วงจรอินเวอร์เตอร์ Pure Sine Wave โดยใช้ IC 4047

วงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่มีประสิทธิภาพมากสามารถสร้างได้โดยใช้ IC 4047 และ IC 555 สองสามตัวร่วมกับส่วนประกอบแบบพาสซีฟอื่น ๆ ลองเรียนรู้รายละเอียดด้านล่าง

แนวคิดวงจร

ในโพสต์ก่อนหน้านี้เราได้กล่าวถึงหลัก ข้อกำหนดและเอกสารข้อมูลของ IC 4047 ที่เราได้เรียนรู้ว่า IC สามารถกำหนดค่าให้เป็นวงจรอินเวอร์เตอร์อย่างง่ายได้อย่างไรโดยไม่ต้องเกี่ยวข้องกับวงจรออสซิลเลเตอร์ภายนอก

ในบทความนี้เราจะดำเนินการออกแบบไปข้างหน้าเล็กน้อยและเรียนรู้ว่าจะสามารถปรับปรุงให้เป็นวงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์ได้อย่างไรโดยใช้ IC เพิ่มเติมสองสามตัวพร้อมกับ IC 4047 ที่มีอยู่

ส่วน IC 4047 ยังคงเหมือนเดิมและได้รับการกำหนดค่าในโหมดมัลติไวเบรเตอร์ที่ทำงานฟรีตามปกติโดยมีการขยายเอาต์พุตด้วยมอสเฟต / หม้อแปลงสำหรับการแปลงไฟ 12V เป็น AC ที่ต้องการ

IC 4047 มีหน้าที่อย่างไร

IC 4047 สร้างคลื่นสี่เหลี่ยมตามปกติไปยังมอสเฟตที่เชื่อมต่อโดยสร้างเอาต์พุตไฟที่รองของหม้อแปลงซึ่งอยู่ในรูปของคลื่นสี่เหลี่ยม AC

การรวม IC 555 สองตัวเข้ากับขั้นตอนข้างต้นจะแปลงเอาต์พุตเป็น AC คลื่นไซน์บริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์ คำอธิบายต่อไปนี้แสดงให้เห็นความลับเบื้องหลังการทำงานของ IC555 สำหรับข้างต้น

อ้างอิงถึงวงจรอินเวอร์เรอร์ IC 4047 pure sine wave ที่แสดงด้านล่าง (ออกแบบโดยฉัน) เราสามารถเห็น IC 555 สองขั้นตอนที่เหมือนกันโดยที่ส่วนด้านซ้ายทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดฟันเลื่อยที่ควบคุมในปัจจุบันในขณะที่ส่วนด้านขวามือเป็นเครื่องกำเนิด PWM ที่ควบคุมในปัจจุบัน .

การทริกเกอร์ของ 555 IC ทั้งสองได้มาจากเอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์ที่พร้อมใช้งานในพิน # 13 ของ IC 4047 ความถี่นี้จะเป็น 100Hz หากอินเวอร์เตอร์มีไว้สำหรับการทำงาน 50Hz และ 120Hz สำหรับแอพพลิเคชั่น 60Hz

การใช้ IC 555 สำหรับการสร้าง PWM

ส่วน 555 ด้านซ้ายสร้างคลื่นฟันเลื่อยที่คงที่ผ่านตัวเก็บประจุซึ่งป้อนเข้ากับอินพุตมอดูเลตของ IC2 555 ซึ่งสัญญาณฟันเลื่อยนี้ถูกเปรียบเทียบกับสัญญาณความถี่สูงจากพิน 3 ของ IC1 555 ซึ่งสร้าง PWM ที่เทียบเท่ากับคลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่พิน # 3 จาก 555 IC2

PWM ข้างต้นถูกนำไปใช้โดยตรงกับประตูของ mosfets เพื่อให้พัลส์สี่เหลี่ยมที่นี่สร้างขึ้นผ่านพิน 10/11 ของ IC4047 จะถูกสับและ 'แกะสลัก' ตาม PWM ที่ใช้

ผลลัพธ์ที่ได้ไปยังหม้อแปลงยังทำให้คลื่นไซน์บริสุทธิ์ถูกเหยียบขึ้นที่เอาท์พุตรอง AC หลักของหม้อแปลง

สูตรการคำนวณ R1, C1 มีให้ในบทความนี้ซึ่งจะบอกเราเกี่ยวกับรายละเอียด pinout ของ IC 4047

สำหรับ NE555 สเตจ C อาจเลือกใกล้ 1uF และ R เป็น 1K

รูปคลื่นเอาต์พุตที่สันนิษฐาน

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีใช้ IC 555 สำหรับสร้าง PWM

สามารถเพิ่มการปรับ RMS ในการออกแบบข้างต้นได้โดยการแนะนำเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าหม้อข้ามพิน 5 และอินพุตต้นทางสามเหลี่ยมดังที่แสดงด้านล่างการออกแบบยังรวมถึงทรานซิสเตอร์บัฟเฟอร์เพื่อปรับปรุงพฤติกรรมของมอสเฟต

การออกแบบอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์ข้างต้นประสบความสำเร็จในการทดสอบโดย Mr. Arun Dev ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้อ่านบล็อกนี้และเป็นมือสมัครเล่นอิเล็กทรอนิกส์ ภาพต่อไปนี้ที่เขาส่งมาแสดงให้เห็นถึงความพยายามของเขาในสิ่งเดียวกัน

ข้อเสนอแนะเพิ่มเติม

คุณอรุณได้รับการตอบรับที่เป็นแรงบันดาลใจเกี่ยวกับผลลัพธ์ของอินเวอร์เตอร์ IC 4047 ข้างต้น:

หลังจากจบวงจรนี้ผลลัพธ์ก็น่าทึ่งมาก ฉันได้วัตต์เต็มจากหลอดไฟ 100 W ไม่อยากจะเชื่อสายตาของฉัน

ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวที่ฉันทำในการออกแบบนี้คือการเปลี่ยน 180 K ใน 555 ที่สองด้วยหม้อ 220 K เพื่อปรับความถี่ให้ถูกต้อง

คราวนี้ผลออกมาเป็นผลทุกประการ ... ในการปรับหม้อฉันจะได้รับการเรืองแสงวัตต์เต็มที่ไม่รบกวนไม่กะพริบในหลอดไฟและหม้อแปลง 230/15 V ที่เชื่อมต่อเนื่องจากโหลดให้ความถี่ระหว่าง 50 ถึง 60 (พูด 52 Hz)

หม้อถูกปรับเบา ๆ เพื่อให้ได้เอาต์พุตความถี่สูง (พูด 2 Khz) จากขา # 3 ของ ic ที่สอง 555 ส่วน CD4047 ปรับเทียบได้ดีขึ้นเพื่อให้ได้ 52 Hz ที่ขั้วเอาต์พุตทั้งสอง ...

นอกจากนี้ฉันกำลังเผชิญกับปัญหาง่ายๆ ฉันใช้ IRF3205 mosfets ในขั้นตอนการส่งออก ฉันลืมเชื่อมต่อไดโอดนิรภัยข้ามขั้วท่อระบายน้ำของแต่ละมอสเฟต ...

ดังนั้นเมื่อฉันลองเชื่อมต่อโหลดอื่น (พูดว่าพัดลมตั้งโต๊ะ) ขนานกับโหลดที่กำหนด (หลอดไฟ 100 วัตต์) การเรืองแสงของหลอดไฟยังทำให้ความเร็วของพัดลมลดลงเล็กน้อยและมอสเฟตตัวใดตัวหนึ่งถูกเป่าเนื่องจาก การไม่มีไดโอด

นอกจากนี้วงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ 4047 ข้างต้นยังประสบความสำเร็จโดย Mr.Daniel Adusie (biannz) ซึ่งเป็นผู้เยี่ยมชมบล็อกนี้เป็นประจำและเป็นผู้ที่ชื่นชอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานหนัก นี่คือภาพที่ส่งโดยเขาเพื่อยืนยันผลลัพธ์:

เอาท์พุทออสซิลโลสโคปรูปคลื่นฟันเลื่อย

การส่องสว่างหลอดทดสอบ 100 วัตต์

ภาพต่อไปนี้แสดงรูปคลื่นที่ปรับเปลี่ยนที่เอาต์พุตของหม้อแปลงตามที่นาย Daniel Adusie จับได้หลังจากเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ 0.22uF / 400V และโหลดที่เหมาะสม

รูปคลื่นค่อนข้างเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูและดีกว่าคลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่น่าประทับใจของการประมวลผล PWM ที่สร้างโดยขั้นตอน IC555 อย่างชัดเจน

รูปคลื่นอาจจะทำให้เรียบขึ้นได้อีกด้วยการเพิ่มตัวเหนี่ยวนำพร้อมกับตัวเก็บประจุ

แสดงการติดตาม Sinewave Oscilloscope ที่อยู่ใกล้หลังจากการกรอง PWM

คำติชมที่ได้รับจาก Mr. Johnson Isaac ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้อ่านบล็อกนี้โดยเฉพาะ:

ขอให้เป็นวันที่ดี
ในโพสต์ของคุณ Pure Sine Wave Inverter ที่ใช้ 4047 ในขั้นตอนที่สอง (ic.1) คุณใช้ตัวต้านทาน 100 โอห์มระหว่างขา 7 และ 6
ถูกต้องหรือไม่ ฉันเคยคิดว่าเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบ Astable โดยใช้การกำหนดค่าพิน 555 ควรมี 100 โอห์มระหว่างพิน 7 และ 6 นอกจากนี้ตัวแปร 180k ระหว่างพิน 8 (+) และพิน 7 โปรดตรวจสอบการเชื่อมต่อพินและแก้ไขฉันกรุณา เพราะมันสั่นในบางครั้งและบางครั้งก็ไม่ได้เช่นกัน ขอบคุณ
ไอแซกจอห์นสัน

การแก้ปัญหาวงจร:

