Projetos de circuito eletrônicoInversores3 circuitos inversores de onda senoidal pura SG3525 de alta potência

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3 circuitos inversores de onda senoidal pura SG3525 de alta potência

O post explica 3 circuitos inversores de 12V de onda senoidal poderosos e simples usando um único IC SG 3525. O primeiro circuito é equipado com um recurso de detecção e corte de bateria fraca e um recurso de regulação automática de tensão de saída.

Este circuito foi solicitado por um dos leitores interessados ​​deste blog. Vamos aprender mais sobre a requisição e o funcionamento do circuito.

Design#1: Seno Modificado Básico

Em um dos posts anteriores eu discuti o funcionamento da pinagem do IC 3525 , usando os dados, eu projetei o seguinte circuito que é bastante padrão em sua configuração, inclui um recurso de desligamento de bateria fraca e também um aprimoramento de regulação automática de saída.

A explicação a seguir nos guiará pelas várias etapas do circuito, vamos aprendê-las:

Como pode ser testemunhado no diagrama fornecido, o IC SG3525 é montado em seu modo de gerador/oscilador PWM padrão, onde a frequência de oscilação é determinada por C1, R2 e P1.

P1 pode ser ajustado para adquirir frequências precisas de acordo com as especificações exigidas da aplicação.

A faixa de P1 é de 100 Hz a 500 kHz, aqui estamos interessados ​​no valor de 100 Hz que fornece 50 Hz nas duas saídas no pino 11 e no pino 14.

As duas saídas acima oscilam alternadamente de forma push pull (totem pole), levando os mosfets conectados à saturação na frequência fixa – 50 Hz.

Os mosfets em resposta, “empurram e puxam a tensão/corrente da bateria através dos dois enrolamentos do transformador que, por sua vez, gera a corrente CA necessária no enrolamento de saída do transformador.

A tensão de pico gerada na saída seria algo em torno de 300 Volts que deve ser ajustado para cerca de 220V RMS usando um medidor RMS de boa qualidade e ajustando P2.

P2 realmente ajusta a largura dos pulsos nos pinos #11/#14, o que ajuda a fornecer o RMS necessário na saída.

Este recurso facilita uma forma de onda senoidal modificada controlada por PWM na saída.

Recurso de regulação automática da tensão de saída

Como o IC facilita uma pinagem de controle PWM, esta pinagem pode ser explorada para permitir uma regulação automática de saída do sistema.

Pin#2 é a entrada de detecção do Opamp interno de erro interno, normalmente a tensão neste pino (não inv.) não deve aumentar acima da marca de 5,1V por padrão, porque o pino inv#1 é fixado em 5,1V internamente.

Contanto que o pino 2 esteja dentro do limite de tensão especificado, o recurso de correção PWM permanece inativo, no entanto, no momento em que a tensão no pino 2 tende a subir acima de 5,1 V, os pulsos de saída são posteriormente reduzidos na tentativa de corrigir e equilibrar o tensão de saída em conformidade.

Um pequeno transformador sensor TR2 é usado aqui para adquirir uma tensão de amostra da saída, esta tensão é adequadamente retificada e alimentada no pino 2 do IC1.

P3 é ajustado de forma que a tensão de alimentação fique bem abaixo do limite de 5,1 V quando a tensão de saída RMS estiver em torno de 220 V. Isso configura o recurso de regulação automática do circuito.

Agora, se por qualquer motivo a tensão de saída tende a subir acima do valor definido, o recurso de correção PWM é ativado e a tensão é reduzida.

Idealmente, P3 deve ser ajustado de forma que a tensão de saída RMS seja fixada em 250V.

Portanto, se a tensão acima cair abaixo de 250V, a correção PWM tentará puxá-la para cima e vice-versa, isso ajudará a adquirir uma regulação bidirecional da saída.

