3 Hochleistungs-Wechselrichterschaltungen SG3525 mit reinem Sinus

In diesem Beitrag werden drei leistungsstarke und dennoch einfache 12-V-Sinus-Wechselrichterschaltungen mit einem einzelnen IC SG 3525 erläutert. Die erste Schaltung ist mit einer Funktion zur Erkennung und Abschaltung bei niedriger Batterie sowie einer Funktion zur automatischen Regelung der Ausgangsspannung ausgestattet.

Diese Schaltung wurde von einem der interessierten Leser dieses Blogs angefordert. Erfahren Sie mehr über die Anforderung und die Funktionsweise der Schaltung.

Design Nr. 1: Grundlegender modifizierter Sinus

In einem der früheren Beiträge habe ich das besprochen Pinbelegung des IC 3525 Unter Verwendung der Daten habe ich die folgende Schaltung entworfen, die zwar in ihrer Konfiguration Standard ist, jedoch eine Funktion zum Herunterfahren bei niedriger Batterie sowie eine automatische Verbesserung der Ausgangsregelung enthält.

Die folgende Erklärung führt uns durch die verschiedenen Phasen der Schaltung. Lernen wir sie:

Wie aus dem angegebenen Diagramm ersichtlich ist, ist der ICSG3525 in seinem Standard-PWM-Generator / Oszillator-Modus montiert, in dem die Schwingungsfrequenz durch C1, R2 und P1 bestimmt wird.

P1 kann eingestellt werden, um genaue Frequenzen gemäß den erforderlichen Spezifikationen der Anwendung zu erfassen.

Der Bereich von P1 reicht von 100 Hz bis 500 kHz. Hier interessiert uns der 100-Hz-Wert, der letztendlich 50 Hz über die beiden Ausgänge an Pin 11 und Pin 14 liefert.

Die beiden oben genannten Ausgänge schwingen abwechselnd im Push-Pull-Modus (Totempfahl) und treiben die angeschlossenen Mosfets mit der festen Frequenz - 50 Hz - in die Sättigung.

Als Reaktion darauf drücken und ziehen die Mosfets die Batteriespannung / den Batteriestrom über die beiden Wicklungen des Transformators, wodurch wiederum der erforderliche Netzwechselstrom an der Ausgangswicklung des Transformators erzeugt wird.

Die am Ausgang erzeugte Spitzenspannung würde irgendwo um die 300 Volt liegen, die unter Verwendung eines RMS-Messgeräts guter Qualität und durch Einstellen von P2 auf etwa 220 V RMS eingestellt werden muss.

P2 passt tatsächlich die Breite der Impulse an Pin # 11 / # 14 an, was dazu beiträgt, den erforderlichen Effektivwert am Ausgang bereitzustellen.

Diese Funktion ermöglicht eine PWM-gesteuerte modifizierte Sinuswellenform am Ausgang.

Automatische Funktion zur Regelung der Ausgangsspannung

Da der IC eine PWM-Steuer-Pinbelegung ermöglicht, kann diese Pinbelegung genutzt werden, um eine automatische Ausgangsregelung des Systems zu ermöglichen.

Pin # 2 ist der Sensoreingang des internen eingebauten Fehlers Opamp. Normalerweise sollte die Spannung an diesem Pin (nicht inv.) Standardmäßig nicht über die 5,1-V-Marke ansteigen, da der inv-Pin # 1 intern auf 5,1 V festgelegt ist.

Solange Pin 2 innerhalb der angegebenen Spannungsgrenze liegt, bleibt die PWM-Korrekturfunktion inaktiv. Sobald jedoch die Spannung an Pin 2 dazu neigt, über 5,1 V anzusteigen, werden die Ausgangsimpulse anschließend eingegrenzt, um zu versuchen, die Spannung zu korrigieren und auszugleichen Ausgangsspannung entsprechend.

Ein kleiner Sensortransformator TR2 wird hier zum Erfassen einer Abtastspannung des Ausgangs verwendet. Diese Spannung wird in geeigneter Weise gleichgerichtet und an Pin 2 des IC1 angelegt.

P3 ist so eingestellt, dass die eingespeiste Spannung deutlich unter der 5,1-V-Grenze bleibt, wenn die Ausgangsspannung RMS bei etwa 220 V liegt. Dies richtet die automatische Regelungsfunktion der Schaltung ein.