ในความคิดของฉันสำหรับการตอบสนองที่ดีขึ้นคุณสามารถลองเชื่อมต่อตัวต้านทาน 1k เพิ่มเติมที่ปลายด้านนอก 100 โอห์มและพิน 6/2 ของ IC1

จอห์นสัน:

ขอบคุณมากสำหรับการตอบกลับของคุณ ฉันสร้างอินเวอร์เตอร์ที่คุณให้ไว้ในบล็อกของคุณและใช้งานได้จริง

แม้ว่าฉันจะไม่มีออสซิลโลสโคปเพื่อสังเกตรูปคลื่นเอาท์พุต แต่ฉันพนันได้เลยว่าผู้อ่านเป็นสิ่งที่ดีเพราะมันใช้หลอดไฟนีออนซึ่งอินเวอร์เตอร์ดัดแปลงหรือ pwm ใด ๆ ไม่สามารถเปิดได้

ดูภาพสิครับ แต่ความท้าทายของฉันตอนนี้คือเมื่อฉันเพิ่มภาระบางครั้งเอาต์พุตจะกะพริบ แต่ฉันมีความสุขที่เป็นคลื่นไซน์

ตัวเลือกที่ดูง่ายกว่า

แนวคิดต่อไปนี้ใช้วิธีที่ค่อนข้างง่ายกว่าในการปรับเปลี่ยนอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมธรรมดาโดยใช้ IC 4047 เป็นอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ผ่านเทคโนโลยี PWM นายฟิลิปขอแนวคิดดังกล่าว

ข้อกำหนดทางเทคนิค

ฉันหวังว่าฉันจะไม่รำคาญ แต่ฉันต้องการคำแนะนำเกี่ยวกับอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ที่ปรับเปลี่ยนด้วย PWM ที่ฉันกำลังออกแบบดังนั้นฉันจึงต้องการขอความเห็นจากผู้เชี่ยวชาญ

การออกแบบที่เรียบง่ายนี้ยังไม่แน่นอนฉันยังไม่ได้นำไปใช้ แต่อยากให้คุณลองดูและบอกฉันว่าคุณคิดอย่างไร

นอกจากนี้ฉันต้องการให้คุณช่วยตอบคำถามบางอย่างที่ฉันไม่สามารถหาคำตอบได้

ฉันได้ใช้เสรีภาพในการแนบรูปภาพของไดอะแกรมกึ่งบล็อกของการออกแบบเบื้องต้นของฉันเพื่อการพิจารณาของคุณ

กรุณาช่วยฉันออกไป. ในแผนภาพไฟล์ IC CD4047 ในอินเวอร์เตอร์ มีหน้าที่ในการสร้างพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมที่ 50Hz ซึ่งจะใช้เพื่อสลับบน MOSFETS Q1 และ Q2

วงจร PWM จะขึ้นอยู่กับ IC NE555 และเอาต์พุตจะถูกนำไปใช้กับประตูของ Q3 เพื่อให้ Q3 ให้ PWM นอกจากนี้ฉันมีคำถามสองข้อ

ขั้นแรกฉันสามารถใช้คลื่นสี่เหลี่ยมสำหรับพัลส์ PWM ได้หรือไม่? ประการที่สองความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ PWM และความถี่อุปทานคืออะไร? ฉันควรใช้ความถี่ PWM ใดสำหรับเอาต์พุตอินเวอร์เตอร์ 50Hz

ฉันหวังว่าการออกแบบนี้จะเป็นไปได้ฉันคิดว่ามันเป็นไปได้ แต่ฉันต้องการความเห็นจากผู้เชี่ยวชาญของคุณก่อนที่ฉันจะส่งทรัพยากรที่หายากมาใช้ในการออกแบบ

รอคอยที่จะได้ยินจากคุณครับ!

ขอแสดงความนับถือฟิลิป

การแก้คำขอวงจร

การกำหนดค่าที่แสดงในรูปที่สองจะใช้งานได้ แต่จะมีการแทนที่มอสเฟ็ท PWM ตรงกลางด้วย a p-channel mosfet .

ควรสร้างส่วน PWM ตามที่อธิบายไว้ในบทความนี้:

PWM จะแปลงคลื่นสี่เหลี่ยมแบนให้เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมที่ปรับเปลี่ยนโดยการสับให้เป็นส่วนที่คำนวณได้เล็กลงเพื่อให้ RMS โดยรวมของรูปคลื่นใกล้เคียงกับไซน์จริงมากที่สุด แต่ยังคงรักษาระดับสูงสุดให้เท่ากับอินพุตคลื่นสี่เหลี่ยมจริง . แนวคิดนี้อาจเรียนรู้ในรายละเอียด ที่นี่:

อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงข้างต้นไม่ได้ช่วยกำจัดฮาร์มอนิก

ความถี่ PWM จะอยู่ในรูปของคลื่นสี่เหลี่ยมสับเสมอ

ความถี่ PWM ไม่มีสาระสำคัญและอาจมีค่าสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน kHz