Cele 6 modele unice de mai jos ne explică modul în care ar putea fi folosit în mod eficient un multivibrator unic IC 555 astabil faceți un invertor fără a implica etape complexe.

Fără îndoială, IC 555 este un IC versatil care are multe aplicații în lumea electronică. Cu toate acestea, când vine vorba de invertoare, IC 555 devine ideal pentru acesta.

În acest post vom discuta despre 5 circuite invertor IC 555 remarcabile, de la o variantă simplă de undă pătrată până la designuri sinusoidale ușor mai avansate SPWM și, în cele din urmă, un circuit invertor DC-DC bazat pe un nucleu de ferită complet. Sa incepem.

Ideea a fost cerută de domnul ningrat_edan.

Designul de bază

Referindu-ne la schema prezentată, o singură IC 555 poate fi văzut configurat în modul său astabil standard , în care pinul său # 3 este utilizat ca sursă de oscilator pentru implementarea funcției invertor.

NOTĂ: Vă rugăm să înlocuiți condensatorul de 1 nF cu un condensator de 0,47 uF pentru a optimiza 50 Hz la ieșire . Poate fi polar sau nepolar .

Cum functioneaza

Funcționarea acestui circuit invertor IC 555 poate fi înțeleasă cu următoarea analiză etapizată:

IC 555 este configurat într-un mod multivibrator astabil, care permite pinului său 3 să comute impulsuri continue ridicate / scăzute la o anumită rată de frecvență. Această rată de frecvență depinde de valorile rezistențelor și condensatorului de pe pinul său # 7, pinul # 6, 2 etc.

Pinul 3 al IC 555 generează frecvența necesară de 50 Hz sau 60 Hz pentru MOSFET-uri.

Știm că MOSFET-urile de aici trebuie să funcționeze alternativ pentru a permite o oscilație push-pull pe înfășurarea centrală a transformatorului atașată.

Prin urmare, ambele porți MOSFET nu pot fi conectate la pinul 3 al IC-ului. Dacă facem acest lucru, ambele MOSFET-uri ar conduce simultan, provocând comutarea ambelor înfășurări primare. Acest lucru ar provoca două semnale antifazice induse la nivelul secundarului provocând un scurtcircuit al ieșirii AC și ar exista un AC net zero la ieșire și încălzirea transformatorului.

Pentru a evita această situație, cele două MOSFET-uri trebuie să fie operate alternativ în tandem.

Funcția BC547

Pentru a ne asigura că MOSFET-urile comută alternativ la frecvența de 50 Hz de la pinul 3 al IC 555, introducem o etapă BC547 pentru inversarea ieșirii pinului 3 în colectorul său.

Făcând acest lucru, activăm efectiv impulsul pinului 3 pentru a crea frecvențe opuse +/-, unul la pinul 3 și celălalt la colectorul BC547.

Cu acest aranjament, o poartă MOSFET funcționează de la pinul 3, în timp ce cealaltă MOSFET funcționează din colectorul BC547.

Acest lucru înseamnă că atunci când MOSFET la pinul 3 este PORNIT, MOSFET la colectorul BC547 este OPRIT și invers.

Acest lucru permite MOSFET-urilor să comute alternativ pentru comutarea push pull necesară.

Cum funcționează transformatorul

funcționarea transformatorului în acest circuit invertor IC 555 se poate învăța din următoarea explicație:

Când MOSFET-urile se desfășoară alternativ, jumătatea înfășurării corespunzătoare este alimentată cu curentul ridicat de la baterie.

Răspunsul permite transformatorului să genereze o comutare prin împingere prin înfășurarea centrală a robinetului. Efectul acestui lucru face ca curentul alternativ necesar de 50 Hz sau 220 V c.a. să fie indus de-a lungul înfășurării secundare

În timpul perioadelor ON, înfășurarea respectivă stochează energie sub formă de energie electromagnetică. Când MOSFET-urile sunt OPRITE, înfășurarea relevantă retrage energia stocată pe înfășurarea rețelei secundare, inducând ciclul de 220V sau 120V pe partea de ieșire a transformatorului.

Acest lucru se întâmplă în mod alternativ pentru cele două înfășurări primare, provocând o tensiune de rețea alternativă de 220V / 120V pe partea secundară.