Wenn nun aus irgendeinem Grund die Ausgangsspannung dazu neigt, über den eingestellten Wert zu steigen, wird die PWM-Korrekturfunktion aktiviert und die Spannung wird reduziert.

Idealerweise sollte P3 so eingestellt werden, dass die Ausgangsspannung RMS auf 250 V festgelegt ist.

Wenn die obige Spannung unter 250 V fällt, versucht die PWM-Korrektur, sie nach oben zu ziehen, und umgekehrt. Dies hilft dabei, eine Zwei-Wege-Regelung des Ausgangs zu erhalten.

Eine sorgfältige Untersuchung wird zeigen, dass die Einbeziehung von R3, R4, P2 bedeutungslos ist, diese können aus der Schaltung entfernt werden. P3 kann ausschließlich verwendet werden, um die beabsichtigte PWM-Steuerung am Ausgang zu erhalten.

Funktion zum Abschalten der Batterie

Das andere praktische Merkmal dieser Schaltung ist die Fähigkeit zum Abschalten der Batterie.

Wiederum wird diese Einführung aufgrund der eingebauten Abschaltfunktion des IC SG3525 möglich.

Pin Nr. 10 des IC reagiert auf ein positives Signal und schaltet den Ausgang ab, bis das Signal gesperrt ist.

Ein Operationsverstärker 741 fungiert hier als Niederspannungsdetektor.

P5 sollte so eingestellt werden, dass der Ausgang von 741 auf logisch niedrig bleibt, solange die Batteriespannung über der Niederspannungsschwelle liegt. Dies kann 11,5 V sein. 11 V oder 10,5, wie vom Benutzer bevorzugt, idealerweise sollte sie nicht unter 11 V liegen.

Sobald dies eingestellt ist und die Batteriespannung dazu neigt, die Niederspannungsmarke zu unterschreiten, wird der Ausgang des IC sofort hoch, wodurch die Abschaltfunktion von IC1 aktiviert wird und ein weiterer Verlust der Batteriespannung verhindert wird.

Der Rückkopplungswiderstand R9 und P4 stellt sicher, dass die Position verriegelt bleibt, auch wenn die Batteriespannung nach Aktivierung des Abschaltvorgangs tendenziell wieder auf einen höheren Wert ansteigt.

Liste der Einzelteile

Alle Widerstände sind 1/4 Watt 1% MFR. wenn nicht anders angegeben.

• R1, R7 = 22 Ohm
• R2, R4, R8, R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5, R6 = 100 Ohm
• R9 = 100K
• C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
• C2, C3, C4, C5 = 100 nF
• C6, C7 = 4,7 uF / 25 V.
• P1 = 330K voreingestellt
• P2 --- P5 = 10K Voreinstellungen
• T1, T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V ..... Strom gemäß Anforderung
• TR2 = 0-9 V / 100 mA Batterie = 12 V / 25 bis 100 AH

Die Opamp-Stufe bei niedriger Batterie in dem oben gezeigten Schema könnte für eine bessere Reaktion modifiziert werden, wie in der folgenden Abbildung angegeben:

Hier können wir sehen, dass Pin3 des Operationsverstärkers jetzt ein eigenes Referenznetzwerk mit D6 und R11 hat und nicht von der Referenzspannung vom IC 3525 Pin16 abhängt.

Pin6 des Operationsverstärkers verwendet eine Zenerdiode, um Leckagen zu stoppen, die Pin10 des SG3525 während seines normalen Betriebs stören könnten.

R11 = 10K
D6, D7 = Zenerdioden, 3,3 V, 1/2 Watt

Ein weiteres Design mit automatischer Ausgangsrückkopplungskorrektur

Schaltungsdesign Nr. 2:

Im obigen Abschnitt haben wir die Basisversion des IC SG3525 kennengelernt, die bei Verwendung einen modifizierten Sinuswellenausgang erzeugt in einer Wechselrichtertopologie und dieses grundlegende Design kann nicht verbessert werden, um eine reine Sinuswellenform in ihrem typischen Format zu erzeugen.

Obwohl der modifizierte Rechteck- oder Sinuswellenausgang mit seiner RMS-Eigenschaft in Ordnung sein könnte und für die Stromversorgung der meisten elektronischen Geräte angemessen geeignet ist, kann er niemals die Qualität eines reinen Sinuswechselrichterausgangs erreichen.

Hier lernen wir eine einfache Methode kennen, mit der jeder Standard-Wechselrichterschaltkreis SG3525 zu einem reinen Sinuswellen-Gegenstück ausgebaut werden kann.

