3 inversores puros com onda senoidal de alta potência SG3525

A publicação explica três circuitos inversores de onda senoidal de 12V 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 solicitação e o funcionamento do circuito.

Projeto # 1: Seno Modificado Básico

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

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

Como pode ser observado no diagrama fornecido, o ICSG3525 é equipado em seu modo gerador / oscilador PWM padrão, em que a frequência da oscilação é determinada por C1, R2 e P1.

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

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

As duas saídas acima oscilam alternadamente de maneira push pull (totem), 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, o que, por sua vez, gera a corrente elétrica necessária CA no enrolamento de saída do transformador.

O pico de tensão gerado na saída seria de cerca 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 no pino 11 / # 14, o que ajuda a fornecer o RMS necessário na saída.

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

Recurso de regulação automática de tensão de saída

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

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

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

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

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

Agora, se por algum motivo a tensão de saída tender a subir acima do valor definido, o recurso de correção PWM será ativado e a tensão será reduzida.

Idealmente, P3 deve ser configurado de modo 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 tem sentido, podendo ser removidas 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, essa introdução se torna possível devido ao recurso de desligamento interno 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 modo que a saída de 741 permaneça na lógica baixa enquanto a tensão da bateria estiver acima do limite de baixa tensão, isso pode ser 11,5V. 11V ou 10,5, conforme preferencial 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 instantaneamente se torna alta, ativando o recurso de desligamento do IC1, inibindo qualquer perda adicional de tensão da bateria.

O resistor de realimentação R9 e P4 garante que a posição permaneça travada, mesmo que a tensão da bateria volte a subir para alguns níveis mais altos após a ativação da operação de desligamento.

3 circuitos inversores de onda senoidal pura de alta potencia

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 = 330K predefinido
  • P2 — P5 = 10K predefinições
  • T1, T2 = IRF540N
  • D1 —- D6 = 1N4007
  • IC1 = SG 3525
  • IC2 = LM741
  • TR1 = 8-0-8V ….. corrente conforme o 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 obter uma resposta melhor, conforme indicado no diagrama a seguir:

3 circuitos inversores de onda senoidal pura 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 IC 352516.

O pino 6 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

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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 de onda senoidal modificada possa estar OK com sua propriedade RMS e razoavelmente adequada para alimentar a maioria dos equipamentos eletrônicos, ela nunca pode corresponder à qualidade de uma saída pura de inversor de onda senoidal.

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

Para o aprimoramento proposto, o inversor básico SG3525 pode ser qualquer projeto padrão do inversor SG3525 configurado para produzir uma saída PWM modificada. Esta seção não é crucial e qualquer variante preferida pode ser selecionada (você pode encontrar muitas opções 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 de Squarewave para Sinewave

Você pode estar curioso para saber sobre 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 basicamente feito otimizando os pulsos de onda quadrada crescente e decrescente em uma forma de onda subindo e descendo suavemente. Isso é executado cortando ou quebrando as ondas quadradas existentes em 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 sinusoidal ascende e desce gradualmente no curso de seus ciclos.

Na idéia proposta, a forma de onda não é executada de forma exponencial, e sim as ondas quadradas são cortadas em pedaços que acabam assumindo a forma de uma onda senoidal após alguma filtragem.

O “corte” é feito alimentando um PWM calculado para os portões do FET através de um estágio de tampão BJT.

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

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Aviso: Se você estiver usando o SPWM como entrada, substitua o BC547 inferior por BC557. Os emissores se conectam ao estágio de buffer, Coletor ao terra, Bases à entrada SPWM.

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

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

A operação acima acaba forçando os mosfets também a ligar e desligar várias vezes para cada um dos ciclos de 50/60 Hz e, conseqüentemente, produzir uma forma de onda semelhante na saída do transformador conectado.

De preferência, a frequência de entrada PWM deve ser 4 vezes mais do que a frequência base de 50 ou 60Hz. de modo que cada ciclo de 50/60 Hz 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 IC 555 padrão, conforme mostrado abaixo:

IC 555 pwm com vaso e 1N4148

Este circuito PWM baseado em IC 555 pode ser usado para alimentar um PWM otimizado às 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 melhorasse muito a saída modificada de onda quadrada de um circuito inversor SG3525 típico, uma abordagem ainda melhor poderia ser ir para um circuito gerador SPWM .


