In dit bericht bespreken we de constructie van een invertercircuit van 5000 watt dat een ferrietkerntransformator bevat en daarom enorm compact is dan de conventionele tegenhangers met ijzeren kern.

Blokdiagram

Let op: u kunt deze ferrietkern omvormer ombouwen naar elk gewenst wattage, direct van 100 watt tot 5 kva of naar eigen voorkeur.

Het bovenstaande blokschema begrijpen is vrij eenvoudig:

De input DC die via een 12V, 24V of 48V batterij of zonnepaneel kan zijn, wordt toegepast op een ferriet-gebaseerde omvormer, die deze omzet in een hoogfrequente 220V AC-output, op ongeveer 50 kHz.

Maar aangezien de frequentie van 50 kHz misschien niet geschikt is voor onze huishoudelijke apparaten, moeten we deze hoogfrequente wisselstroom omzetten in de vereiste 50 Hz / 220 V of 120 V AC / 60 Hz.

Dit wordt gerealiseerd door middel van een H-bridge inverter stage, die deze hoge frequentie omzet in output naar de gewenste 220V AC.

Hiervoor zou de H-bridge-trap echter een piekwaarde van de 220V RMS nodig hebben, wat ongeveer 310V DC is.

Dit wordt bereikt met behulp van een bruggelijkrichtertrap, die de hoogfrequente 220V omzet in 310 V DC.

Ten slotte wordt deze 310 V DC busspanning via de H-brug weer omgezet in 220 V 50 Hz.

We kunnen ook een oscillatortrap van 50 Hz zien die wordt aangedreven door dezelfde gelijkstroombron. Deze oscillator is eigenlijk optioneel en kan nodig zijn voor H-brugcircuits die geen eigen oscillator hebben. Als we bijvoorbeeld een op transistor gebaseerde H-brug gebruiken, hebben we deze oscillatortrap mogelijk nodig om de hoge en lage zij-mosfets dienovereenkomstig te laten werken.

BIJWERKEN: Misschien wilt u direct naar de nieuwe bijgewerkte ' VEREENVOUDIGD ONTWERP ', onderaan dit artikel, waarin een eenstaps-techniek wordt uitgelegd voor het verkrijgen van een transformatorloze 5 kva sinusgolfuitvoer in plaats van een complex tweestapsproces te doorlopen zoals besproken in de onderstaande concepten:

Een eenvoudig ontwerp van de Ferrite Cote-omvormer

Voordat we de 5kva-versie leren, is hier een eenvoudiger circuitontwerp voor de nieuwkomers. Dit circuit maakt geen gebruik van een gespecialiseerd stuurprogramma-IC, maar werkt alleen met n-kanaals MOSFETS en een bootstrapping-fase.

Het volledige schakelschema is hieronder te zien:

Eenvoudig ontwerp van ferrietcote-omvormers

400 V, 10 A MOSFET IRF740 Specificaties

In het bovenstaande eenvoudige 12V naar 220V AC ferriet inverter circuit kunnen we zien dat een kant-en-klare 12V naar 310V DC converter module wordt gebruikt. Dit betekent dat u geen complexe transformator op basis van ferrietkern hoeft te maken. Voor de nieuwe gebruikers kan dit ontwerp erg voordelig zijn, omdat ze deze omvormer snel kunnen bouwen zonder afhankelijk te zijn van complexe berekeningen, en ferrietkern selecties.

5 kva Ontwerpvereisten

Eerst moet u een 60V DC-voeding vinden om het voorgestelde 5kVA-omvormercircuit van stroom te voorzien. Het is de bedoeling om een schakelende omvormer te ontwerpen die de gelijkspanning van 60V bij een lagere stroom omzet naar een hogere 310V.

De topologie die in dit scenario wordt gevolgd, is de push-pull-topologie die een transformator gebruikt in de verhouding 5:18. Voor spanningsregeling die u mogelijk nodig heeft, en de stroomlimiet - ze worden allemaal gevoed door een ingangsspanningsbron. Ook met dezelfde snelheid versnelt de omvormer de toegestane stroom.

Als het gaat om een ingangsbron van 20A, is het mogelijk om 2 - 5A te krijgen. De piekuitgangsspanning van deze 5kva-omvormer ligt echter rond de 310V.

