًا صحيًا أثناء شحن البطارية على النحو الأمثل ، وحتى عندما تنخفض البطارية إلى 23 فولت ، فمن المتوقع أن يحافظ الناتج على 210 فولت صحي.

حساب MOSFET : تعمل MOSFETs بشكل أساسي مثل المفاتيح التي يجب ألا تحترق أثناء تبديل الكمية المقدرة من التيار ، كما يجب ألا تسخن بسبب زيادة المقاومة لتيارات التحويل.

لتلبية الجوانب المذكورة أعلاه ، يتعين علينا التأكد من أن سعة المعالجة الحالية أو مواصفات المعرف الخاصة بـ MOSFET تزيد عن 25 أمبير للعاكس بقدرة 500 وات. أيضًا لمنع التبديد العالي والتبديل غير الفعال ، يجب أن تكون مواصفات RDSon الخاصة بـ MOSFET منخفضة قدر الإمكان.

الجهاز الموضح في الرسم البياني هو IRF3205 ، الذي يحتوي على معرف 110 أمبير و RDSon يبلغ 8 مللي أوم (0.008 أوم) ، والذي يبدو في الواقع مثيرًا للإعجاب ومناسبًا تمامًا لمشروع العاكس هذا.

قائمة الاجزاء

لتصنيع المحول السابق بقدرة 500 وات بشاحن بطارية ، ستحتاج إلى فاتورة المواد التالية:

• 4047 IC = 1
• المقاومات
• 56 كيلو = 1
• 10 أوم = 2
• مكثف 0.1 فائق التوهج = 1
• مكثف 4700 فائق التوهج / 50 فولت = 1 (عبر أطراف البطارية)
• MOSFETs IRF3205 = 2
• ديود 20 أمبير = 1
• غرفة التبريد لوحدات MOSFET = نوع ذو زعانف كبيرة
• سد الصمام الثنائي عبر MOSFETs الصرف / المصدر = 1N5402 (يرجى توصيلهم عبر الصرف / مصدر كل MOSFET للحماية الإضافية ضد EMF العكسي من المحول الأساسي. سيذهب الكاثود إلى دبوس التصريف.
• مرحل DPDT 40 أمبير = 2 لا

الترقية إلى العاكس Sinewave المعدل

يمكن تحويل نسخة الموجة المربعة التي تمت مناقشتها أعلاه بشكل فعال إلى ملف تعديل موجة جيبية دائرة عاكس 500 وات مع شكل موجة محسّن للإخراج.

لهذا نستخدم الشيخوخة IC 555 و IC 741 تركيبة لتصنيع الشكل الموجي الجيبي المقصود.

الدائرة الكاملة مع شاحن البطارية موضحة أدناه:

الفكرة هي نفسها التي تم تطبيقها في عدد قليل من تصميمات محولات موجة جيبية أخرى في هذا الموقع. هو تقطيع بوابة MOSFETs للطاقة باستخدام SPWM المحسوب بحيث يتأرجح SPWM عالي التيار المتكرر عبر لف سحب الدفع للمحول الأساسي.

يتم استخدام IC 741 كمقارن يقارن موجتين مثلثتين عبر مدخليها. يتم الحصول على موجة مثلث القاعدة البطيئة من دبوس IC 4047 Ct ، بينما يتم اشتقاق موجة المثلث السريع من مرحلة IC 555 الخارجية المستقرة. والنتيجة هي SPWM محسوب في pin6 من IC 741. يتم تقطيع SPWM هذا عند بوابات MOSFETs للطاقة التي يتم تبديلها بواسطة المحول عند نفس تردد SPWM.

ينتج عن هذا الجانب الثانوي بإخراج موجة جيبية نقية (بعد بعض الترشيح).

تصميم الجسر الكامل

يمكن إنشاء إصدار الجسر الكامل للمفهوم أعلاه باستخدام التكوين المحدد أدناه:

من أجل البساطة ، لا يتم تضمين قطع تلقائي للبطارية ، لذلك يوصى بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة بمجرد وصول جهد البطارية إلى مستوى الشحن الكامل. أو بدلاً من ذلك يمكنك إضافة بشكل مناسب لمبة الشعيرة في السلسلة مع خط الشحن الموجب للبطارية ، لضمان الشحن الآمن للبطارية.

إذا كانت لديك أسئلة أو شكوك بخصوص المفهوم أعلاه ، فإن مربع التعليق أدناه هو كل ما يخصك.