Cómo construir un circuito inversor de alta potencia de 400 vatios

Interesado en hacer tu propio inversor de corriente con cargador incorporado? En este artículo se proporciona un circuito inversor simple de 400 vatios con cargador que se puede construir y optimizar muy fácilmente. Lea la discusión completa a través de hermosas ilustraciones.

Introducción

En este artículo se ha explicado detalladamente un enorme inversor de potencia de 400 vatios con circuito de carga integrado a través de esquemas de circuito. También se ha discutido un cálculo simple para evaluar las resistencias de la base del transistor.

He hablado de la construcción de algunas buenos circuitos inversores a través de algunos de mis artículos anteriores y estoy realmente emocionado por la abrumadora respuesta que estoy recibiendo de los lectores. Inspirado por la demanda popular, he diseñado otro circuito interesante y más potente de un inversor de corriente con cargador incorporado.

El circuito actual, aunque similar en funcionamiento, es más interesante y avanzado debido al hecho de que tiene un cargador de batería incorporado y es completamente automático.

Como sugiere el nombre, el circuito propuesto producirá una potencia de salida masiva de 400 vatios (50 Hz) de una batería de camión de 24 voltios, con una eficiencia de hasta el 78%.

Como es completamente automático, la unidad puede estar conectada permanentemente a la red de CA. Mientras la entrada de CA esté disponible, la batería del inversor se carga continuamente de modo que siempre se mantiene en una posición de espera llena.

Tan pronto como la batería se carga por completo, un relé interno cambia automáticamente y cambia la batería al modo inversor y la carga de salida conectada se alimenta instantáneamente a través del inversor.

En el momento en que el voltaje de la batería cae por debajo del nivel preestablecido, el relé cambia y cambia la batería al modo de carga, y el ciclo se repite.

Sin perder más tiempo, pasemos de inmediato al procedimiento de construcción.

Lista de piezas para el diagrama de circuito

Necesitará las siguientes piezas para la construcción del circuito inversor:

Todas las resistencias son de ¼ de vatio, CFR del 5%, a menos que se indique lo contrario.

• R1 ---- R6 = Por calcular - Leer al final del artículo
• R7 = 100 K (50 Hz), 82 K (60 Hz)
• R8 = 4K7,
• R9 = 10 K,
• P1 = 10 K,
• C1 = 1000µ / 50V,
• C2 = 10µ / 50V,
• C3 = 103, CERÁMICA,
• C4, C5 = 47µ / 50V,
• T1, 2, 5, 6 = BDY29,
• T3, 4 = SUGERENCIA 127,
• T8 = BC547B
• D1 ----- D6 = 1N 5408,
• D7, D8 = 1N4007,
• RELÉ = 24 VOLTIOS, SPDT
• IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
• IC2 = 7812,
• TRANSFORMADOR INVERSOR = 20 - 0 - 20 V, 20 AMPERIOS. SALIDA = 120V (60Hz) O 230V (50Hz),
• CARGANDO TRNASFORMER = 0 - 24V, 5 AMPERIOS. ENTRADA = 120V (60Hz) O 230V (50Hz) RED AC

Funcionamiento del circuito

Ya sabemos que un inversor consiste básicamente en un oscilador que acciona los siguientes transistores de potencia que, a su vez, cambia el secundario de un transformador de potencia alternativamente de cero a la tensión de alimentación máxima, produciendo así una potente CA intensificada en la salida primaria del transformador. .

En este circuito, IC 4093 forma el principal componente oscilante. Una de sus puertas N1 está configurada como un oscilador, mientras que las otras tres puertas N2, N3, N4 están todas conectadas como búfer.

Las salidas oscilantes de los búferes se alimentan a la base de los transistores del amplificador de corriente T3 y T4. Estos están configurados internamente como pares Darlington y aumentan la corriente a un nivel adecuado.

Esta corriente se utiliza para impulsar la etapa de salida compuesta por los transistores de potencia T1, 2, 5 y 6.

