Se puede hacer un circuito inversor de onda sinusoidal pura muy eficaz utilizando el IC 4047 y un par de IC 555 junto con algunos otros componentes pasivos. Aprendamos los detalles a continuación.
El concepto de circuito
En la publicación anterior discutimos los principales especificaciones y hoja de datos del IC 4047 donde aprendimos cómo el IC podría configurarse en un circuito inversor simple sin involucrar ningún circuito oscilador externo.
En este artículo continuamos con el diseño un poco más adelante y aprendemos cómo se puede mejorar en un circuito inversor de onda sinusoidal pura utilizando un par de IC 555 adicionales junto con el IC 4047 existente.
La sección IC 4047 sigue siendo básicamente la misma y está configurada en su modo multivibrador de funcionamiento libre normal con su salida extendida con la etapa de mosfet / transformador para la conversión requerida de 12V a la red de CA.
Cómo funciona el IC 4047
El IC 4047 genera las ondas cuadradas habituales a los mosfets conectados creando una salida de red en el secundario del transformador que también tiene la forma de onda cuadrada AC.
La integración de los dos 555 IC a la etapa anterior transforma completamente la salida en una CA de onda sinusoidal pura. La siguiente explicación revela el secreto detrás del funcionamiento del IC555 para lo anterior.
En referencia al circuito inversor de onda sinusoidal pura IC 4047 que se muestra a continuación (diseñado por mí), podemos ver dos etapas IC 555 idénticas, en las que la sección izquierda funciona como un generador de diente de sierra controlado por corriente mientras que la sección del lado derecho como un generador PWM controlado por corriente .
La activación de ambos circuitos integrados 555 se deriva de la salida del oscilador disponible en el pin # 13 del IC 4047. Esta frecuencia sería de 100 Hz si el inversor está diseñado para operaciones de 50 Hz y de 120 Hz para aplicaciones de 60 Hz.
Usando IC 555 para la generación PWM
La sección izquierda 555 genera una onda de diente de sierra constante a través de su condensador que se alimenta a la entrada moduladora del IC2 555 donde esta señal de diente de sierra se compara con la señal de alta frecuencia del pin 3 del IC1 555 creando el PWM equivalente de onda sinusoidal pura requerido en el pin # 3 de 555 IC2.
El PWM anterior se aplica directamente a las puertas de los mosfets. de modo que los pulsos cuadrados aquí generados a través del pin 10/11 de IC4047 se cortan y 'tallan' según los PWM aplicados.
La salida resultante al transformador también hace que se intensifique una onda sinusoidal pura en la salida secundaria de CA principal del transformador.
La fórmula para calcular R1, C1 se proporciona en este artículo, que también nos informa sobre los detalles de los pines del IC 4047
Para el NE555, la etapa C se puede seleccionar cerca de 1uF y R como 1K.
Forma de onda de salida asumida
Más información sobre cómo usar IC 555 para generar PWM
Se podría agregar un ajuste RMS al diseño anterior mediante la introducción de una red de divisor de voltaje de olla en el pin5 y la entrada de fuente triangular, como se muestra a continuación, el diseño también incluye transistores de búfer para mejorar el comportamiento del mosfet
El diseño de inversor de onda sinusoidal pura anterior fue probado con éxito por el Sr. Arun Dev, quien es uno de los ávidos lectores de este blog y un aficionado a la electrónica. Las siguientes imágenes enviadas por él demuestran sus esfuerzos por lo mismo.
Más comentarios
Respuesta inspiradora recibida del Sr.Arun con respecto a los resultados del inversor IC 4047 anteriores:
Después de completar este circuito, el resultado fue asombroso. Obtuve la potencia máxima con la bombilla de 100 W. No podía creer lo que veía.
La única diferencia que hice en este diseño fue reemplazar el 180 K en el segundo 555 con un potenciómetro de 220 K para ajustar las frecuencias con precisión.
Esta vez el resultado fue fructífero en todos los aspectos ... Al ajustar la olla, pude obtener un brillo de vataje completo sin parpadeo en la bombilla, también el transformador de 230/15 V conectado cuando la carga dio una frecuencia entre 50 y 60 (digamos 52 Hz).
El potenciómetro se ajustó suavemente para obtener una salida de alta frecuencia (digamos 2 Khz) del pin # 3 del segundo ic 555. La sección CD4047 mejor calibrada para obtener 52 Hz en los dos terminales de salida ...
También me enfrento a un problema simple. He usado mosfets IRF3205 en la etapa de salida. Olvidé conectar los diodos de seguridad a través de los terminales de drenaje de cada mosfets ...
Entonces, cuando intenté conectar otra carga (por ejemplo, ventilador de mesa) en paralelo a la carga dada (bombilla de 100 W), el brillo de la bombilla y la velocidad del ventilador se redujo un poco y uno de los MOSFET se fundió debido a la ausencia del diodo.
