Los 6 diseños únicos a continuación nos explican cómo un solo multivibrador astable IC 555 ordinario podría usarse de manera efectiva para hacer un inversor sin involucrar etapas complejas.
Sin duda, el IC 555 es un circuito integrado versátil que tiene muchas aplicaciones en el mundo electrónico. Sin embargo, cuando se trata de inversores, IC 555 resulta ideal para él.
En esta publicación, discutiremos 5 circuitos inversores IC 555 sobresalientes, desde una variante de onda cuadrada simple hasta diseños de onda sinusoidal SPWM ligeramente más avanzados, y finalmente un circuito inversor DC a DC pwm basado en núcleo de ferrita completo. Vamos a empezar.
La idea fue solicitada por el Sr. ningrat_edan.
El diseño básico
Refiriéndose al diagrama mostrado, un solo IC 555 se puede ver configurado en su modo astable estándar , en donde su pin # 3 se usa como fuente de oscilador para implementar la función de inversor.
NOTA: Reemplace el capacitor de 1 nF con un capacitor de 0.47 uF para optimizar 50 Hz en la salida . Puede ser polar o no polar. .
Cómo funciona
El funcionamiento de este circuito inversor IC 555 se puede entender con el siguiente análisis paso a paso:
El IC 555 está configurado en un modo multivibrador estable, que permite que su pin # 3 cambie pulsos altos / bajos continuos a una frecuencia particular. Esta frecuencia depende de los valores de las resistencias y el condensador a través de su pin # 7, Pin # 6, 2, etc.
El pin # 3 del IC 555 genera la frecuencia requerida de 50 Hz o 60 Hz para los MOSFET.
Como sabemos, los MOSFET aquí deben funcionar alternativamente para permitir una oscilación push-pull en el devanado de la toma central del transformador adjunto.
Por lo tanto, ambas puertas MOSFET no se pueden conectar al pin # 3 del IC. Si hacemos esto, ambos MOSFET se conducirán simultáneamente, lo que provocará que ambos devanados primarios cambien juntos. Esto provocaría dos señales antifásicas inducidas en el secundario, lo que provocaría un cortocircuito de la CA de salida y habría una CA neta cero en la salida y el calentamiento del transformador.
Para evitar esta situación, los dos MOSFET deben operarse alternativamente en tándem.
La función de BC547
Para asegurar que los MOSFET cambien alternativamente a una frecuencia de 50 Hz desde el pin # 3 del IC 555, introducimos una etapa BC547 para invertir la salida del pin # 3 a través de su colector.
Al hacer esto, habilitamos eficazmente el pulso del pin n. ° 3 para crear frecuencias opuestas +/-, una en el pin n. ° 3 y la otra en el colector del BC547.
Con esta disposición, una puerta MOSFET opera desde el pin # 3, mientras que el otro MOSFET opera desde el colector del BC547.
Esto significa que cuando el MOSFET en el pin # 3 está ENCENDIDO, el MOSFET en el colector BC547 está APAGADO y viceversa.
Esto permite efectivamente que los MOSFET cambien alternativamente para la conmutación push-pull requerida.
Cómo funciona el transformador
los funcionamiento del transformador en este circuito inversor IC 555 se puede aprender de la siguiente explicación:
Cuando los MOSFET conducen alternativamente, el medio devanado correspondiente se alimenta con la alta corriente de la batería.
La respuesta permite que el transformador genere una conmutación push-pull a través de su devanado de toma central. El efecto de esto hace que la corriente alterna de 50 Hz requerida o la CA de 220 V se induzca a través de su devanado secundario
Durante los periodos ON, el devanado respectivo almacena energía en forma de energía electromagnética. Cuando los MOSFET se apagan, el devanado correspondiente recupera su energía almacenada en el devanado de la red secundaria induciendo el ciclo de 220 V o 120 V en el lado de salida del transformador.
Esto sigue sucediendo alternativamente para los dos devanados primarios, lo que provoca que se desarrolle una tensión de red alterna de 220 V / 120 V en el lado secundario.
La importancia de los diodos de protección inversa
Este tipo de topología de derivación central tiene una desventaja. Cuando el medio devanado primario arroja el EMF inverso, esto también se somete a los terminales de drenaje / fuente del MOSFET.
Esto puede tener un efecto devastador en los MOSFET si el diodos de protección inversa no se incluyen en el lado primario del transformador. Pero incluyendo estos diodos también significa que la energía preciosa se desvía a tierra, lo que hace que el inversor funcione con menor eficiencia.
