اجعل هذه الدائرة العاكس موجة جيبية نقية 1KVA (1000 واط)

جرب أداة القضاء على المشاكل





يتم شرح دائرة عاكس لموجة جيبية نقية بقدرة 1000 وات بسيطة نسبيًا هنا باستخدام مكبر إشارة ومحول طاقة.

كما يتضح من الرسم البياني الأول أدناه ، فإن التكوين عبارة عن Mosfet بسيط قائم على Mosfet مصمم لتضخيم التيار عند +/- 60 فولت بحيث يتوافق المحول المتصل لتوليد خرج 1kva المطلوب.



تشغيل الدائرة

تشكل Q1 و Q2 مرحلة مكبر الصوت التفاضلي الأولي التي ترفع بشكل مناسب إشارة الجيب 1vpp عند مدخلها إلى مستوى يصبح مناسبًا لبدء مرحلة السائق المكونة من Q3 و Q4 و Q5.

ترفع هذه المرحلة الجهد بشكل أكبر بحيث يصبح كافيًا لقيادة mosfets.



يتم تشكيل mosfets أيضًا في شكل دفع السحب ، والذي يقوم بخلط 60 فولت بالكامل عبر لفات المحولات 50 مرة في الثانية بحيث يولد ناتج المحول التيار المتردد 1000 واط على مستوى التيار الكهربائي.

كل زوج مسؤول عن معالجة 100 واط من الخرج ، وكل الأزواج العشرة تفريغ 1000 واط في المحول.

للحصول على ناتج الموجة الجيبية النقية المقصودة ، يلزم إدخال إدخال جيبي مناسب يتم تحقيقه بمساعدة دائرة مولد موجة جيبية بسيطة.

يتكون من زوج من opamps وبعض الأجزاء السلبية الأخرى. يجب أن يتم تشغيله بجهد يتراوح بين 5 و 12. يجب اشتقاق هذا الجهد بشكل مناسب من إحدى البطاريات التي يتم دمجها لقيادة دائرة العاكس.

يتم تشغيل العاكس بجهد +/- 60 فولت يصل إلى 120 فولت تيار مستمر.

يتم الحصول على مستوى الجهد الضخم هذا عن طريق وضع 10 لاءات. من بطاريات 12 فولت على التوالي.

1000 واط أو 1kva موجة جيبية الدائرة العاكس

دائرة مولد الموجة الجيبية

يوضح الرسم البياني الموضح أدناه دائرة مولد موجة جيبية بسيطة والتي يمكن استخدامها لقيادة دائرة العاكس أعلاه ، ولكن نظرًا لأن الناتج من هذا المولد أسي بطبيعته ، فقد يتسبب في الكثير من تسخين mosfets.

قد يكون الخيار الأفضل هو دمج دائرة تعتمد على PWM والتي من شأنها أن تزود الدائرة المذكورة أعلاه بنبضات PWM محسّنة بشكل مناسب تكافئ إشارة جيبية قياسية.

تمت الإشارة أيضًا إلى دائرة PWM التي تستخدم IC555 في الرسم التخطيطي التالي ، والتي يمكن استخدامها لتشغيل دائرة العاكس فوق 1000 واط.

قائمة الأجزاء لدائرة مولد الجيب

جميع المقاومات 1/8 واط ، 1٪ ، MFR
R1 = 14K3 (12K1 لـ 60 هرتز) ،
R2 ، R3 ، R4 ، R7 ، R8 = 1K ،
R5، R6 = 2K2 (1K9 لـ 60 هرتز) ،
R9 = 20 ألف
C1، C2 = 1µF، TANT.
C3 = 2 درجة فهرنهايت ، تانت (اثنان 1 درجة فهرنهايت في الموازي)
C4 ، C6 ، C7 = 2µ2 / 25V ،
C5 = 100µ / 50 فولت ،
C8 = 22 درجة فهرنهايت / 25 فولت
A1، A2 = TL 072

قائمة جزء للعاكس

Q1، Q2 = BC556

Q3 = BD140

س 4 ، س 5 = 139 دينار بحريني

جميع قنوات N-channel mosfet = K1058

جميع mosfets P- قناة = J162

محول = 0-60 فولت / 1000 واط / خرج 110/220 فولت 50 هرتز / 60 هرتز

يمكن تبسيط العاكس المقترح 1 كيلو فولت أمبير الذي تمت مناقشته في الأقسام أعلاه وتقليل حجمه كما هو موضح في التصميم التالي:

كيفية توصيل البطاريات

يوضح الرسم البياني أيضًا طريقة توصيل البطارية ووصلات الإمداد للموجة الجيبية أو مراحل مذبذب PWM.

هنا تم استخدام أربعة mosfets فقط والتي يمكن أن تكون IRF4905 للقناة p و IRF2907 للقناة n.

أكمل تصميم دائرة عاكس 1 كيلو فولت أمبير مع مذبذب جيبي 50 هرتز

في القسم أعلاه ، تعلمنا تصميم جسر كامل تشارك فيه بطاريتان لإنجاز خرج 1kva المطلوب. الآن دعنا نتحرى كيف يمكن بناء تصميم جسر كامل باستخدام 4 N channel mosfet وباستخدام بطارية واحدة.

يوضح القسم التالي كيف يمكن بناء دائرة عاكس كامل الجسر 1 كيلو فولت أمبير باستخدام ، دون دمج شبكات أو شرائح سائق عالية الجانب معقدة.

باستخدام Arduino

يمكن أيضًا تشغيل دائرة العاكس ذات الموجة الجيبية 1kva الموضحة أعلاه من خلال Arduino لتحقيق خرج موجة جيبية للمحافظ تقريبًا.