Ferriettransformator en Mosfet-specificaties

Met betrekking tot de architectuur heeft de Tr1-transformator 5 + 5 primaire windingen en 18 voor secundaire windingen. Voor het schakelen is het mogelijk om 4 + 4 MOSFET (type IXFH50N20 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF) te gebruiken. U bent ook vrij om MOSFET van elke spanning te gebruiken met Uds 200V (150V) samen met de minste geleidende weerstand. poortweerstand gebruikt en de efficiëntie in snelheid en capaciteit moet uitstekend zijn.

Het Tr1-ferrietgedeelte is opgebouwd rond 15x15 mm ferriet c. De L1-inductor is ontworpen met behulp van vijf ijzeren poederringen die als draden kunnen worden gewikkeld. Voor inductorkern en andere bijbehorende onderdelen kunt u deze altijd krijgen van oude omvormers (56v / 5V) en binnen hun snubber-fasen.

Met behulp van een Full Bridge IC

Voor geïntegreerde schakelingen kan de IC IR2153 worden ingezet. De outputs van de IC's konden worden gebufferd met BJT-trappen. Bovendien is het vanwege de grote poortcapaciteit belangrijk om de buffers te gebruiken in de vorm van complementaire vermogensversterkerparen, een paar BD139- en BD140 NPN / PNP-transistors doen hun werk goed.

Een alternatief IC kan SG3525 zijn

U kunt ook proberen om andere regelcircuits te gebruiken, zoals SG3525 U kunt ook de spanning van de ingang wijzigen en voor testdoeleinden in directe verbinding met het lichtnet werken.

De topologie die in dit circuit wordt gebruikt, heeft de mogelijkheid van galvanische isolatie en de werkfrequentie is ongeveer 40 kHz. Als u van plan bent de omvormer voor een kleine operatie te gebruiken, koelt u niet, maar voor een langere werking moet u koelmiddel toevoegen met behulp van ventilatoren of grote koellichamen. Het meeste vermogen gaat verloren aan de uitgangsdiodes en de Schottky-spanning wordt laag rond 0,5V.

De ingang 60V kan worden verkregen door 5 stuks 12V-batterijen in serie te plaatsen, de Ah-classificatie van elke batterij moet een nominaal vermogen van 100 Ah hebben.

DATASHEET IR2153

Gebruik geen BD139 / BD140, maar gebruik in plaats daarvan BC547 / BC557 voor de driver-fase hierboven.

Hoogfrequent 330V-podium

De 220V verkregen aan de uitgang van TR1 in het bovenstaande 5 kva omvormercircuit kan nog steeds niet worden gebruikt voor het bedienen van normale apparaten, aangezien de AC-inhoud zou oscilleren op de 40 kHz-ingangsfrequentie.Voor het omzetten van de bovenstaande 40 kHz 220V AC in 220V 50 Hz of een 120V 60Hz AC, zijn verdere trappen vereist zoals hieronder vermeld:

Eerst moet de 220V 40kHz worden gelijkgericht / gefilterd door een bruggelijkrichter die bestaat uit snel herstellende diodes met een vermogen van ongeveer 25 ampère, 300V en 10uF / 400V condensatoren.

330 V DC omzetten in 50 Hz 220 V AC

Vervolgens zou deze gelijkgerichte spanning die nu zou oplopen tot ongeveer 310V moeten worden gepulseerd op de vereiste 50 of 60 Hz via een ander volledig brugomvormercircuit, zoals hieronder wordt weergegeven:

De terminals gemarkeerd met 'load' kunnen nu direct worden gebruikt als de uiteindelijke uitgang voor het bedienen van de gewenste belasting.

Hier kunnen de mosfets IRF840 zijn of een gelijkwaardig type is voldoende.

Hoe de ferriettransformator TR1 op te winden

De transformator TR1 is het belangrijkste apparaat dat verantwoordelijk is voor het verhogen van de spanning naar 220V bij 5kva, omdat deze op ferrietkern is gebaseerd en is geconstrueerd over een paar ferriet EE-kernen, zoals hieronder wordt beschreven:

Omdat het betrokken vermogen enorm is rond de 5kvs, moeten de E-kernen formidabel zijn in grootte, een E80-type ferriet E-kern zou kunnen worden geprobeerd.

