La publicación explica 3 circuitos inversores de 12 V de onda sinusoidal potentes pero simples que utilizan un solo IC SG 3525. El primer circuito está equipado con una función de detección y corte de batería baja, y una función de regulación automática del voltaje de salida.
Este circuito fue solicitado por uno de los lectores interesados de este blog. Aprendamos más sobre la solicitud y el funcionamiento del circuito.
Diseño # 1: Seno básico modificado
En una de las publicaciones anteriores hablé de la funcionamiento de los pines del IC 3525 , utilizando los datos, diseñé el siguiente circuito que, aunque es bastante estándar en su configuración, incluye una función de apagado por batería baja y también una mejora de la regulación de salida automática.
La siguiente explicación nos guiará por las distintas etapas del circuito, aprendamoslas:
Como se puede ver en el diagrama dado, el ICSG3525 está montado en su modo generador / oscilador PWM estándar donde la frecuencia de oscilación está determinada por C1, R2 y P1.
P1 se puede ajustar para adquirir frecuencias precisas según las especificaciones requeridas de la aplicación.
El rango de P1 es de 100 Hz a 500 kHz, aquí estamos interesados en el valor de 100 Hz que, en última instancia, proporciona 50 Hz a través de las dos salidas en el pin n. ° 11 y en el pin n. ° 14.
Las dos salidas anteriores oscilan alternativamente de manera push-pull (tótem), lo que lleva a los mosfets conectados a la saturación a la frecuencia fija: 50 Hz.
Los mosfets en respuesta, 'empujan y tiran del voltaje / corriente de la batería a través de los dos devanados del transformador que a su vez genera la CA de red requerida en el devanado de salida del transformador.
El voltaje máximo generado en la salida sería de alrededor de 300 voltios, que debe ajustarse a alrededor de 220 V RMS utilizando un medidor RMS de buena calidad y ajustando P2.
P2 realmente ajusta el ancho de los pulsos en el pin # 11 / # 14, lo que ayuda a proporcionar el valor eficaz requerido en la salida.
Esta característica facilita una forma de onda sinusoidal modificada controlada por PWM en la salida.
Función de regulación automática de voltaje de salida
Dado que el IC facilita una asignación de pines de control PWM, esta asignación de pines se puede aprovechar para permitir una regulación automática de salida del sistema.
El pin # 2 es la entrada de detección del error interno incorporado Opamp, normalmente el voltaje en este pin (no inv.) No debería aumentar por encima de la marca de 5.1V por defecto, porque el pin # 1 de inv está fijo en 5.1V internamente.
Siempre que el pin n. ° 2 esté dentro del límite de voltaje especificado, la función de corrección de PWM permanece inactiva; sin embargo, en el momento en que el voltaje en el pin n. ° 2 tiende a elevarse por encima de 5,1 V, los pulsos de salida se reducen posteriormente en un intento de corregir y equilibrar el voltaje de salida en consecuencia.
Aquí se usa un pequeño transformador sensor TR2 para adquirir un voltaje de muestra de la salida, este voltaje se rectifica apropiadamente y se alimenta al pin # 2 del IC1.
P3 se establece de manera que el voltaje alimentado se mantenga muy por debajo del límite de 5.1V cuando el voltaje de salida RMS es de alrededor de 220V. Esto configura la función de regulación automática del circuito.
Ahora, si por alguna razón el voltaje de salida tiende a elevarse por encima del valor establecido, la función de corrección de PWM se activa y el voltaje se reduce.
Idealmente, P3 debe configurarse de manera que el voltaje de salida RMS se fije en 250V.
Entonces, si el voltaje anterior cae por debajo de 250V, la corrección PWM intentará tirarlo hacia arriba, y viceversa, esto ayudará a adquirir una regulación bidireccional de la salida.
Una investigación cuidadosa mostrará que la inclusión de R3, R4, P2 no tiene sentido, estos pueden eliminarse del circuito. P3 se puede utilizar únicamente para obtener el control PWM deseado en la salida.
Función de corte de batería baja
La otra característica útil de este circuito es la capacidad de corte de batería baja.
Una vez más, esta introducción es posible gracias a la función de apagado incorporada del IC SG3525.
El pin # 10 del IC responderá a una señal positiva y apagará la salida hasta que la señal sea inhibida.
Un opamp 741 aquí funciona como detector de bajo voltaje.
P5 debe configurarse de manera que la salida de 741 permanezca en un nivel lógico bajo siempre que el voltaje de la batería esté por encima del umbral de voltaje bajo, esto puede ser 11.5V. 11 V o 10,5 según lo prefiera el usuario, idealmente no debería ser inferior a 11 V.