Für die vorgeschlagene Erweiterung könnte der grundlegende Wechselrichter SG3525 ein beliebiges Standard-Wechselrichterdesign SG3525 sein, das zur Erzeugung eines modifizierten PWM-Ausgangs konfiguriert ist. Dieser Abschnitt ist nicht entscheidend und es kann jede bevorzugte Variante ausgewählt werden (Sie können online viele mit geringfügigen Unterschieden finden).

Ich habe einen umfassenden Artikel über diskutiert wie man einen Rechteckwechselrichter in einen Sinuswechselrichter umwandelt In einem meiner früheren Beiträge wenden wir hier das gleiche Prinzip für das Upgrade an.

Wie die Umwandlung von Squarewave zu Sinewave geschieht

Sie könnten neugierig sein, was genau im Prozess der Umwandlung passiert, die den Ausgang in eine reine Sinuswelle umwandelt, die für alle empfindlichen elektronischen Lasten geeignet ist.

Dies geschieht im Wesentlichen durch Optimieren der stark ansteigenden und abfallenden Rechteckwellenimpulse in eine sanft ansteigende und abfallende Wellenform. Dies wird ausgeführt, indem die austretenden Rechteckwellen in mehrere gleichmäßige Stücke geschnitten oder gebrochen werden.

In der tatsächlichen Sinuswelle wird die Wellenform durch ein exponentielles Anstiegs- und Abfallmuster erzeugt, bei dem die Sinuswelle im Verlauf ihrer Zyklen allmählich auf- und absteigt.

In der vorgeschlagenen Idee wird die Wellenform nicht exponentiell ausgeführt, sondern die Rechteckwellen werden in Stücke geschnitten, die nach einiger Filtration letztendlich die Form einer Sinuswelle annehmen.

Das 'Zerhacken' erfolgt durch Zuführen einer berechneten PWM zu den Gattern des FET über eine BJT-Pufferstufe.

Ein typisches Schaltungsdesign zum Umwandeln der SG3525-Wellenform in eine reine Sinuswellenform ist unten gezeigt. Dieses Design ist eigentlich ein universelles Design, das zum Aufrüsten aller Rechteckwechselrichter auf Sinuswechselrichter implementiert werden kann.

Warnung: Wenn Sie SPWM als Eingabe verwenden, ersetzen Sie bitte den unteren BC547 durch BC557. Die Emitter werden mit der Pufferstufe verbunden, Collector to Ground, Bases to SPWM Input.

Wie im obigen Diagramm dargestellt, werden die beiden unteren BC547-Transistoren durch eine PWM-Einspeisung oder einen PWM-Eingang ausgelöst, wodurch sie gemäß den PWM-EIN / AUS-Arbeitszyklen umgeschaltet werden.

Dies wiederum schaltet schnell die 50-Hz-Impulse des BC547 / BC557 um, die von den SG3525-Ausgangspins kommen.

Die obige Operation zwingt die Mosfets letztendlich auch dazu, sich für jeden der 50/60-Hz-Zyklen mehrmals ein- und auszuschalten und folglich eine ähnliche Wellenform am Ausgang des angeschlossenen Transformators zu erzeugen.

Vorzugsweise sollte die PWM-Eingangsfrequenz viermal höher sein als die Basisfrequenz von 50 oder 60 Hz. so dass alle 50 / 60Hz-Zyklen in 4 oder 5 Teile und nicht mehr als diese aufgeteilt werden, was sonst zu unerwünschten Harmonischen und Mosfet-Erwärmung führen könnte.

PWM-Schaltung

Der PWM-Eingangsvorschub für das oben erläuterte Design kann unter Verwendung von any erfasst werden Standard IC 555 Astable Design Wie nachfolgend dargestellt:

Dies PWM-Schaltung auf IC 555-Basis kann verwendet werden, um den Basen der BC547-Transistoren im ersten Entwurf eine optimierte PWM zuzuführen, so dass der Ausgang der Wechselrichterschaltung SG3525 einen Effektivwert nahe dem Effektivwert der reinen Sinuswellenform des Netzes erhält.

Verwenden eines SPWM

Obwohl das oben erläuterte Konzept den Rechteckwellen-modifizierten Ausgang einer typischen SG3525-Wechselrichterschaltung erheblich verbessern würde, könnte ein noch besserer Ansatz darin bestehen, eine zu wählen SPWM-Generatorschaltung .