Importanța diodelor de protecție inversă

Acest tip de topologie centrală a robinetului are un dezavantaj. Când jumătatea înfășurării primare aruncă EMF invers, aceasta este supusă și terminalelor de scurgere / sursă MOSFET.

Acest lucru poate avea un efect devastator asupra MOSFET-urilor dacă diode de protecție inversă nu sunt incluse în partea primară a transformatorului. Dar inclusiv aceste diode înseamnă, de asemenea, că energia prețioasă este manevrată la sol, determinând invertorul să funcționeze cu o eficiență mai mică.

Specificatii tehnice:

Putere de ieșire : Nelimitat, poate fi între 100 și 5000 de wați
Transformator : După preferință, puterea va fi conformă cu cerința de putere de încărcare de ieșire
Baterie : 12V și Ah, valoarea nominală ar trebui să fie de 10 ori mai mare decât curentul selectat pentru transformator.
Forma de undă : Unda pătrată
Frecvență : 50 Hz sau 60 Hz conform codului de țară.
Tensiunea de ieșire : 220V sau 120V conform codului de țară

Cum se calculează frecvența IC 555

Frecvența Circuitul oscilator IC 555 astabil este practic determinată de o rețea RC (rezistor, condensator) configurată pe pinul său # 7, pinul # 2/6 și masă.

Când IC 555 este aplicat ca circuit invertor, valorile acestor rezistențe și ale condensatorului sunt calculate astfel încât pinul # 3 al IC produce o frecvență de aproximativ 50Hz sau 60 Hz. 50 Hz este valoarea standard compatibilă pentru ieșirea de 220V AC, în timp ce 60Hz este recomandată pentru ieșirile de 120V AC.

Formula pentru calculând valorile RC într-un circuit IC 555 este prezentat mai jos:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C

Unde F este ieșirea de frecvență intenționată, R1 este rezistorul care este conectat între pinul 7 și masă în circuit, în timp ce R2 este rezistorul între pinul 7 și pinul 6/2 al CI. C este condensatorul găsit între pinul 6/2 și masă.

Amintiți-vă F va fi în Farads, F va fi în Hertz, R va fi în Ohms și C va fi în microFarads (μF)

“care este relația dintre lungimea de undă și frecvență? ”

Clip video:

Imagine de formă de undă:

Imagine a formei de undă a invertorului IC 555

Utilizarea BJT în loc de MOSFET-uri

În diagrama de mai sus am studiat un invertor bazat pe MOSFET cu transformator central. Designul a folosit 4 tranzistori care par a fi puțin lungi și mai puțin rentabili.

Pentru pasionații care ar putea fi interesați să construiască un invertor IC 555 folosind doar câteva BJT de putere, vor găsi următorul circuit foarte util:

Circuitul invertor IC 555 utilizând doar două tranzistoare

NOTĂ: Tranzistoarele sunt afișate greșit ca TIP147, care sunt de fapt TIP142

ACTUALIZAȚI : Știați că puteți face un invertor de undă sinusoidală modificat rece prin simpla combinare a unui IC 555 cu IC 4017, a se vedea a doua diagramă din acest articol : Recomandat tuturor pasionaților de invertoare dedicate

2) Circuit invertor IC 555 Full Bridge

Ideea prezentată mai jos poate fi considerată drept cel mai simplu circuit invertor bazat pe IC 555, care nu este numai simplu și ieftin de construit dar este, de asemenea, semnificativ puternic. Puterea invertorului poate fi mărită la orice limite rezonabile și modificarea adecvată a numărului de mosfete în etapa de ieșire.

Cum functioneaza

Circuitul unui cel mai simplu invertor de putere cu punte completă explicat necesită un singur IC 555, câteva mosfete și un transformator de putere ca ingrediente de top.

Așa cum se arată în figură, IC 555 a fost cablat ca de obicei, într-o formă multivibratoră astabilă. Rezistențele R1 și R2 decid ciclul de funcționare al invertorului.

R1 și R2 trebuie să fie reglate și calculate exact pentru a obține un ciclu de funcționare de 50%, altfel ieșirea invertorului poate genera o formă de undă inegală, care poate duce la o ieșire alternativă neechilibrată, periculoasă pentru aparate și, de asemenea, mosfetele vor tinde să se disipeze inegal, dând naștere la probleme multiple în circuit.