Una vez que esto se establece, si el voltaje de la batería tiende a bajar por debajo de la marca de voltaje bajo, la salida del IC se vuelve alta instantáneamente, activando la función de apagado del IC1, inhibiendo cualquier pérdida adicional de voltaje de la batería.
La resistencia de retroalimentación R9 y P4 asegura que la posición permanezca bloqueada incluso si el voltaje de la batería tiende a subir a niveles más altos después de que se activa la operación de apagado.
Lista de partes
Todas las resistencias son 1/4 vatio 1% MFR. a menos que se indique lo contrario.
- R1, R7 = 22 ohmios
- R2, R4, R8, R10 = 1K
- R3 = 4K7
- R5, R6 = 100 ohmios
- R9 = 100 K
- C1 = 0,1 uF / 50 V MKT
- C2, C3, C4, C5 = 100 nF
- C6, C7 = 4,7 uF / 25 V
- P1 = 330K preestablecido
- P2 --- P5 = presets de 10K
- T1, T2 = IRF540N
- D1 ---- D6 = 1N4007
- IC1 = SG 3525
- IC2 = LM741
- TR1 = 8-0-8V ..... corriente según requerimiento
- TR2 = 0-9V / 100mA Batería = 12V / 25 a 100 AH
La etapa del amplificador operacional de batería baja en el esquema que se muestra arriba podría modificarse para una mejor respuesta como se indica en el siguiente diagrama:
Aquí podemos ver que el pin3 del opamp ahora tiene su propia red de referencia usando D6 y R11, y no depende del voltaje de referencia del IC 3525 pin16.
El pin 6 del amplificador operacional emplea un diodo Zener para detener cualquier fuga que pueda perturbar el pin 10 del SG3525 durante sus operaciones normales.
R11 = 10 K
D6, D7 = diodos Zener, 3,3 V, 1/2 vatio
Otro diseño con corrección automática de retroalimentación de salida
Diseño de circuito n. ° 2:
En la sección anterior aprendimos la versión básica de IC SG3525 diseñada para producir una salida de onda sinusoidal modificada cuando se usa en una topología de inversor , y este diseño básico no se puede mejorar para producir una forma de onda sinusoidal pura en su formato típico.
Aunque la salida de onda cuadrada o sinusoidal modificada podría estar bien con su propiedad RMS y razonablemente adecuada para alimentar la mayoría de los equipos electrónicos, nunca puede igualar la calidad de una salida de inversor de onda sinusoidal pura.
Aquí vamos a aprender un método simple que podría usarse para mejorar cualquier circuito inversor SG3525 estándar en una contraparte de onda sinusoidal pura.
Para la mejora propuesta, el inversor SG3525 básico podría ser cualquier diseño de inversor SG3525 estándar configurado para producir una salida PWM modificada. Esta sección no es crucial y se puede seleccionar cualquier variante preferida (puede encontrar muchas en línea con pequeñas diferencias).
He discutido un artículo completo sobre cómo convertir un inversor de onda cuadrada en un inversor de onda sinusoidal en una de mis publicaciones anteriores, aquí aplicamos el mismo principio para la actualización.
Cómo ocurre la conversión de onda cuadrada a onda sinusoidal
Es posible que tenga curiosidad por saber qué sucede exactamente en el proceso de conversión que transforma la salida en una onda sinusoidal pura adecuada para todas las cargas electrónicas sensibles.
Básicamente, se realiza optimizando los pulsos de onda cuadrada ascendentes y descendentes bruscos en una forma de onda ascendente y descendente suave. Esto se ejecuta cortando o rompiendo las ondas cuadradas que salen en varias piezas uniformes.
En la onda sinusoidal real, la forma de onda se crea a través de un patrón de subida y bajada exponencial donde la onda sinusoidal asciende y desciende gradualmente en el curso de sus ciclos.
En la idea propuesta, la forma de onda no se ejecuta de forma exponencial, sino que las ondas cuadradas se cortan en pedazos que finalmente toman la forma de una onda sinusoidal después de una filtración.
El 'corte' se realiza alimentando un PWM calculado a las puertas del FET a través de una etapa de búfer BJT.
A continuación se muestra un diseño de circuito típico para convertir la forma de onda SG3525 en una forma de onda sinusoidal pura. Este diseño es en realidad un diseño universal que puede implementarse para actualizar todos los inversores de onda cuadrada en inversores de onda sinusoidal.
Advertencia: Si está utilizando SPWM como entrada, reemplace el BC547 inferior por BC557. Los emisores se conectarán con la etapa de amortiguación, el colector a tierra, las bases a la entrada SPWM.