In diesem Konzept wird das 'Zerhacken' jedes der Rechteckwellenimpulse durch ein proportional variierendes PWM-Tastverhältnis anstatt durch ein festes Tastverhältnis implementiert.

Ich habe bereits diskutiert wie man SPWM mit opamp generiert Dieselbe Theorie kann verwendet werden, um die Treiberstufe eines Rechteckwechselrichters zu speisen.

Eine einfache Schaltung zum Erzeugen von SPWM ist unten zu sehen:

Verwenden von IC 741 zur Verarbeitung von SPWM

In diesem Design sehen wir einen Standard-Operationsverstärker IC 741, dessen Eingangspins mit einigen Dreieckwellenquellen konfiguriert sind, von denen eine viel schneller als die andere ist.

Die Dreieckswellen könnten aus einer Standardschaltung auf IC 556-Basis hergestellt werden, die als Astable und Compactor verdrahtet ist, wie unten gezeigt:

DIE FREQUENZ DER SCHNELLEN DREIECKWELLEN SOLLTE UM 400 Hz SEIN. Sie kann durch Einstellen des 50-k-Voreinstellens oder des Werts von 1 nF-Kondensator eingestellt werden

DIE FREQUENZ DER LANGSAMEN DREIECKWELLEN MUSS DER GEWÜNSCHTEN AUSGANGSFREQUENZ DES INVERTERS ENTSPRECHEN. Dies kann 50 Hz oder 60 Hz sein und entspricht der Frequenz 4 von SG3525

Wie in den obigen zwei Bildern zu sehen ist, werden die schnellen Dreieckswellen von einem gewöhnlichen IC 555 Astable erreicht.

Die langsamen Dreieckswellen werden jedoch durch einen IC 555 erfasst, der wie ein 'Rechteckwellen-Dreieckswellen-Generator' verdrahtet ist.

Die Rechteckwellen oder die Rechteckwellen werden von Pin 4 von SG3525 erfasst. Dies ist wichtig, da der Ausgang des Operationsverstärkers 741 perfekt mit der 50-Hz-Frequenz der SG3525-Schaltung synchronisiert wird. Dies erzeugt wiederum korrekt dimensionierte SPWM-Sätze über die beiden MOSFET-Kanäle.

Wenn diese optimierte PWM dem ersten Schaltungsdesign zugeführt wird, erzeugt der Ausgang des Transformators eine weiter verbesserte und sanfte Sinuswellenform mit Eigenschaften, die mit denen einer Standard-Wechselstrom-Sinuswellenform weitgehend identisch sind.

Selbst für ein SPWM muss der Effektivwert zunächst korrekt eingestellt werden, um den korrekten Spannungsausgang am Ausgang des Transformators zu erzeugen.

Einmal implementiert, kann man von jedem SG3525-Wechselrichterkonzept oder von jedem Rechteck-Wechselrichtermodell eine echte Sinuswellenäquivalentleistung erwarten.

Wenn Sie weitere Zweifel an der reinen Sinus-Wechselrichterschaltung SG3525 haben, können Sie diese gerne durch Ihre Kommentare ausdrücken.

AKTUALISIEREN

Ein grundlegendes Beispieldesign einer SG3525-Oszillatorstufe ist unten zu sehen. Dieses Design könnte in die oben erläuterte PWM-Sinuswellen-BJT / Mosfet-Stufe integriert werden, um die erforderliche verbesserte Version des SG3525-Designs zu erhalten:

Kompletter Schaltplan und Leiterplattenlayout für die vorgeschlagene reine Sinus-Wechselrichterschaltung SG3525.

Mit freundlicher Genehmigung von Ainsworth Lynch

Design # 3: 3kva Wechselrichterschaltung mit dem IC SG3525

In den vorherigen Abschnitten haben wir ausführlich diskutiert, wie ein SG3525-Design in ein effizientes Sinuswellendesign umgewandelt werden kann. Lassen Sie uns nun diskutieren, wie eine einfache 2-kVA-Wechselrichterschaltung unter Verwendung des IC SG3525 aufgebaut werden kann, der durch Erhöhen des Sinuswellen-10-kVA-Werts leicht erweitert werden kann Batterie, Mosfet und die Transformator-Spezifikationen.

Die Grundschaltung entspricht dem Entwurf von Herrn Anas Ahmad.