Valoarea C1 trebuie aleasă astfel încât frecvența de ieșire să ajungă la aproximativ 50 Hz pentru specificațiile de 220V și 60 Hz pentru specificațiile de 120V.

Mosfeturile pot fi orice mosfete de putere, capabile să manipuleze curenți uriași, pot avea până la 10 amperi sau mai mult.

Aici de la operațiunea este un pod complet de tip fără circuite integrate cu driver complet, două baterii sunt încorporate în loc de una pentru alimentarea potențialului de sol pentru transformator și pentru a face înfășurarea secundară a transformatorului să răspundă atât ciclurilor pozitive, cât și ciclurilor negative din operațiunile Mosfet.

Ideea a fost concepută de mine, totuși nu a fost încă testată practic cu atâta amabilitate să ia în considerare această problemă în timp ce o faci.

Probabil că invertorul ar trebui să poată gestiona cu ușurință până la 200 de wați de putere cu o eficiență mare.

Ieșirea va fi un tip de undă pătrată.

Invertor IC 555 full bridge folosind 2 baterii

Lista de componente

R1 și R2 = A se vedea textul,
C1 = Vezi textul,
C2 = 0,01uF
R3 = 470 Ohmi, 1 watt,
R4, R5 = 100 ohmi,
D1, D2 = 1N4148
Mosfets = vezi textul.
Z1 = 5,1V 1 watt dioda zener.
Transformator = necesitate de putere Asper,
B1, B2 = două baterii de 12 volți, AH va fi după preferință.
IC1 = 555

3) Circuit invertor SPWM IC 555 pur Sinewave

Unda sinusoidală pură bazată pe IC 555 propusă circuit invertor generează impulsuri PWM distanțate cu precizie, care imită o undă sinusoidală foarte strâns și, prin urmare, pot fi considerate la fel de bune ca și proiectarea părții sale de undă sinusoidală.

Aici folosim două etape pentru crearea impulsurilor PWM necesare, etapa cuprinzând IC-urile 741 și cealaltă cuprinzând IC 555. Să învățăm întregul concept în detalii.

Cum funcționează circuitul - Etapa PWM

generator de modulare opamp TL072 cu undă pătrată și undă triunghiulară pentru IC 555

Diagrama circuitului poate fi înțeleasă cu următoarele puncte:

Cele două opamps sunt, în principiu, aranjate pentru a genera tensiunile necesare ale sursei de probă pentru IC 555.
Câteva ieșiri din această etapă sunt responsabile pentru generarea undelor pătrate și a undelor triunghiulare.

A doua etapă, care este de fapt inima circuitul este format din IC 555 . Aici IC-ul este conectat într-un mod monostabil cu undele pătrate din stadiul opamp aplicate pinului de declanșare # 2 și undelor triunghiulare aplicate pinului de tensiune de control # 5.

Intrarea undei pătrate declanșează monostabilul pentru a genera un lanț de impulsuri la ieșire, în timp ce semnalul triunghiular modulează lățimea impulsurilor de undă pătrată de ieșire.

Ieșirea de la IC 555 urmează acum „instrucțiunile” din etapa opamp și își optimizează ieșirea ca răspuns la cele două semnale de intrare, producând impulsuri PWM echivalente sinusoidale.

Acum este doar o chestiune de a alimenta în mod corespunzător impulsurile PWM la etapele de ieșire ale unui invertor format din dispozitivele de ieșire, transformatorul și bateria.

Integrarea PWM cu etapa de ieșire

Tranzistor de putere și etapă transformator pentru circuit invertor cu undă sinusoidală IC 555

Ieșirea PWM de mai sus se aplică etapei de ieșire așa cum se arată în figură.

Tranzistoarele T1 și T2 primesc impulsurile PWM la bazele lor și comută tensiunea bateriei în înfășurarea transformatorului în funcție de ciclurile de funcționare ale formei de undă optimizate PWM.

Ceilalți doi tranzistori se asigură că conducerea T1 și T2 are loc în tandem, adică alternativ, astfel încât ieșirea o din transformator generează un ciclu AC complet cu cele două jumătăți ale impulsurilor PWM.