Como puede estar en el diagrama anterior, los dos transistores BC547 inferiores se activan mediante una entrada o alimentación PWM, lo que hace que se conmuten de acuerdo con los ciclos de trabajo PWM ON / OFF.
Esto, a su vez, cambia rápidamente los pulsos de 50Hz del BC547 / BC557 provenientes de los pines de salida SG3525.
La operación anterior finalmente obliga a los mosfets a encenderse y apagarse varias veces para cada uno de los ciclos de 50/60 Hz y, en consecuencia, producir una forma de onda similar en la salida del transformador conectado.
Preferiblemente, la frecuencia de entrada de PWM debe ser 4 veces mayor que la frecuencia base de 50 o 60 Hz. de modo que cada ciclo de 50/60 Hz se divida en 4 o 5 piezas y no más de esto, lo que de otro modo podría dar lugar a armónicos no deseados y calentamiento mosfet.
Circuito PWM
La alimentación de entrada PWM para el diseño explicado anteriormente se puede adquirir utilizando cualquier diseño astable estándar IC 555 Como se muestra abajo:
Esta Circuito PWM basado en IC 555 se puede utilizar para alimentar un PWM optimizado a las bases de los transistores BC547 en el primer diseño, de modo que la salida del circuito inversor SG3525 adquiera un valor RMS cercano al valor RMS de la forma de onda sinusoidal pura de la red.
Usando un SPWM
Aunque el concepto explicado anteriormente mejoraría en gran medida la salida modificada de onda cuadrada de un circuito inversor SG3525 típico, un enfoque aún mejor podría ser optar por un Circuito generador SPWM .
En este concepto, el 'corte' de cada uno de los pulsos de onda cuadrada se implementa mediante ciclos de trabajo PWM que varían proporcionalmente en lugar de un ciclo de trabajo fijo.
Ya he discutido cómo generar SPWM usando opamp , la misma teoría se puede utilizar para alimentar la etapa del controlador de cualquier inversor de onda cuadrada.
A continuación se puede ver un circuito simple para generar SPWM:
Uso de IC 741 para procesar SPWM
En este diseño vemos un opamp IC 741 estándar cuyos pines de entrada están configurados con un par de fuentes de ondas triangulares, una de las cuales es mucho más rápida en frecuencia que la otra.
Las ondas triangulares podrían fabricarse a partir de un circuito estándar basado en IC 556, cableado como un astable y un compactador, como se muestra a continuación:
LA FRECUENCIA DE LAS ONDAS DEL TRIÁNGULO RÁPIDO DEBE ESTAR ALREDEDOR DE 400 Hz, SE PUEDE CONFIGURAR AJUSTANDO EL PREAJUSTE DE 50 k O EL VALOR DE 1 nF CONDENSADOR
LA FRECUENCIA DE ONDAS LENTAS DEL TRIÁNGULO DEBE SER IGUAL A LA FRECUENCIA DE SALIDA DESEADA DEL INVERSOR. ESTO PUEDE SER 50 Hz O 60 Hz, E IGUAL A LA FRECUENCIA DEL PIN # 4 DE SG3525
Como se puede ver en las dos imágenes anteriores, las ondas triangulares rápidas se logran a partir de un astable IC 555 ordinario.
Sin embargo, las ondas triangulares lentas se adquieren a través de un IC 555 cableado como un 'generador de ondas cuadradas a triangulares'.
Las ondas cuadradas o rectangulares se adquieren del pin # 4 de SG3525. Esto es importante ya que sincroniza perfectamente la salida del amplificador operacional 741 con la frecuencia de 50 Hz del circuito SG3525. Esto, a su vez, crea conjuntos SPWM dimensionados correctamente en los dos canales MOSFET.
Cuando este PWM optimizado se alimenta al primer diseño de circuito, la salida del transformador produce una forma de onda sinusoidal suave y mejorada que tiene propiedades muy idénticas a una forma de onda sinusoidal de red de CA estándar.
Sin embargo, incluso para un SPWM, el valor RMS deberá configurarse correctamente inicialmente para producir la salida de voltaje correcta en la salida del transformador.
Una vez implementado, se puede esperar una salida equivalente de onda sinusoidal real de cualquier diseño de inversor SG3525 o puede ser de cualquier modelo de inversor de onda cuadrada.
Si tiene más dudas sobre el circuito inversor de onda sinusoidal pura SG3525, puede expresarlas a través de sus comentarios.