Uma investigação cuidadosa mostrará que a inclusão de R3, R4, P2 não faz sentido, estes podem ser removidos do circuito. P3 pode ser usado apenas para obter o controle PWM pretendido na saída.

Recurso de corte de bateria fraca

A outra característica útil deste circuito é a capacidade de corte de bateria fraca.

Novamente, esta introdução se torna possível devido ao recurso de desligamento integrado do IC SG3525.

O pino 10 do IC responderá a um sinal positivo e desligará a saída até que o sinal seja inibido.

Um opamp 741 aqui funciona como o detector de baixa tensão.

P5 deve ser configurado de tal forma que a saída de 741 permaneça em nível lógico baixo enquanto a tensão da bateria estiver acima do limite de baixa tensão, isso pode ser 11,5V. 11V ou 10,5 conforme a preferência do usuário, idealmente não deve ser inferior a 11V.

Uma vez definido, se a tensão da bateria tende a ficar abaixo da marca de baixa tensão, a saída do IC se torna instantaneamente alta, ativando o recurso de desligamento do IC1, inibindo qualquer perda adicional de tensão da bateria.

O resistor de feedback R9 e P4 garante que a posição permaneça travada mesmo que a tensão da bateria tenda a subir de volta para alguns níveis mais altos após a operação de desligamento ser ativada.

INVERSORES DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525 DE ALTA POTENCIA

3 CIRCUITOS INVERSORES DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525 DE ALTA POTÊNCIA 16

Lista de peças

Todos os resistores são 1/4 watt 1% MFR. salvo indicação em contrário.

  • R1, R7 = 22 Ohms
  • R2, R4, R8, R10 = 1K
  • R3 = 4K7
  • R5, R6 = 100 Ohms
  • R9 = 100K
  • C1 = 0,1uF/50V MKT
  • C2, C3, C4, C5 = 100nF
  • C6, C7 = 4,7uF / 25V
  • P1 = predefinição de 330K
  • P2—P5 = 10K predefinições
  • T1, T2 = IRF540N
  • D1—-D6 = 1N4007
  • IC1 = SG 3525
  • IC2 = LM741
  • TR1 = 8-0-8V…..corrente conforme requisito
  • TR2 = 0-9V/100mA Bateria = 12V/25 a 100 AH

O estágio opamp de bateria fraca no esquema mostrado acima pode ser modificado para uma melhor resposta, conforme indicado no diagrama a seguir:

3 CIRCUITOS INVERSORES DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525 DE ALTA POTENCIA

Aqui podemos ver que o pino3 do opamp agora tem sua própria rede de referência usando D6 e R11, e não depende da tensão de referência do pino 16 do IC 3525.

Pin6 do opamp emprega um diodo zener para interromper qualquer vazamento que possa perturbar o pino 10 do SG3525 durante suas operações normais.

R11 = 10K
D6, D7 = diodos zener, 3,3V, 1/2 watt

Outro projeto com correção automática de feedback de saída

OUTRO PROJETO COM CORRECAO AUTOMATICA DE FEEDBACK DE SAIDA

Projeto de Circuito#2:

Na seção acima, aprendemos a versão básica do IC SG3525 projetada para produzir uma saída de onda senoidal modificada quando usada em uma topologia de inversor , e esse projeto básico não pode ser aprimorado para produzir uma forma de onda senoidal pura em seu formato típico.

Embora a saída de onda quadrada ou senoidal modificada possa ser boa com sua propriedade RMS e razoavelmente adequada para alimentar a maioria dos equipamentos eletrônicos, ela nunca pode igualar a qualidade de uma saída de inversor de onda senoidal pura.

Aqui vamos aprender um método simples que pode ser usado para aprimorar qualquer circuito inversor SG3525 padrão em uma contraparte de onda senoidal pura.

Para o aprimoramento proposto, o inversor SG3525 básico pode ser qualquer projeto de inversor SG3525 padrão configurado para produzir uma saída PWM modificada. Esta seção não é crucial e qualquer variante preferida pode ser selecionada (você pode encontrar muitas online com pequenas diferenças).