Estos transistores, en respuesta a su voltaje base alterno, pueden conmutar toda la energía de suministro al devanado secundario del transformador para generar un nivel equivalente de salida de CA.

El circuito también incorpora una sección de cargador de batería automático independiente.

¿Cómo construir?

La parte de construcción de este proyecto es bastante sencilla y se puede completar mediante los siguientes sencillos pasos:

Comience la construcción fabricando los disipadores de calor. Cortar dos piezas de 12 x 5 pulgadas de hojas de aluminio, de un grosor de ½ cm cada una.

Dóblelos para formar dos canales “C” compactos. Taladre con precisión un par de orificios de tamaño TO-3 en cada disipador de calor, coloque los transistores de potencia T3 --- T6 firmemente sobre los disipadores de calor utilizando tornillos, tuercas y arandelas de resorte.

Ahora puede proceder a la construcción de la placa de circuito con la ayuda del esquema de circuito dado. Inserte todos los componentes junto con los relés, interconecte sus cables y suéldelos.

Mantenga los transistores T1 y T2 un poco alejados de los otros componentes para que pueda encontrar suficiente espacio para montar el tipo TO-220 de disipadores de calor sobre ellos.

A continuación, interconecte la base y el emisor de T3, 4, 5 y T6 en los puntos correspondientes de la placa de circuito. También conecte el colector de estos transistores al devanado secundario del transformador utilizando cables de cobre de calibre grueso (15 SWG) según el diagrama de circuito que se muestra.

Sujete y fije todo el conjunto dentro de un gabinete metálico fuerte y bien ventilado. Haga que los accesorios sean absolutamente firmes con tuercas y pernos.

Termine la unidad colocando los interruptores externos, el cable de alimentación, las tomas de salida, los terminales de la batería, el fusible, etc. sobre el gabinete.

Con esto concluye la construcción de este inversor de potencia con unidad de carga incorporada.

Cómo calcular la resistencia de base del transistor para inversores

El valor de la resistencia base para un transistor en particular dependerá en gran medida de su carga de colector y el voltaje base. La siguiente expresión proporciona una solución sencilla para calcular con precisión la resistencia base de un transistor.

R1 = (Ub - 0,6) * Hfe / ILOAD

Aquí Ub = voltaje de fuente a R1,

Hfe = ganancia de corriente directa (para TIP 127 es más o menos 1000, para BDY29 es alrededor de 12)

ILOAD = Corriente requerida para activar completamente la carga del colector.

Entonces, ahora calcular la resistencia base de los diversos transistores involucrados en el circuito actual se vuelve bastante fácil. Es mejor hacerlo con los siguientes puntos.

Primero, comenzamos calculando las resistencias base para los transistores BDY29.

Según la fórmula, para esto necesitaremos conocer ILOAD, que aquí resulta ser el secundario del transformador medio devanado. Con un multímetro digital, mida la resistencia de esta parte del transformador.

A continuación, con la ayuda de la ley de Ohm, encuentre la corriente (I) que pasará por este devanado (aquí U = 24 voltios).

R = U / I o I = U / R = 24 / R

• Divida la respuesta entre dos, porque la corriente de cada medio devanado se divide entre los dos BDY29 en paralelo.
• Como sabemos que el voltaje de suministro recibido del colector de TIP127 será de 24 voltios, obtenemos el voltaje de fuente base para los transistores BDY29.
• Usando todos los datos anteriores, ahora podemos calcular muy fácilmente el valor de las resistencias base para los transistores BDY29.
• Una vez que encuentre el valor de la resistencia base de BDY29, obviamente se convertirá en la carga del colector para el transistor TIP 127.
• A continuación, como se indicó anteriormente, utilizando la ley de Ohm, encuentre la corriente que pasa a través de la resistencia anterior. Una vez que lo obtenga, puede continuar para encontrar el valor de la resistencia base para el transistor TIP 127 simplemente usando la fórmula presentada al principio del artículo.
• La fórmula de cálculo de transistor simple explicada anteriormente se puede usar para encontrar el valor de la resistencia base de cualquier transistor involucrado en cualquier circuito

Diseño de un inversor simple de 400 vatios basado en Mosfet

Ahora estudiemos otro diseño que es quizás el circuito inversor equivalente de onda sinusoidal de 400 vatios más fácil. Funciona con el menor número de componentes y puede producir resultados óptimos. El circuito fue solicitado por uno de los participantes activos de este blog.