ACTUALIZAR
A continuación se puede ver un diseño de ejemplo básico de una etapa de oscilador SG3525, este diseño podría integrarse con la etapa BJT / mosfet de onda sinusoidal PWM explicada anteriormente para obtener la versión mejorada requerida del diseño SG3525:
Diagrama de circuito completo y diseño de PCB para el circuito inversor de onda sinusoidal pura SG3525 propuesto.
Cortesía: Ainsworth Lynch
Diseño n. ° 3: circuito inversor de 3 kva utilizando el IC SG3525
En los párrafos anteriores hemos discutido exhaustivamente sobre cómo un diseño SG3525 podría convertirse en un diseño de onda sinusoidal eficiente, ahora analicemos cómo se puede construir un circuito inversor simple de 2kva utilizando el IC SG3525, que se puede actualizar fácilmente a onda sinusoidal de 10kva aumentando el batería, mosfet y especificaciones del transformador.
El circuito básico es según el diseño presentado por el Sr. Anas Ahmad.
La explicación sobre el circuito inversor SG3525 2kva propuesto se puede entender a partir de la siguiente discusión:
hola swagatam, construí el siguiente 3kva 24V onda sinusoidal modificada por el inversor (Usé 20 mosfet con resistor adjunto a cada uno, además usé transformador de derivación central y usé SG3525 para oscilador) .. ahora quiero convertirlo en onda sinusoidal pura, por favor, ¿cómo puedo hacer eso?
Esquema básico
Mi respuesta:
Hola Anas,
Primero pruebe la configuración básica como se explica en este artículo del inversor SG3525, si todo va bien, después de eso puede intentar conectar más mosfets en paralelo ...
el inversor que se muestra en el daigram anterior es un diseño de onda cuadrada básica, para convertirlo en onda sinusoidal debe seguir los pasos que se explican a continuación Los extremos de la puerta / resistencia mosfet deben configurarse con una etapa BJT y el 555 IC PWM debe estar conectado como se indica en el siguiente diagrama:
Respecto a la conexión de mosfets paralelos
ok, tengo 20 mosfet (10 en el cable A, 10 en el cable B), así que debo adjuntar 2 BJT a cada mosfet, eso es 40 BJT, y de la misma manera debo conectar solo 2 BJT que salen de PWM en paralelo al 40 BJT ? Lo siento, soy un novato y solo intento contestar.
Responder:
No, cada unión de emisor del respectivo par BJT contendrá 10 mosfets ... por lo tanto, solo necesitará 4 BJT en total ...
Usar BJT como búfer
1. Ok, si puedo entenderlo bien, ya que dijiste 4 BJT, 2 en la derivación A, 2 en la derivación B, LUEGO otros 2 BJT de la salida de PWM, ¿verdad?
2. Estoy usando una batería de 24 voltios ¿Espero que no haya ninguna modificación en el terminal del colector BJT de la batería?
3.Tengo que usar una resistencia variable del oscilador para controlar el voltaje de entrada al mosfet, pero no sé cómo iré con el voltaje que irá a la base del BJT en este caso, ¿qué haré? que quiero terminar explotando el BJT?
Sí, NPN / PNP BJT para la etapa de búfer y dos NPN con el controlador PWM.
24 V no dañará los búferes BJT, pero asegúrese de utilizar un 7812 para reducirlo a 12V para las etapas SG3525 e IC 555.
Puede usar el potenciómetro IC 555 para ajustar el voltaje de salida del trafo y establecerlo en 220V. recuerda tu El transformador debe tener una clasificación inferior al voltaje de la batería. para obtener un voltaje óptimo en la salida. si su batería es de 24 V, puede usar un trafo de 18-0-18V.
Lista de partes
Circuito IC SG3525
todas las resistencias 1/4 vatio 5% CFR a menos que se especifique lo contrario
10K - 6nos
150K - 1no
470 ohmios - 1no
preajustes 22K - 1no
preestablecido 47K - 1no
Condensadores
0.1uF Cerámica - 1no
IC = SG3525
Escenario Mosfet / BJT
Todos los mosfets: IRF540 o resistencias de compuerta equivalentes: 10 ohmios 1/4 vatio (recomendado)
Todos los BJT NPN son = BC547
Todos los BJT PNP son = BC557
Las resistencias base son todas 10K - 4nos
Etapa IC 555 PWM
1K = 1no 100K bote - 1no
Diodo 1N4148 = 2nos
Condensadores 0.1uF Cerámicos - 1no
Cerámica 10nF - 1no
Varios IC 7812 - 1no
Batería - Transformador 12V 0r 24V 100AH según especificaciones.
Una alternativa más sencilla
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