Eu discuti um artigo abrangente sobre como converter um inversor de onda quadrada em um inversor de onda senoidal em um dos meus posts anteriores, aqui aplicamos o mesmo princípio para a atualização.

Como acontece a conversão da onda quadrada para onda senoidal

Você pode estar curioso para saber o que exatamente acontece no processo de conversão que transforma a saída em uma onda senoidal pura adequada para todas as cargas eletrônicas sensíveis.

Isso é feito basicamente otimizando os pulsos agudos de onda quadrada ascendente e descendente em uma forma de onda suavemente ascendente e descendente. Isso é executado cortando ou quebrando as ondas quadradas que saem em um número de peças uniformes.

Na onda senoidal real, a forma de onda é criada através de um padrão exponencial de ascensão e queda, onde a onda senoidal gradualmente sobe e desce ao longo de seus ciclos.

Na ideia proposta, a forma de onda não é executada de forma exponencial, mas as ondas quadradas são cortadas em pedaços que acabam tomando a forma de uma onda senoidal após alguma filtração.

O “chopping” é feito alimentando um PWM calculado para as portas do FET através de um estágio de buffer BJT.

Um projeto de circuito típico para converter a forma de onda SG3525 em uma forma de onda senoidal pura é mostrado abaixo. Este design é realmente um design universal que pode ser implementado para atualizar todos os inversores de onda quadrada em inversores de onda senoidal.

COMO ACONTECE A CONVERSAO DE SQUAREWAVE PARA SINEWAVE

Aviso: Se você estiver usando SPWM como entrada, substitua o BC547 inferior pelo BC557. Os emissores se conectarão com o estágio de buffer, Coletor para Terra, Bases para Entrada SPWM.

Como pode estar no diagrama acima, os dois transistores BC547 inferiores são acionados por uma alimentação ou entrada PWM, o que faz com que eles comutem de acordo com os ciclos de trabalho PWM ON/OFF.

Isso, por sua vez, alterna rapidamente os pulsos de 50Hz do BC547/BC557 provenientes dos pinos de saída do SG3525.

A operação acima, em última análise, força os mosfets também a ligar e desligar o número de vezes para cada um dos ciclos de 50/60Hz e, consequentemente, produzir uma forma de onda semelhante na saída do transformador conectado.

De preferência, a frequência de entrada PWM deve ser 4 vezes maior que a frequência base de 50 ou 60Hz. para que cada ciclo de 50/60Hz seja dividido em 4 ou 5 partes e não mais do que isso, o que poderia dar origem a harmônicos indesejados e aquecimento de mosfet.

Circuito PWM

A alimentação de entrada PWM para o projeto explicado acima pode ser adquirida usando qualquer projeto astável padrão IC 555, conforme mostrado abaixo:

CIRCUITO PWM

Este circuito PWM baseado em IC 555 pode ser usado para alimentar um PWM otimizado para as bases dos transistores BC547 no primeiro projeto, de modo que a saída do circuito inversor SG3525 adquira um valor RMS próximo ao valor RMS da forma de onda senoidal pura da rede.

Usando um SPWM

Embora o conceito explicado acima melhore muito a saída modificada de onda quadrada de um circuito inversor SG3525 típico, uma abordagem ainda melhor poderia ser um circuito gerador SPWM .

Neste conceito, o “corte” de cada um dos pulsos de onda quadrada é implementado através de ciclos de trabalho PWM proporcionalmente variados, em vez de um ciclo de trabalho fixo.

Já discuti como gerar SPWM usando opamp , a mesma teoria pode ser usada para alimentar o estágio do driver de qualquer inversor de onda quadrada.

Um circuito simples para gerar SPWM pode ser visto abaixo:

USANDO UM SPWM

Usando IC 741 para Processar SPWM

Neste projeto, vemos um opamp IC 741 padrão cujos pinos de entrada são configurados com algumas fontes de onda triangulares, sendo uma muito mais rápida em frequência do que a outra.