Imagini de formă de undă:

Forma de undă a invertorului cu undă sinusoidală IC 555

(Amabilitatea: domnul Robin Peter)

Vă rugăm să vedeți și acest lucru Design de undă sinusoidală modificat de 500 VA , dezvoltat de mine.

Lista de piese pentru circuitul invertor cu undă sinusoidală pur IC 555 de mai sus

R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
R7 = 8K2,
R11, R14, R15, R16 = 1K,
R12, R13 = 33 Ohmi 5 wați,
R4 = 1M presetat,
R5 = 150 K presetate,
R6 = 1K5
C1 = 0,1 uF,
C2 = 100 pF,
IC1 = TL 072,
IC2 = 555,
T1, T2 = BDY29,
T5, T6 = TIP 127,
T3, T4 = TIP122
Transformator = 12 - 0 - 12 V, 200 wați,
Baterie = 12 volți, 100 AH.
IC 555 Pinout

IC TL072 Detalii Pinout

Forma de undă SPWM reprezintă forma de undă de modulare a lățimii impulsului sinusoidal și aceasta este aplicată în circuitul invertor SPWM discutat folosind câteva 555 IC-uri și un singur opamp.

4) O altă versiune sinusoidală folosind IC 555

Într-una din postările mele anterioare am învățat în mod elaborat cum să construim un Circuit generator SPWM folosind un opamp și două intrări de undă triunghiulară, în acest post folosim același concept pentru a genera SPWM-uri și, de asemenea, învățăm metoda de aplicare a acestuia într-un circuit invertor bazat pe IC 555.

Circuit invertor IC 555 cu undă sinusoidală

Utilizarea IC 555 pentru invertor

Diagrama de mai sus arată întregul design al circuitului invertor SPWM propus utilizând IC 555, unde centrul IC 555 și etapele asociate BJT / mosfet formează un circuit invertor de bază cu undă pătrată.

Scopul nostru este de a tăia aceste unde pătrate de 50Hz în forma de undă necesară SPWM folosind un circuit bazat pe opamp.

Prin urmare, configurăm în consecință o etapă simplă de comparare opamp utilizând IC 741, așa cum se arată în secțiunea inferioară a diagramei.

Așa cum s-a discutat deja în articolul nostru anterior SPWM, acest opamp are nevoie de câteva surse de undă triunghiulară pe cele două intrări sub formă de undă triunghiulară rapidă pe pinul său 3 (intrare fără inversare) și o undă triunghiulară mult mai lentă la pinul său # 2 (inversare intrare).

Utilizarea IC 741 pentru SPWM

Realizăm cele de mai sus folosind un alt circuit astabil IC 555 care poate fi observat în partea stângă extremă a diagramei și îl folosim pentru a crea undele triunghiulare rapide necesare, care sunt apoi aplicate pinului 3 al IC 741.

Pentru undele de triunghi lent, extragem același lucru simplu din centrul IC 555, care este setat la 50% ciclu de funcționare, iar condensatorul său de sincronizare C este modificat corespunzător pentru a obține o frecvență de 50Hz pe pinul său # 3.

Derivarea undelor de triunghi lent de la sursa de 50Hz / 50% asigură că tăierea SPWM-urilor de pe BJT-urile tampon este perfect sincronizată cu ionii conductori ai mosfetului, iar acest lucru, la rândul său, asigură că fiecare dintre undele pătrate sunt perfect „sculptate” ca pe SPWM generat din ieșirea opamp.

Descrierea de mai sus explică în mod clar cum se realizează un circuit invertor simplu SPWM folosind IC 555 și IC 741, dacă aveți întrebări legate, vă rugăm să folosiți caseta de comentarii de mai jos pentru răspunsuri prompte.

5) Invertor fără transformator IC 555

Proiectarea prezentată mai jos descrie un circuit invertor IC 555 cu punte completă cu 4 canale MOSFET n simplu, dar foarte eficient.

12 V DC de la baterie este mai întâi convertit în 310 V DC printr-un modul convertitor de curent continuu în curent alternativ.

Acest 310 VDC este aplicat driverului MOSFET full bridge pentru convertirea acestuia într-o ieșire de 220 V c.a.

MOSFET-urile cu 4 N canale sunt bootstrappate în mod corespunzător folosind rețeaua individuală DID, condensator și BC547.