Onthoud dat u misschien meer dan 1 E-kern moet opnemen, of dat er 2 of 3 E-kernen bij elkaar kunnen zijn, naast elkaar geplaatst om het enorme uitgangsvermogen van 5 KVA van de eenheid te bereiken.

Gebruik de grootste die mogelijk beschikbaar is en draai de 5 + 5 windingen parallel met 10 nummers van 20 SWG super geëmailleerde koperdraad.

Stop na 5 omwentelingen de primaire wikkeling, isoleer de laag met een isolatietape en begin met de secundaire 18 omwentelingen over deze 5 primaire windingen. Gebruik 5 strengen 25 SWG supergeëmailleerd koper parallel voor het wikkelen van de secundaire windingen.

Zodra de 18 windingen zijn voltooid, sluit u deze af over de uitgangskabels van de spoel, isoleert u met tape en wikkelt u de resterende 5 primaire windingen eroverheen om de TR1-constructie met ferrietkern Vergeet niet om het einde van de eerste 5 windingen samen te voegen met het begin van de bovenste 5 windingen primaire wikkeling.

“eindige toestand machine ontwerp voorbeelden ”

E-Core-montagemethode

Het volgende diagram geeft een idee van hoe meer dan 1 E-core kan worden gebruikt voor het implementeren van het hierboven besproken 5 KVA ferriet inverter transformatorontwerp:

E80 Ferrietkern

Feedback van de heer Sherwin Baptista

Beste allemaal,

In het bovenstaande project voor de transformator heb ik geen afstandhouders tussen de kernstukken gebruikt, het circuit werkte goed met de trafo koel tijdens bedrijf. Ik heb altijd de voorkeur gegeven aan een EI-kern.

Ik spoel de trafo's altijd terug volgens mijn berekende gegevens en gebruikte ze vervolgens.

Des te meer omdat de trafo een EI-kern was, het scheiden van de ferrietstukken vrij eenvoudig was dan het afschaffen van een EE-kern.

Ik heb ook geprobeerd EE-kerntrafo's te openen, maar helaas brak ik de kern tijdens het scheiden.

Ik zou nooit een EE-kern kunnen openen zonder de kern te breken.

Volgens mijn bevindingen zou ik tot slot enkele dingen zeggen:

--- Die voedingen met niet-gapende kerntrafo's werkten het beste. (ik beschrijf de trafo van een oude atx pc-voeding omdat ik die alleen heb gebruikt. De pc-voedingen vallen niet zo gemakkelijk uit, tenzij het een opgeblazen condensator is of iets anders.) ---

--- Die benodigdheden die trafo's met dunne afstandhouders hadden, waren vaak verkleurd en vielen vroeg stil. (Dit heb ik uit ervaring geleerd sinds ik tot op heden veel tweedehands voedingen heb gekocht om ze te bestuderen) ---

--- De veel goedkopere voedingen met merken als CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a allemaal

Dergelijke soorten ferriet trafo's hadden dikkere stukjes papier tussen de kernen en faalden allemaal slecht !!! ---

In DEFINITIEF werkte de EI35-kerntransfo het beste (zonder de luchtspleet te behouden) in het bovenstaande project.

5kva ferrietkern inverter circuit voorbereidingsdetails:

Stap 1:

Met behulp van 5 verzegelde loodzuuraccu's van 12v 10Ah
Totale spanning = 60v Werkelijke spanning
= 66v volledige lading (13,2v elke batt) spanning
= 69v Trickle level laadspanning.

Stap 2:

Na berekening van de accuspanning hebben we 66 volt bij 10 ampère wanneer deze volledig is opgeladen.

Vervolgens komt de stroomtoevoer naar ic2153.
De 2153 heeft een maximale ZENER-klem van 15,6 V tussen Vcc en Gnd.
Dus gebruiken we de beroemde LM317 om 13v geregelde stroom aan de ic te leveren.

Stap 3:

De lm317 ademautomaat heeft de volgende pakketten

LM317LZ --- 1.2-37v 100ma tot-92
LM317T --- 1.2-37v 1.5amp tot-218
LM317AHV --- 1.2-57v 1.5amp tot-220

We gebruiken de lm317ahv waarin 'A' de achtervoegselcode is en 'HV' het hoogspanningspakket,

aangezien de bovenstaande regulator ic een ingangsspanning van maximaal 60v en een uitgangsspanning van 57 volt kan ondersteunen.