As ondas triangulares podem ser fabricadas a partir de um circuito baseado em IC 556 padrão, cabeado como um astável e compactador, conforme mostrado abaixo:

USANDO IC 741 PARA PROCESSAR SPWM

A FREQUÊNCIA DAS ONDAS TRIANGULARES RÁPIDAS DEVE SER EM TORNO DE 400 Hz, PODE SER AJUSTADA AJUSTANDO O PRESET DE 50 k, OU O VALOR DO CAPACITOR DE 1 nF

ONDAS TRIANGULARES LENTAS DEVE SER IGUAL A FREQUENCIA DE SAIDA DESEJADA DO INVERSOR

A FREQUÊNCIA DE ONDAS TRIANGULARES LENTAS DEVE SER IGUAL À FREQUÊNCIA DE SAÍDA DESEJADA DO INVERSOR. PODE SER 50 Hz OU 60 Hz, E IGUAL À FREQUÊNCIA DO PIN#4 DO SG3525

#UPDATE: As “ondas lentas do triângulo” acima podem ser adquiridas diretamente do pino Ct do IC, o que significa que agora você pode eliminar ou ignorar o estágio do IC 555 acima para as ondas lentas do triângulo.

Como pode ser visto nas duas imagens acima, as ondas triangulares rápidas são obtidas a partir de um IC 555 astável comum.

No entanto, as ondas triangulares lentas são adquiridas através de um IC 555 conectado como um “gerador de onda quadrada para onda triangular”.

As ondas quadradas ou retangulares são adquiridas do pino 4 do SG3525. Isso é importante, pois sincroniza perfeitamente a saída do amplificador operacional 741 com a frequência de 50 Hz do circuito SG3525. Isso, por sua vez, cria conjuntos SPWM corretamente dimensionados nos dois canais MOSFET.

Quando este PWM otimizado é alimentado ao primeiro projeto de circuito faz com que a saída do transformador produza uma forma de onda senoidal melhorada e suave com propriedades muito idênticas a uma forma de onda senoidal padrão da rede elétrica CA.

No entanto, mesmo para um SPWM, o valor RMS precisará ser definido corretamente inicialmente para produzir a saída de tensão correta na saída do transformador.

Uma vez implementado, pode-se esperar uma saída equivalente de onda senoidal real de qualquer projeto de inversor SG3525 ou pode ser de qualquer modelo de inversor de onda quadrada.

Se você tiver mais dúvidas sobre o circuito inversor de onda senoidal pura SG3525, sinta-se à vontade para expressá-las através de seus comentários.

ATUALIZAR

Um exemplo básico de projeto de um estágio oscilador SG3525 pode ser visto abaixo, este projeto pode ser integrado com o estágio BJT/mosfet de onda senoidal PWM explicado acima para obter a versão aprimorada necessária do projeto SG3525:

ESTAGIO OSCILADOR SG3525

Diagrama de circuito completo e layout de PCB para o circuito inversor de onda senoidal pura SG3525 proposto.

Cortesia: Ainsworth Lynch

CIRCUITO INVERSOR DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525

CIRCUITO INVERSOR DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525 2

CIRCUITO INVERSOR DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525 3

Design#3: Circuito inversor de 3kva usando o IC SG3525

Nos parágrafos anteriores, discutimos de forma abrangente sobre como um projeto SG3525 pode ser convertido em um projeto de onda senoidal eficiente, agora vamos discutir como um circuito inversor simples de 2 kva pode ser construído usando o IC SG3525, que pode ser facilmente atualizado para 10 kva de onda senoidal, aumentando o bateria, mosfet e as especificações do transformador.

O circuito básico está de acordo com o projeto apresentado pelo Sr. Anas Ahmad.