Comutarea secțiunii complete a punții este executată de etapa oscilatorului IC 555. Frecvența este în jur de 50 Hz setată de presetarea de 50 k la pinul 7 al IC 555.

Circuit invertor IC 555 cu punte completă cu 4 canale

6) Invertor IC 555 cu încărcător automat de baterii Arduino

În acest al 6-lea design al invertorului, folosim un contor 4017 de decenii și un timer ne555 Ic este folosit pentru a genera un semnal sinusoidal pwm pentru invertor și o întrerupere automată a bateriei de înaltă / scăzută cu alarmă.

De: Ainsworth Lynch

Introducere

În acest circuit, ceea ce se întâmplă de fapt este că 4017 emite un semnal pwm de la 2 din cei 4 pini de ieșire ai acestuia, care este apoi tăiat și dacă filtrarea corectă a ieșirii este la locul secundar al transformatorului, ia forma sau suficient de aproape pentru a forma unei forme reale de undă sinusoidală.

Primul NE555 alimentează un semnal la pinul 14 din 4017, care este de 4 ori frecvența de ieșire necesară de care aveți nevoie, deoarece 4017 comută pe cele 4 ieșiri ale sale, cu alte cuvinte, dacă aveți nevoie de 60 Hz, ar trebui să furnizați 4 * 60 Hz la pinul 14 din 4017 IC care este 240hz.

Acest circuit are o caracteristică de oprire a supratensiunii, funcție de oprire sub tensiune și o caracteristică de alarmă a bateriei descărcate, toate acestea fiind realizate de o platformă de microcontroler numită Arduino care trebuie programată.

Programul pentru Arduino este direct și a fost furnizat la sfârșitul articolului.

Dacă credeți că nu veți putea finaliza acest proiect cu microcontrolerul adăugat, acesta poate fi omis și circuitul va funcționa la fel.

Cum funcționează circuitele

Acest invertor IC 555 cu circuit de închidere a bateriei Hi / Low Arduino poate funcționa de la 12v, 24 și 48v mergând la 48v, ar trebui selectat un regulator de tensiune pentru o versiune adecvată și, de asemenea, dimensiunea transformatorului.

Arduino poate fi alimentat cu 7 până la 12v sau chiar 5v de pe un USB, dar pentru un circuit ca acesta ar fi bine să-l alimentați de la 12v pentru a nu avea nicio cădere de tensiune pe pinii de ieșire digitali care este utilizată pentru alimentarea unui releu care pornește Ic-ul din circuit și, de asemenea, un buzzer pentru alarmă de joasă tensiune.

Arduino va fi folosit pentru a citi tensiunile bateriei și funcționează doar de la 5V DC, așa că se folosește un circuit de divizare a tensiunii. Am folosit un 100k și un 10k în proiectarea mea și aceste valori sunt reprezentate în codul programat în cipul Arduino, astfel încât să trebuie să utilizați aceleași valori, cu excepția cazului în care ați modificat codul sau ați scris un cod diferit care se poate face, deoarece Arduino este o formă de platformă open source și este ieftină.

Placa Arduino din acest design este, de asemenea, conectată cu un afișaj LCD 16 * 2 pentru a afișa tensiunea bateriei.

Mai jos este schema pentru circuit.

Program pentru întreruperea bateriei:

#include LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12) int analogInput = 0 float vout = 0.0 float vin = 0.0 float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text! float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text! int value = 0 int battery = 8 // pin controlling relay int buzzer =7 void setup(){ pinMode(analogInput, INPUT) pinMode(battery, OUTPUT) pinMode(buzzer, OUTPUT) lcd.begin(16, 2) lcd.print('Battery Voltage') } void loop(){ // read the value at analog input value = analogRead(analogInput) vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text vin = vout / (R2/(R1+R2)) if (vin<0.09){ vin=0.0//statement to quash undesired reading ! } if (vin<10.6) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin>14.4) { digitalWrite(battery, LOW) } else { digitalWrite(battery, HIGH) } if (vin<10.9)) { digitalWrite(buzzer, HIGH) else { digitalWrite(buzzer, LOW lcd.setCursor(0, 1) lcd.print('INPUT V= ') lcd.print(vin) delay(500) }