Especificaciones técnicas:
- Salida de potencia : Ilimitado, puede estar entre 100 vatios y 5000 vatios
- Transformador : Según preferencia, la potencia será según el requisito de potencia de carga de salida
- Batería : 12V, y la clasificación de Ah debe ser 10 veces mayor que la corriente seleccionada para el transformador.
- Forma de onda : Ola cuadrada
- Frecuencia : 50 Hz o 60 Hz según el código de país.
- Tensión de salida : 220 V o 120 V según el código de país
Cómo calcular la frecuencia IC 555
La frecuencia de Circuito oscilador astable IC 555 está básicamente determinado por una red RC (resistor, condensador) configurada a través de su pin # 7, pin # 2/6 y tierra.
Cuando el IC 555 se aplica como un circuito inversor, los valores de estas resistencias y el condensador se calculan de manera que el pin # 3 del IC produce una frecuencia de alrededor de 50 Hz o 60 Hz. 50 Hz es el valor estándar compatible para salidas de 220 V CA, mientras que se recomienda 60 Hz para salidas de 120 V CA.
La formula para cálculo de los valores RC en un circuito IC 555 se muestra a continuación:
F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C
Donde F es la salida de frecuencia deseada, R1 es la resistencia que está conectada entre el pin # 7 y tierra en el circuito, mientras que R2 es el resistor entre el pin # 7 y el pin # 6/2 del IC. C es el condensador que se encuentra entre el pin # 6/2 y tierra.
Recuerde que F estará en faradios, F estará en hercios, R estará en ohmios y C estará en microfaradios (μF)
Clip de vídeo:
Imagen de forma de onda:
Usando BJT en lugar de MOSFET
En el diagrama anterior estudiamos un inversor basado en MOSFET con transformador de toma central. El diseño hizo uso de 4 transistores en total, lo que parece ser un poco largo y menos rentable.
Para los aficionados que puedan estar interesados en construir un inversor IC 555 utilizando solo un par de BJT de potencia encontrarán muy útil el siguiente circuito:
NOTA: Los transistores se muestran incorrectamente como TIP147, que en realidad son TIP142
ACTUALIZAR : ¿Sabía que podría hacer un inversor de onda sinusoidal modificada genial simplemente combinando un IC 555 con IC 4017? segundo diagrama de este artículo : Recomendado para todos los aficionados a los inversores dedicados
2) Circuito inversor de puente completo IC 555
La idea que se presenta a continuación se puede considerar como el circuito inversor de puente completo basado en IC 555 más simple que no solo es simple y barato de construir pero también es significativamente poderoso. La potencia del inversor puede aumentarse a cualquier límite razonable y modificando adecuadamente el número de mosfets en la etapa de salida.
Cómo funciona
El circuito de un inversor de potencia de puente completo más simple explicado requiere un solo IC 555, un par de mosfets y un transformador de potencia como ingredientes principales.
Como se muestra en la figura, el IC 555 se ha cableado como de costumbre en forma de multivibrador astable. Las resistencias R1 y R2 deciden el ciclo de trabajo del inversor.
R1 y R2 deben ajustarse y calcularse con precisión para obtener un ciclo de trabajo del 50%, de lo contrario, la salida del inversor puede generar una forma de onda desigual, lo que puede provocar una salida de CA desequilibrada, peligrosa para los electrodomésticos y también los mosfets tenderán a disiparse de manera desigual dando lugar a múltiples problemas en el circuito.
El valor de C1 debe elegirse de manera que la frecuencia de salida sea de aproximadamente 50 Hz para especificaciones de 220 V y 60 Hz para especificaciones de 120 V.
Los mosfets pueden ser de cualquier potencia, capaces de manejar grandes corrientes, pueden ser de hasta 10 amperios o más.
Aquí desde el la operación es un puente completo tipo sin ningún circuito integrado de controlador de puente completo, se incorporan dos baterías en lugar de una para suministrar el potencial de tierra para el transformador y para hacer que el devanado secundario del transformador responda a los ciclos positivos y negativos de las operaciones del mosfet.
La idea ha sido diseñada por mí, sin embargo, aún no ha sido probada prácticamente, así que tenga la amabilidad de tener en cuenta este tema al realizarla.
Supuestamente, el inversor debería poder manejar hasta 200 vatios de potencia fácilmente con gran eficiencia.
La salida será del tipo de onda cuadrada.
Lista de partes
- R1 y R2 = Ver texto,
- C1 = Ver texto,
- C2 = 0.01uF
- R3 = 470 ohmios, 1 vatio,
- R4, R5 = 100 ohmios,
- D1, D2 = 1N4148
- Mosfets = ver texto.
- Z1 = diodo zener de 5,1 V y 1 vatio.