El circuito inversor de onda sinusoidal 4047 anterior también fue probado con éxito por el Sr. Daniel Adusie (biannz), quien es un visitante habitual de este blog y un entusiasta de la electrónica que trabaja duro. Aquí están las imágenes enviadas por él verificando los resultados:
Salida de osciloscopio de forma de onda de diente de sierra
Iluminación de una bombilla de prueba de 100 vatios
Las siguientes imágenes muestran las formas de onda modificadas en la salida del transformador capturadas por el Sr. Daniel Adusie después de conectar un capacitor de 0.22uF / 400V y una carga adecuada.
Las formas de onda son algo trapezoidales y son mucho mejores que una onda cuadrada que muestra claramente los impresionantes efectos del procesamiento PWM creado por las etapas IC555.
Las formas de onda probablemente podrían suavizarse aún más agregando un inductor junto con el capacitor.
Mostrando una traza de osciloscopio de onda sinusoidal cercana después de la filtración PWM
Comentarios interesantes recibidos del Sr. Johnson Isaac, que es uno de los lectores dedicados de este blog:
Buen día
En su publicación, Inversor de onda sinusoidal pura usando 4047, en la segunda etapa I.c (ic.1) usó una resistencia de 100 ohmios entre los pines 7 y 6.,
¿Es eso correcto? Solía pensar que un multivibrador astable con configuración de 555 pines debería tener 100 ohmios entre los pines 7 y 6. Además, la variable de 180k entre el pin 8 (+) y el pin 7. Por favor, verifique la conexión de los pines y corríjame por favor. Porque a veces oscila y otras veces no. Gracias,
Isaac Johnson
Resolviendo el problema del circuito:
En mi opinión, para una mejor respuesta, puede intentar conectar una resistencia adicional de 1k en el extremo exterior de 100 ohmios y el pin 6/2 de IC1
Johnson:
Muchas gracias por su respuesta. De hecho, construí el inversor que me diste en tu blog y funcionó.
Aunque no tengo un osciloscopio para observar la forma de onda de salida, PERO apuesto a que los lectores es bueno porque operaba una lámpara de tubo fluorescente en la que cualquier inversor modificado o pwm no se puede encender.
Vea la imagen señor. Pero mi desafío ahora es que cuando agrego carga, la salida parpadea a veces. Pero estoy feliz de que sea una onda sinusoidal.
Opciones de apariencia más simple
El siguiente concepto analiza un método bastante más simple de modificar un inversor de onda cuadrada ordinaria que utiliza IC 4047 en un inversor de onda sinusoidal a través de la tecnología PWM. La idea fue solicitada por el Sr. Philip
Especificaciones técnicas
Espero no ser una molestia, pero necesito algunos consejos con un inversor de onda sinusoidal modificada controlado por PWM que estoy diseñando, así que quiero buscar su opinión experta.
Este diseño simple es provisional, aún no lo he implementado, pero me gustaría que lo vieras y me dijeras lo que piensas.
También quiero que me ayuden a responder algunas preguntas a las que no he podido encontrar respuesta.
Me he tomado la libertad de adjuntar una imagen de un diagrama de cuasi-bloques de mi diseño tentativo para su consideración.
Por favor, ayúdame. En el diagrama, el IC CD4047 en el inversor es responsable de generar pulsos de onda cuadrada a 50Hz que se utilizarán para encender alternativamente los MOSFETS Q1 y Q2.
El circuito PWM se basará en IC NE555 y su salida se aplicará a la puerta de Q3 para que Q3 proporcione el PWM. Además de esto, tengo dos preguntas.
Primero, ¿puedo usar ondas cuadradas para los pulsos PWM? En segundo lugar, ¿cuál es la relación entre la frecuencia de PWM y la frecuencia de suministro? ¿Qué frecuencia PWM debo usar para una salida de inversor de 50Hz?
Espero que este diseño sea factible, creo que es factible, pero quiero su opinión experta antes de comprometer los escasos recursos para implementar el diseño.
¡Espero tener noticias suyas, señor!
Sinceramente, Philip
Resolver la solicitud de circuito
La configuración que se muestra en la segunda figura funcionaría, pero solo si el mosfet PWM del grifo central se reemplaza con un mosfet de canal p .
La sección PWM debe construirse como se explica en este artículo:
El PWM transforma las ondas cuadradas planas en una onda cuadrada modificada cortándolas en secciones calculadas más pequeñas de modo que el valor eficaz general de la forma de onda se acerque lo más posible a una contraparte sinusoidal real, pero manteniendo el nivel de pico igual a la entrada de onda cuadrada real . El concepto se puede aprender en detalle aquí:
Sin embargo, la transformación anterior no ayuda a eliminar los armónicos.
La frecuencia PWM estará siempre en forma de ondas cuadradas cortadas.
La frecuencia PWM es indiferente y puede ser de cualquier valor alto, preferiblemente en kHz.
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