Die Erklärung bezüglich der vorgeschlagenen SG3525 2kva Wechselrichterschaltung kann aus der folgenden Diskussion verstanden werden:

Hallo Swagatam, ich habe die folgenden 3kva 24V gebaut Wechselrichter modifizierte Sinuswelle (Ich habe 20 Mosfet mit jeweils einem Widerstand verwendet, außerdem habe ich einen Center Tap Transformator und SG3525 als Oszillator verwendet.) Jetzt möchte ich ihn in eine reine Sinuswelle umwandeln. Wie kann ich das tun?

Grundschema

Meine Antwort:

Hallo Anas,

Probieren Sie zuerst die in diesem Artikel zum Wechselrichter SG3525 erläuterte Grundeinstellung aus. Wenn alles gut geht, können Sie anschließend versuchen, weitere Mosfets parallel anzuschließen.

Der im obigen Daigramm gezeigte Wechselrichter ist ein grundlegendes Rechteckwellendesign. Um ihn in eine Sinuswelle umzuwandeln, müssen Sie die unten erläuterten Schritte ausführen. Die Mosfet-Gate- / Widerstandsenden müssen mit einer BJT-Stufe konfiguriert sein und die 555 IC-PWM sollte angeschlossen sein wie in der folgenden Abbildung angegeben:

In Bezug auf das Anschließen paralleler Mosfets

ok, ich habe 20 Mosfet (10 auf Leitung A, 10 auf Leitung B), also muss ich 2 BJT an jeden Mosfet anschließen, das sind 40 BJT, und ebenso muss ich nur 2 BJT, die aus PWM herauskommen, parallel zu 40 BJT anschließen ? Tut mir leid, ich bin ein Anfänger, der nur versucht aufzuheben.

Antworten:
Nein, jeder Emitterübergang des jeweiligen BJT-Paares enthält 10 Mosfets. Daher benötigen Sie insgesamt nur 4 BJTs.

BJTs als Puffer verwenden

1. ok, wenn ich dich richtig machen darf, da du 4 BJTs gesagt hast, 2 auf Ableitung A, 2 auf Ableitung B, DANN weitere 2 BJTs vom Ausgang von PWM, richtig?
2. Verwenden Sie eine 24-Volt-Batterie? Hoffen Sie, dass keine Änderungen am BJT-Kollektoranschluss an der Batterie vorgenommen wurden?
3. Ich muss einen variablen Widerstand vom Oszillator verwenden, um die Eingangsspannung zum Mosfet zu steuern, aber ich weiß nicht, wie ich mit der Spannung umgehen soll, die in diesem Fall zur Basis des BJT geht. Was werde ich tun? dass ich am Ende den BJT in die Luft jagen will?

Ja, NPN / PNP-BJTs für die Pufferstufe und zwei NPN mit dem PWM-Treiber.
24 V schaden den BJT-Puffern nicht, stellen Sie jedoch sicher, dass Sie a verwenden 7812 für die Reduzierung auf 12V für die Stufen SG3525 und IC 555.

Mit dem IC 555-Poti können Sie die Ausgangsspannung des Verkehrs einstellen und auf 220 V einstellen. erinnere dich an deine Der Transformator muss niedriger als die Batteriespannung sein um eine optimale Spannung am Ausgang zu erhalten. Wenn Ihre Batterie 24 V hat, können Sie einen 18-0-18V-Verkehr verwenden.

Liste der Einzelteile

IC SG3525 Schaltung
Alle Widerstände 1/4 Watt 5% CFR, sofern nicht anders angegeben
10K - 6nos
150K - 1Nr
470 Ohm - 1Nr
Voreinstellungen 22K - 1Nr
voreingestellt 47K - 1Nr
Kondensatoren
0,1 uF Keramik - 1 Nr
IC = SG3525
Mosfet / BJT Bühne
Alle Mosfets - IRF540 oder gleichwertige Gate-Widerstände - 10 Ohm 1/4 Watt (empfohlen)
Alle NPN-BJTs sind = BC547
Alle PNP-BJTs sind = BC557
Basiswiderstände sind alle 10K - 4nos
IC 555 PWM Stage
1K = 1no 100K Topf - 1no
1N4148 Diode = 2nos
Kondensatoren 0.1uF Keramik - 1Nr
10nF Keramik - 1Nr
Sonstiges IC 7812 - 1Nr
Batterie - 12V 0r 24V 100AH ​​Transformator gemäß Spezifikation.

Eine einfachere Alternative