- Transformador = requisito de potencia Asper,
- B1, B2 = dos baterías de 12 voltios, AH será según preferencia.
- IC1 = 555
3) Circuito inversor de onda sinusoidal pura SPWM IC 555
La propuesta de onda sinusoidal pura basada en IC 555 circuito inversor genera pulsos PWM espaciados con precisión que imita una onda sinusoidal muy de cerca y, por lo tanto, puede considerarse tan bueno como el diseño de su contraparte de onda sinusoidal.
Aquí usamos dos etapas para crear los pulsos PWM requeridos, la etapa que comprende los IC 741 y la otra que comprende el IC 555. Aprendamos todo el concepto en detalle.
Cómo funciona el circuito: el escenario PWM
El esquema del circuito se puede entender con los siguientes puntos:
Los dos amplificadores operacionales están básicamente dispuestos para generar los voltajes de fuente de muestra requeridos para el IC 555.
El par de salidas de esta etapa es responsable de la generación de ondas cuadradas y ondas triangulares.
La segunda etapa, que en realidad es el corazón del El circuito consta del IC 555 . Aquí el IC está cableado en modo monoestable con las ondas cuadradas de la etapa opamp aplicadas a su pin de disparo n. ° 2 y las ondas triangulares aplicadas a su pin de voltaje de control n. ° 5.
La entrada de onda cuadrada activa el monoestable para generar una cadena de pulsos en la salida, mientras que la señal triangular modula el ancho de estos pulsos de onda cuadrada de salida.
La salida del IC 555 ahora sigue las 'instrucciones' de la etapa opamp y optimiza su salida en respuesta a las dos señales de entrada, produciendo el pulsos PWM equivalentes sinusoidales.
Ahora es solo cuestión de alimentar adecuadamente los pulsos PWM a las etapas de salida de un inversor que consta de los dispositivos de salida, el transformador y la batería.
Integración de PWM con la etapa de salida
La salida PWM anterior se aplica a la etapa de salida como se muestra en la figura.
Los transistores T1 y T2 reciben los pulsos de PWM en sus bases y cambian el voltaje de la batería al devanado del transformador de acuerdo con los ciclos de trabajo de la forma de onda optimizada de PWM.
Los otros dos transistores se aseguran de que la conducción de T1 y T2 se realice en tándem, es decir, alternativamente, de modo que la salida del transformador genere un ciclo completo de CA con las dos mitades de los pulsos PWM.
Imágenes de forma de onda:
(Cortesía: Sr. Robin Peter)
Por favor mira también esto 500 VA modified sine wave design , desarrollado por mí.
Lista de piezas para el circuito inversor de onda sinusoidal pura IC 555 anterior
- R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
- R7 = 8K2,
- R11, R14, R15, R16 = 1K,
- R12, R13 = 33 ohmios 5 vatios,
- R4 = 1 M preestablecido,
- R5 = 150 K preestablecido,
- R6 = 1K5
- C1 = 0,1 uF,
- C2 = 100 pF,
- IC1 = TL 072,
- IC2 = 555,
- T1, T2 = BDY29,
- T5, T6 = TIPO 127,
- T3, T4 = TIP122
- Transformador = 12 - 0 - 12 V, 200 Watts,
- Batería = 12 voltios, 100 AH.
- Pin del IC 555
Detalles de distribución de pines IC TL072
La forma de onda SPWM significa forma de onda de modulación de ancho de pulso sinusoidal y esto se aplica en el circuito inversor SPWM discutido utilizando unos 555 IC y un solo amplificador operacional.
4) Otra versión de onda sinusoidal con IC 555
En una de mis publicaciones anteriores, aprendimos detalladamente cómo construir un Circuito generador SPWM usando un opamp y dos entradas de onda triangular, en esta publicación usamos el mismo concepto para generar los SPWM y también aprendemos el método de aplicarlo dentro de un circuito inversor basado en IC 555.
Uso de IC 555 para el inversor
El diagrama anterior muestra el diseño completo del circuito inversor SPWM propuesto utilizando IC 555, donde el IC 555 central y las etapas BJT / mosfet asociadas forman un circuito inversor de onda cuadrada básico.
Nuestro objetivo es cortar estas ondas cuadradas de 50Hz en la forma de onda SPWM requerida utilizando un circuito basado en opamp.
Por lo tanto, configuramos una etapa comparadora de amplificador operacional simple usando el IC 741, como se muestra en la sección inferior del diagrama.
Como ya se discutió en nuestro artículo anterior de SPWM, este opamp necesita un par de fuentes de ondas triangulares en sus dos entradas en forma de una onda triangular rápida en su pin # 3 (entrada no inversora) y una onda triangular mucho más lenta en su pin # 2 (entrada inversora).