El circuito no es en realidad una onda sinusoidal en el verdadero sentido, sin embargo, es la versión digital y es casi tan eficiente como su contraparte sinusoidal.

Cómo funciona

A partir del diagrama del circuito podemos observar las muchas etapas obvias de una topología de inversor. Las puertas N1 y N2 forman la etapa del oscilador y son las encargadas de generar los pulsos básicos de 50 o 60 Hz, aquí se ha dimensionado para generar alrededor de 50 Hz de salida.

Las puertas son del IC 4049 que consta de 6 puertas NO, dos se han utilizado en la etapa del oscilador mientras que las cuatro restantes son configurado como búfer e inversores (para invertir los pulsos de onda cuadrada, N4, N5)

Hasta aquí, las etapas se comportan como un inversor de onda cuadrada ordinaria, pero la introducción de la etapa IC 555 transforma toda la configuración en un circuito inversor de onda sinusoidal controlado digitalmente.

La sección IC 555 se ha conectado como un MV astable, el potenciómetro de 100K se utiliza para optimizar el efecto PWM desde el pin # 3 del IC.

Los pulsos negativos del IC 555 solo se utilizan aquí para recortar los pulsos de onda cuadrada en las puertas de los respectivos MOSFET, a través de los diodos correspondientes.

Los MOSFET utilizados pueden ser de cualquier tipo capaz de manejar 50 V a 30 amperios.

Las 24 baterías deben estar hechas de dos baterías de 12V 40 AH en serie. El suministro a los circuitos integrados debe provenir de cualquiera de las baterías, ya que los circuitos integrados se dañarán a 24 voltios.

El potenciómetro de 100K debe ajustarse usando un medidor RMS para hacer que el valor RMS en la salida sea lo más cercano posible a una señal de onda sinusoidal original en el voltaje relevante.

El circuito ha sido desarrollado y diseñado exclusivamente por mí.

Comentarios del Sr. Rudi sobre el problema de la forma de onda obtenida del circuito inversor de 400 vatios anterior

Hola señor,

necesito su ayuda señor. Acabo de terminar este circuito. pero el resultado no es el que esperaba, consulte mis imágenes a continuación.

Esta es la medida de onda del lado de la puerta (también del 555 y 4049 ic): se ve muy bien. frecuencia y ciclo de trabajo casi al valor deseado.

esta es la medida de onda del lado del drenaje del mosfet. todo es un desastre. la frecuencia y el ciclo de trabajo son cambios.

esto es lo que mido desde la salida de mi transformador (para fines de prueba utilicé 2A 12v 0 12v - 220v CT).

¿Cómo obtener la onda de salida del transformador como una puerta? tengo un ups en casa. Intento medir la salida de la puerta, el drenaje y el transformador. la forma de onda es casi la misma en esos pequeños ups (onda sinusoidal modificada). ¿Cómo logro ese resultado en mi circuito?

por favor amablemente ayude, gracias señor.

Solución del problema de la forma de onda

Hola Rudi,

probablemente esté sucediendo debido a picos inductivos del transformador, intente lo siguiente:

Primero aumente un poco más la frecuencia 555 para que los 'pilares' a lo largo de cada ciclo de onda cuadrada se vean uniformes y bien distribuidos ... puede ser que un ciclo de 4 pilares se vea mejor y más estable que el patrón de forma de onda actual.

conecte un condensador grande, puede ser 6800uF / 35V justo a través de los terminales de la batería.

conecte diodos Zener de 12V a través de la puerta / fuente de cada uno de los mosfets.

y conecte un capacitor de 0.22uF / 400V a través del devanado de salida del transformador ... y verifique la respuesta nuevamente.