A explicação sobre o circuito inversor SG3525 2kva proposto pode ser entendida a partir da seguinte discussão:

Olá swagatam, construí a seguinte onda senoidal modificada com inversor de 3kva 24V (usei 20 mosfet com resistor conectado a cada um, além disso, usei transformador de derivação central e usei SG3525 para oscilador). por favor como posso fazer isso?

Esquema Básico

CIRCUITO INVERSOR DE 3KVA USANDO O IC SG3525

A resposta do autor (Fonte):

Olá Anas,

primeiro tente a configuração básica conforme explicado neste artigo do inversor SG3525, se tudo correr bem, depois disso você pode tentar conectar mais mosfets em paralelo…..

o inversor mostrado no diagrama acima é um projeto básico de onda quadrada, para convertê-lo em onda senoidal você deve seguir os passos explicados abaixo As extremidades da porta/resistor mosfet devem ser configuradas com um estágio BJT e o 555 IC PWM deve ser conectado conforme indicado no diagrama a seguir:

ESTAGIO BJT E O 555 IC PWM

Sobre a conexão de mosfets paralelos

ok, eu tenho 20 mosfets (10 na derivação A, 10 na derivação B), então devo conectar 2 BJT em cada mosfet, ou seja, 40 BJT, e da mesma forma devo conectar apenas 2 BJT saindo do PWM em paralelo ao 40 BJT ? Desculpe sou novato apenas tentando pegar.

Resposta:
Não, cada junção de emissor do respectivo par BJT conterá 10 mosfets…portanto, você precisará apenas de 4 BJTs no total….

Usando BJTs como Buffers

1. ok se eu posso te acertar, já que você disse 4 BJTs, 2 na derivação A, 2 na derivação B, ENTÃO outros 2 BJT da saída do PWM, certo?
2. estou usando bateria de 24 volts espero que não haja nenhuma modificação no terminal do coletor BJT para a bateria?
3. tenho que usar resistor variável do oscilador para controlar a tensão de entrada para o mosfet, mas não sei como vou fazer com a tensão que vai para a base do BJT neste caso, o que vou fazer que eu quero acabar explodindo o BJT?

Sim, NPN/PNP BJTs para o estágio de buffer e dois NPN com o driver PWM.
24V não prejudicará os buffers BJT, mas certifique-se de usar um 7812 para reduzi-lo para 12V para os estágios SG3525 e IC 555.

Você pode usar o potenciômetro IC 555 para ajustar a tensão de saída do trafo e configurá-lo para 220V. lembre-se de que seu transformador deve ser classificado abaixo da tensão da bateria para obter a tensão ideal na saída. se sua bateria for 24V você pode usar um trafo de 18-0-18V.

Lista de peças

IC SG3525 Circuito 
todos os resistores 1/4 watt 5% CFR a menos que especificado de outra forma
10K – 6nos 150K
– 1não
470 ohm – 1sem
presets 22K – 1sem
presets 47K – 1sem
capacitores
0.1uF Cerâmica – 1no
IC = SG3525
Mosfet/BJT Stage 
Todos os mosfets – IRF540 ou qualquer resistor Gate equivalente – 10 Ohms 1/4 watt (recomendado)
Todos os BJTs NPN são = BC547
Todos os BJTs PNP são = BC557
Resistores de base são todos 10K – 4nos
IC 555 PWM Stage 
1K = 1no Potenciômetro de 100K – 1no
1N4148 Diodo = 2nos
Capacitores 0.1uF Ceramic – 1no
10nF Ceramic – 1no
Diversos IC 7812 – 1no
Bateria – 12V 0r 24V 100AH ​​Transformador conforme especificações.

Uma alternativa mais simples

IC SG3525 INVERSOR

3 CIRCUITOS INVERSORES DE ONDA SENOIDAL PURA SG3525 DE ALTA POTÊNCIA 17

Hashtags: #High #Power #SG3525 #Pure #Sinewave #Inverter #Circuits


FONTE

Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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