Neste conceito, o “corte” de cada um dos pulsos de onda quadrada é implementado por meio de ciclos de trabalho PWM que variam proporcionalmente, 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 geração de SPWM pode ser visto abaixo:

Gerando modulação por largura de pulso senoidal ou SPWM com opamp

Usando IC 741 para Processar SPWM

Neste projeto, vemos um opamp IC 741 padrão cujos pinos de entrada são configurados com um par de 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, conectado como um astável e compactador, conforme mostrado abaixo:

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A FREQÜÊNCIA DAS ONDAS DO TRIÂNGULO RÁPIDO DEVE ESTAR EM REDOR DE 400 Hz, PODE SER DEFINIDA AJUSTANDO O PRESET DE 50 k, OU O VALOR DE 1 nF CAPACITOR

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A FREQUÊNCIA DAS ONDAS DO TRIÂNGULO LENTO DEVE SER IGUAL À FREQUÊNCIA DE SAÍDA DESEJADA DO INVERSOR. PODE SER 50 Hz OU 60 Hz, E IGUAL À FREQUÊNCIA DO PINO # 4 DE SG3525

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

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

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

Quando este PWM otimizado é alimentado para o primeiro projeto de circuito, faz com que a saída do transformador produza uma forma de onda senoidal ainda mais aprimorada e suave, com propriedades muito idênticas a uma forma de onda senoidal CA padrão.

No entanto, mesmo para um SPWM, o valor RMS precisará ser configurado 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 de projeto básico de um estágio do 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:

Configuração simples do IC do inversor SG3525

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

Cortesia: Ainsworth Lynch

circuito completo e layout de PCB

Inversor picado SG3525 com IC 555

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Projeto # 3: circuito inversor de 3kva usando o IC SG3525

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

O circuito básico segue 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 do inversor de 3kva 24V (usei 20 mosfet com resistor conectado a cada um, além disso usei transformador central e usei SG3525 para oscilador) .. agora eu quero convertê-lo em onda senoidal pura, por favor, como posso fazer isso?

Esquema Básico

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A minha resposta:

Olá Anas,

tente primeiro 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 daigrama acima é um projeto básico de onda quadrada, a fim de convertê-lo em onda senoidal, você deve seguir as etapas explicadas 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:

SG3524 com estágio de amortecimento BJT

Em relação à conexão de mosfets paralelos

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

Resposta: 
Não, cada junção de emissor do respectivo par de BJT conterá 10 mosfets … portanto, você precisará de apenas 4 BJTs ao todo ….

Usando BJTs como Buffers

1. ok, se eu puder entender, já que você disse 4 BJTs, 2 na derivação A, 2 na derivação B, ENTÃO mais 2 BJT da saída do PWM, certo?
2. Estou usando bateria de 24 volts, espero que não haja nenhuma modificação no terminal coletor BJT da bateria?
3. Eu tenho que usar o resistor variável do oscilador para controlar a tensão de entrada para o mosfet, mas eu não sei como irei fazer sobre a tensão que irá para a base do BJT neste caso, o que devo fazer que eu quero acabar explodindo o BJT?

Sim, NPN / PNP BJTs para o estágio de buffer e dois NPN com o driver PWM.
24 V não danificará os buffers BJT, mas certifique-se de usar um 7812 para reduzir para 12 V 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 como inferior à voltagem da bateria para obter a voltagem ideal na saída. se a sua bateria for de 24V você pode usar um trafo 18-0-18V.

Lista de Peças

IC SG3525 Circuito de 
todos os resistores 1/4 watt 5% CFR a menos que especificado de outra forma
10K – 6nos 150K
– 1no
470 ohm – 1no
presets 22K – 1no
preset 47K – 1no
Capacitores 0,1uF
Cerâmica – 1no
IC = SG3525
Mosfet / BJT Estágio 
Todos os mosfets – IRF540 ou quaisquer resistores de porta equivalentes – 10 Ohms 1/4 watt (recomendado)
Todos os NPN BJTs são = BC547
Todos os PNP BJTs são = BC557 Os
resistores de base são todos 10K – 4nos
IC 555 PWM Estágio 
1K = 1no 100K pot – 1no
1N4148 Diodo = 2nos
Capacitores 0,1uF Cerâmica – 1no
10nF Cerâmica – 1no
Diversos IC 7812 – 1no
Bateria – 12V 0r 24V 100AH ​​Transformador de acordo com as especificações.

Uma alternativa mais simples

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“Solidários, seremos união. Separados uns dos outros seremos pontos de vista. Juntos, alcançaremos a realização de nossos propósitos.” (Bezerra de Menezes)

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