Uso de IC 741 para SPWM
Logramos lo anterior usando otro circuito astable IC 555 que se puede observar en el extremo izquierdo del diagrama, y lo usamos para crear las ondas triangulares rápidas requeridas, que luego se aplica al pin # 3 del IC 741.
Para las ondas triangulares lentas, simplemente extraemos lo mismo del IC 555 central que se establece en un ciclo de trabajo del 50% y su condensador de sincronización C se ajusta adecuadamente para obtener una frecuencia de 50Hz en su pin n. ° 3.
Derivar las ondas triangulares lentas de la fuente de 50Hz / 50% asegura que el corte de los SPWM a través de los BJT de búfer esté perfectamente sincronizado con los iones de conducción del mosfet, y esto a su vez asegura que cada una de las ondas cuadradas estén perfectamente 'talladas' como según el SPWM generado a partir de la salida del opamp.
La descripción anterior explica claramente cómo hacer un circuito inversor SPWM simple usando IC 555 e IC 741, si tiene alguna consulta relacionada, no dude en usar el cuadro de comentarios que se proporciona a continuación para obtener respuestas rápidas.
5) Inversor IC 555 sin transformador
El diseño que se muestra a continuación muestra un circuito inversor IC 555 de puente completo de 4 canales MOSFET n simple pero muy efectivo.
Los 12 V CC de la batería se convierten primero en 310 V CC a través de un módulo convertidor CC a CA listo para usar.
Este 310 V CC se aplica al controlador de puente completo MOSFET para convertirlo en una salida de 220 V CA.
Los MOSFET de 4 N canales se arrancan apropiadamente usando dide individual, capacitor y red BC547.
La conmutación de la sección de puente completa es ejecutada por la etapa del oscilador IC 555. La frecuencia es de alrededor de 50 Hz establecida por el preajuste de 50 k en el pin # 7 del IC 555.
6) Inversor IC 555 con cargador de batería automático Arduino
En este sexto diseño de inversor, utilizamos un contador de décadas 4017 y un temporizador Ic ne555 que se utilizan para generar una señal pwm de onda sinusoidal para el inversor y un corte automático de batería alta / baja basado en Arduino con alarma.
Por: Ainsworth Lynch
Introducción
En este circuito, lo que realmente sucede es que el 4017 emite una señal pwm desde 2 de sus 4 pines de salida que luego se corta y si el filtrado de salida adecuado está en su lugar en el lado secundario del transformador, toma la forma o lo suficientemente cerca para la forma de una onda sinusoidal real.
El primer NE555 alimenta una señal al pin 14 del 4017, que es 4 veces la frecuencia de salida requerida que necesita ya que el 4017 cambia a través de sus 4 salidas, en otras palabras, si necesita 60 hz, necesitaría suministrar 4 * 60 hz al pin 14 del 4017 IC, que es de 240 Hz.
Este circuito tiene una función de apagado por sobrevoltaje, una función de apagado por bajo voltaje y una función de alarma de batería baja, todo lo que se hace mediante una plataforma de microcontrolador llamada Arduino que debe programarse.
El programa para Arduino es sencillo y se proporciona al final del artículo.
Si cree que no podrá completar este proyecto con el microcontrolador agregado, puede omitirlo y el circuito funcionará de la misma manera.
Cómo funcionan los circuitos
Este inversor IC 555 con circuito de apagado de batería alta / baja Arduino puede funcionar desde 12v, 24 y 48v pasando a 48v, debería seleccionarse un regulador de voltaje de versión adecuada y el tamaño del transformador en consecuencia también.
El Arduino se puede alimentar con 7 a 12v o incluso 5v desde un usb, pero para un circuito como este sería bueno alimentarlo desde 12v para no tener ninguna caída de voltaje en los pines de salida digital que se utilizan para alimentar un relé que enciende el Ic en el circuito y también un zumbador para alarma de bajo voltaje.
El Arduino se usará para leer los voltajes de la batería y solo funciona desde 5V DC, por lo que se usa un circuito divisor de voltaje.Utilicé 100k y 10k en mi diseño y esos valores están graficados en el código que está programado en el chip Arduino para que usted tiene que usar los mismos valores a menos que haya realizado modificaciones en el código o escriba un código diferente, lo que se puede hacer ya que Arduino es una plataforma de código abierto y es barato.
La placa Arduino en este diseño también está conectada con una pantalla LCD 16 * 2 para mostrar el voltaje de la batería.
A continuación se muestra el esquema del circuito.
Programa para el corte de batería:
|_+_|
Para obtener más información, puede expresar sus consultas a través de comentarios.
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