Stap 4:

We kunnen de 66v niet rechtstreeks aan het lm317ahv-pakket leveren, omdat de invoer maximaal 60v is.
Daarom gebruiken we DIODES om de batterijspanning te verlagen tot een veilige spanning om de regelaar van stroom te voorzien.
We moeten ongeveer 10v veilig laten vallen van de maximale ingang van de regelaar, die 60v is.
Daarom 60v-10v = 50v
Nu moet de veilige maximale invoer naar de regelaar van de diodes 50 volt zijn.

Stap 5:

We gebruiken de gewone 1n4007-diode om de accuspanning te verlagen naar 50v,
Omdat het een siliciumdiode is, is de spanningsval van elk ongeveer 0,7 volt.
Nu berekenen we het benodigde aantal diodes dat we nodig hebben om de accuspanning op 50 volt te brengen.
accuspanning = 66v
calc.max ingangsspanning naar regulatorchip = 50v
Dus 66-50 = 16v
Nu 0,7 *? = 16v
We delen 16 door 0,7, wat 22,8 is, d.w.z. 23.
We moeten dus ongeveer 23 diodes inbouwen, aangezien de totale daling van deze 16,1v bedraagt
Nu is de berekende veilige ingangsspanning naar de regelaar 66v - 16,1v, wat 49,9v appxm is. 50v

Stap 6:

We leveren de 50v aan de regulatorchip en stellen de output in op 13v.
Voor meer bescherming gebruiken we ferrietkralen om ongewenste ruis op de uitgangsspanning te elimineren.
De regelaar moet op een koellichaam van de juiste maat worden gemonteerd om hem koel te houden.
De tantaalcondensator die is aangesloten op de 2153 is een belangrijke condensator die ervoor zorgt dat ic een gelijkstroom krijgt van de regelaar.
De waarde kan veilig worden verlaagd van 47uf naar 1uf 25v.

Stap 7:

De rest van het circuit krijgt 66 volt en de hoge stroomvoerende punten in het circuit moeten worden bedraad met zware meetdraden.
Voor de transformator moet de primaire snelheid 5 + 5 slagen zijn en de secundaire 20 slagen.
De frequentie van de 2153 moet worden ingesteld op 60 KHz.

Stap 8:

Het hoogfrequente wisselstroom naar laagfrequente wisselstroomomzettercircuit dat de irs2453d-chip gebruikt, moet op de juiste manier worden bedraad zoals weergegeven in het diagram.

Eindelijk voltooid

Een PWM-versie maken

Het volgende bericht bespreekt een andere versie van een 5kva PWM-sinusomvormercircuit met een compacte ferrietkerntransformator. Het idee was aangevraagd door de heer Javeed.

Technische specificaties

Geachte heer, wilt u alstublieft de output aanpassen met de PWM-bron en het vergemakkelijken om zo'n goedkoop en economisch ontwerp te gebruiken voor behoeftige mensen zoals wij wereldwijd? Ik hoop dat je mijn verzoek in overweging neemt. Dank je wel, je aanhankelijke lezer.

Het ontwerp

In de vorige post introduceerde ik een 5kva-omvormercircuit op basis van ferrietkern, maar aangezien het een blokgolfomvormer is, kan het niet worden gebruikt met de verschillende elektronische apparatuur, en daarom is de toepassing ervan mogelijk beperkt tot alleen de ohmse belastingen.

Hetzelfde ontwerp zou echter kunnen worden omgezet in een PWM-equivalente sinusomvormer door een PWM-feed in de lage zij-mosfets te injecteren, zoals weergegeven in het volgende diagram:

De SD-pin van IC IRS2153 wordt ten onrechte weergegeven als verbonden met Ct, zorg ervoor dat u deze met de aardingslijn verbindt.

Suggestie: de IRS2153-trap kan gemakkelijk worden vervangen door IC 4047-podium , voor het geval dat de IRS2153 moeilijk te verkrijgen lijkt.

Zoals we kunnen zien in het bovenstaande PWM-gebaseerde 5kva-omvormercircuit, is het ontwerp precies vergelijkbaar met ons eerdere originele 5kva-omvormercircuit, behalve de aangegeven PWM-buffervoedingsfase met de lage zij-mosfets van de H-bridge-driverfase.