يمكن رؤية مخطط الدائرة الكامل القائم على Arduino أدناه:

موجة جيبية 1 كيلو فولت أمبير العاكس باستخدام اردوينو

رمز البرنامج موضح أدناه:

//code modified for improvement from http://forum.arduino.cc/index.php?topic=8563.0
//connect pin 9 -> 10k Ohm + (series with)100nF ceramic cap -> GND, tap the sinewave signal from the point at between the resistor and cap.
float wav1[3]//0 frequency, 1 unscaled amplitude, 2 is final amplitude
int average
const int Pin = 9
float time
float percentage
float templitude
float offset = 2.5 // default value 2.5 volt as operating range voltage is 0~5V
float minOutputScale = 0.0
float maxOutputScale = 5.0
const int resolution = 1 //this determines the update speed. A lower number means a higher refresh rate.
const float pi = 3.14159
void setup()
wav1[0] = 50 //frequency of the sine wave
wav1[1] = 2.5 // 0V - 2.5V amplitude (Max amplitude + offset) value must not exceed the 'maxOutputScale'
TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000
void loop() {
time = micros()% 1000000
percentage = time / 1000000
templitude = sin(((percentage) * wav1[0]) * 2 * pi)
wav1[2] = (templitude * wav1[1]) + offset //shift the origin of sinewave with offset.
average = mapf(wav1[2],minOutputScale,maxOutputScale,0,255)
analogWrite(9, average)//set output 'voltage'
delayMicroseconds(resolution)//this is to give the micro time to set the 'voltage'
}
// function to map float number with integer scale - courtesy of other developers.
long mapf(float x, float in_min, float in_max, long out_min, long out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
}

مفهوم العاكس كامل الجسر

إن قيادة شبكة mosfet كاملة الجسر تحتوي على 4 قنوات من mosfet N ليس بالأمر السهل على الإطلاق ، بل إنها تتطلب دارات معقدة بشكل معقول تتضمن شبكات تشغيل عالية الجانب معقدة.

إذا درست الدائرة التالية التي تم تطويرها بواسطتي ، فسوف تكتشف أنه بعد كل شيء ليس من الصعب تصميم مثل هذه الشبكات ويمكن القيام بها حتى مع المكونات العادية.

سوف ندرس المفهوم بمساعدة مخطط الدائرة الموضح والذي يكون على شكل دائرة عاكس معدلة 1 كيلو فولت أمبير تستخدم 4 قنوات موسفيت N.

كما نعلم جميعًا ، عندما تشارك 4 قنوات N-channel في ملف شبكة H- الجسر ، تصبح شبكة bootstrapping أمرًا ضروريًا لقيادة الجانب العالي أو الجزء العلوي من الخزانات التي يتم توصيل مصارفها بالجانب المرتفع أو البطارية (+) أو الموجب للإمداد المحدد.

في التصميم المقترح ، تم تشكيل شبكة التمهيد بمساعدة ستة بوابات NOT وعدد قليل من المكونات السلبية الأخرى.

ينتج ناتج بوابات NOT التي تم تكوينها كمخازن مؤقتة جهدًا ضعفيًا عن نطاق الإمداد ، مما يعني أنه إذا كان العرض 12 فولت ، فإن مخرجات البوابة NOT تولد حوالي 22 فولت.

يتم تطبيق هذا الجهد المتزايد على بوابات mosfets عالية الجانب عبر pinouts باعث اثنين من الترانزستورات NPN كل منهما.

نظرًا لأن هذه الترانزستورات يجب أن يتم تبديلها بطريقة تؤدي فيها mosfets المعاكسة قطريًا إلى إجراء في وقت بينما يتم إجراء mosfets المقترنة قطريًا عند ذراعي الجسر بالتناوب.

يتم التعامل مع هذه الوظيفة بشكل فعال من خلال المولد العالي الناتج التسلسلي IC 4017 ، والذي يُسمى تقنيًا جونسون القسمة على 10 عداد / مقسم IC

شبكة التمهيد

يتم اشتقاق تردد التشغيل لـ IC أعلاه من شبكة التمهيد نفسها فقط لتجنب الحاجة إلى مرحلة مذبذب خارجي.

يجب تعديل تردد شبكة التمهيد بحيث يتم تحسين تردد خرج المحول إلى الدرجة المطلوبة البالغة 50 أو 60 هرتز ، وفقًا للمواصفات المطلوبة.

أثناء التسلسل ، تؤدي مخرجات IC 4017 إلى تشغيل mosfets المتصلة بشكل مناسب مما ينتج عنه تأثير الدفع والسحب المطلوب على لف المحول المرفق الذي ينشط عمل العاكس.

يتأكد ترانزستور PNP الذي يمكن رؤيته مرفقًا بترانزستورات NPN من تفريغ سعة بوابة mosfets بشكل فعال أثناء العمل لتمكين الأداء الفعال للنظام بأكمله.

يمكن تغيير وتغيير وصلات pinout إلى mosfets وفقًا للتفضيلات الفردية ، وقد يتطلب ذلك أيضًا مشاركة اتصال دبوس إعادة التعيين رقم 15.

صور الموجي

تم اختبار التصميم أعلاه والتحقق منه من قبل السيد Robin Peter أحد الهواة المتحمسين والمساهمين في هذه المدونة ، وقد تم تسجيل الصور الموجية التالية من قبله أثناء عملية الاختبار.




زوج من: دائرة UPS Transformerless لأجهزة الكمبيوتر (CPU) التالي: دائرة حماية البطارية المنخفضة والحمل الزائد للمحولات