Het invoegen van PWM-voer kan via elke standaard worden verkregen PWM-generatorcircuit met behulp van IC 555 of door te gebruiken getransistoriseerde astabiele multivibrator.

Voor een nauwkeurigere PWM-replicatie kan men ook kiezen voor een Bubba-oscilator PWM-generator voor het verkrijgen van de PWM met het hierboven getoonde 5kva sinusomvormerontwerp.

De constructieprocedures voor het bovenstaande ontwerp verschillen niet van het oorspronkelijke ontwerp, het enige verschil is de integratie van de BC547 / BC557 BJT-buffertrappen met de lage zij-mosfets van de volledige brug-IC-trap en de PWM-invoer erin.

Nog een compact ontwerp

Een kleine inspectie bewijst dat de bovenste trap eigenlijk niet zo complex hoeft te zijn.

Het 310V DC-generatorcircuit kan worden gebouwd met behulp van elk ander op een alternerend oscillator gebaseerd circuit. Een voorbeeldontwerp wordt hieronder getoond waar een halve brug IC IR2155 wordt gebruikt als de oscillator op een push-pull manier.

Nogmaals, er is geen specifiek ontwerp dat mogelijk nodig is voor de 310V-generatortrap, u kunt elk ander alternatief proberen volgens uw voorkeur, enkele veelvoorkomende voorbeelden zijn IC 4047, IC 555, TL494, LM567 enz.

Inductor Details voor de bovenstaande 310V tot 220V ferriet transformator

ferriet spoelwikkeling voor 330V DC van 12V batterij

Vereenvoudigd ontwerp

In de bovenstaande ontwerpen hebben we tot dusver een vrij complexe transformatorloze omvormer besproken die twee uitgebreide stappen omvatte om de uiteindelijke wisselstroomuitgang te krijgen. In deze stappen moet de batterij-DC eerst worden omgezet in een 310 V DC via een ferrietkernomvormer, en vervolgens moet de 310 V DC worden teruggeschakeld naar 220 V RMS via een 50 Hz volledig brugnetwerk.

Zoals voorgesteld door een van de enthousiaste lezers in de commentaarsectie (de heer Ankur), is het tweestapsproces een overkill en is het simpelweg niet vereist. In plaats daarvan kan de ferrietkernsectie zelf op geschikte wijze worden aangepast om de vereiste 220 V AC sinusgolf te krijgen, en de volledige brug-MOSFET-sectie kan worden geëlimineerd.

De volgende afbeelding toont een eenvoudige installatie voor het uitvoeren van de hierboven beschreven techniek:

OPMERKING: De transformator is een ferrietkerntransformator die moet zijn op de juiste manier berekenen d

In het bovenstaande ontwerp is de rechter IC 555 bedraad om 50 Hz basisoscillatiesignalen voor de MOSFET-omschakeling te genereren. We kunnen ook een opamp-fase zien, waarin dit signaal wordt geëxtraheerd uit het RC-timingnetwerk van de IC's in de vorm van driehoeksgolven van 50 Hz en naar een van de ingangen wordt gevoerd om het signaal te vergelijken met een snelle driehoeksgolfsignalen van een andere IC 555 stabiel circuit. Deze snelle driehoeksgolven kunnen een frequentie hebben tussen de 50 kHz en 100 kHz.

De opamp vergelijkt de twee signalen om een sinusgolf-equivalent gemoduleerde SPWM-frequentie te genereren. Deze gemoduleerde SPWM wordt naar de bases van de driver-BJT's gevoerd om de MOSFET's te schakelen met een SPWM-snelheid van 50 kHz, gemoduleerd op 50 Hz.

De MOSFEts schakelen op hun beurt de aangesloten ferrietkerntransformator met dezelfde SPWM-gemoduleerde frequentie om de beoogde zuivere sinusgolfuitgang aan de secundaire zijde van de transformator te genereren.

Vanwege de hoogfrequente schakeling kan deze sinusgolf vol ongewenste harmonischen zitten, die worden gefilterd en afgevlakt door een condensator van 3 uF / 400 V om een redelijk schone AC-sinusgolfoutput te verkrijgen met het gewenste wattage, afhankelijk van de transformator en de specificaties batterijvermogen.

De rechter IC 555 die de 50 Hz-dragersignalen genereert, kan worden vervangen door een ander gunstig oscillator-IC zoals IC 4047 enz.

Ferrietkern-omvormerontwerp met behulp van transistor Astable Circuit

Het volgende concept laat zien hoe een eenvoudige omvormer met ferrietkern kan worden gebouwd met behulp van een paar gewone transistorgebaseerde astabiele schakelingen en een ferriettransformator.

Dit idee werd gevraagd door een paar toegewijde volgers van deze blog, namelijk de heer Rashid, de heer Sandeep en ook door een paar andere lezers.

Circuit concept

Aanvankelijk kon ik de theorie achter deze compacte omvormers niet achterhalen, waardoor de omvangrijke ijzeren kerntransformatoren volledig waren geëlimineerd.

Maar na enig nadenken lijkt het erop dat ik erin ben geslaagd het zeer eenvoudige principe te ontdekken dat hoort bij het functioneren van dergelijke omvormers.

De laatste tijd zijn de Chinese omvormers van het compacte type behoorlijk beroemd geworden, alleen al vanwege hun compacte en slanke afmetingen, waardoor ze uitzonderlijk licht van gewicht zijn en toch enorm efficiënt met hun vermogensafgiftespecificaties.

In eerste instantie dacht ik dat het concept niet haalbaar was, omdat het gebruik van kleine ferriet-transformatoren voor laagfrequente omvormertoepassingen volgens mij hoogst onmogelijk bleek.

Omvormers voor huishoudelijk gebruik hebben 50/60 Hz nodig en voor het implementeren van een ferriettransformator zouden we zeer hoge frequenties nodig hebben, dus het idee zag er erg ingewikkeld uit.

Na wat nadenken was ik verbaasd en blij toen ik een eenvoudig idee ontdekte om het ontwerp te implementeren. Het draait allemaal om het omzetten van de accuspanning naar 220 of 120 netspanning met een zeer hoge frequentie, en het schakelen van de uitgang naar 50/60 HZ met behulp van een push-pull mosfet-trap.

Hoe het werkt

Als we naar de figuur kijken, kunnen we eenvoudig het hele idee zien en erachter komen. Hier wordt de accuspanning eerst omgezet in hoogfrequente PWM-pulsen.

Deze pulsen worden gedumpt in een step-up ferriet-transformator met de vereiste juiste classificatie. De pulsen worden door middel van een mosfet toegevoerd zodat de accustroom optimaal benut kan worden.

De ferriettransformator verhoogt de spanning naar 220V aan de uitgang. Aangezien deze spanning echter een frequentie heeft van rond de 60 tot 100 kHz, kan het niet direct worden gebruikt voor het bedienen van huishoudelijke apparaten en moet het daarom verder worden verwerkt.

In de volgende stap wordt deze spanning gelijkgericht, gefilterd en omgezet naar 220V DC. Deze hoogspanning DC wordt tenslotte omgeschakeld naar een frequentie van 50 Hz, zodat deze kan worden gebruikt voor het bedienen van huishoudelijke apparaten.

Houd er rekening mee dat hoewel het circuit exclusief door mij is ontworpen, het niet praktisch is getest, maak het op eigen risico en alleen als u voldoende vertrouwen heeft in de gegeven uitleg.

Schakelschema

Onderdelenlijst voor 12V DC naar 220V AC compact ferrietkern invertercircuit.

R3 --- R6 = 470 ohm
R9, R10 = 10K,
R1, R2, C1, C2 = berekenen om 100 kHz freq te genereren.
R7, R8 = 27 K.
C3, C4 = 0,47 uF
T1 ---- T4 = BC547,
T5 = elke 30V 20Amp N-kanaal mosfet,
T6, T7 = elke, 400V, 3 amp mosfet.
Diodes = snel herstel, type met hoge snelheid.
TR1 = primair, 13V, 10amp, secundair = 250-0-250, 3amp. E-core ferriet transformator ... vraag een deskundige ontwerper van haspels en transformatoren om hulp.

Een verbeterde versie van het bovenstaande ontwerp wordt hieronder weergegeven. De eindtrap is hier geoptimaliseerd voor een betere respons en meer vermogen.