6 najboljih istraženih krugova pretvarača IC 555

6 najboljih istraženih krugova pretvarača IC 555

Šest jedinstvenih dizajna u nastavku objašnjava nam kako se uobičajeni pojedinačni stabilni multivibrator IC 555 može učinkovito koristiti napraviti pretvarač bez uključivanja složenih faza.



Bez sumnje IC 555 je svestrani IC koji ima brojne primjene u elektroničkom svijetu. Međutim, što se tiče pretvarača, IC 555 postaje idealno pogodan za njega.

U ovom postu raspravljat ćemo o 5 izvanrednih krugova pretvarača IC 555, od jednostavne varijante kvadratnog vala do malo naprednijih dizajna sinusnih valova SPWM, i na kraju o punopravnoj krugu pretvarača istosmjerne do jednosmjerne struje na osnovi ferita. Započnimo.





Ideju je zatražio gospodin ningrat_edan.

Osnovni dizajn

Pozivajući se na prikazani dijagram, singl IC 555 može se vidjeti konfiguriran u svom standardnom načinu rada , pri čemu se njegov pin # 3 koristi kao izvor oscilatora za provedbu funkcije pretvarača.



jednostavni središnji krug pretvarača IC 555

NAPOMENA: Molimo zamijenite kondenzator od 1 nF s kondenzatorom od 0,47 uF za optimizaciju 50 Hz na izlazu . To može biti polarni ili nepolarni .

Kako radi

Rad ovog kruga pretvarača IC 555 može se razumjeti slijedećom koračnom analizom:

IC 555 je konfiguriran u nestabilnom načinu rada multivibratora, koji omogućuje njegovom pinu # 3 da neprekidno prebacuje visoke / niske impulse na određenoj frekvenciji. Ova brzina frekvencije ovisi o vrijednostima otpornika i kondenzatora na njihovim pinovima # 7, Pin # 6, 2 itd.

Pin # 3 IC 555 generira potrebnu frekvenciju od 50 Hz ili 60 Hz za MOSFET-ove.

Kao što znamo da su ovdje MOSFET-ovi dužni raditi naizmjenično kako bi se omogućilo push-pull osciliranje na priključenom namotu središnje slavine transformatora.

Stoga se oba MOSFET ulaza ne mogu spojiti na pin # 3 IC. Ako to učinimo, oba MOSFET-a istodobno će se ponašati uzrokujući da se oba primarna namota zajedno prebace. To bi prouzročilo dva antifazna signala inducirana na sekundaru, uzrokujući kratki spoj izlaznog izmjeničnog napona, a na izlazu bi bilo neto nula izmjeničnog napona i zagrijavanje transformatora.

Da bi se izbjegla ova situacija, dva MOSFET-a moraju raditi naizmjenično u tandemu.

Funkcija BC547

Kako bismo osigurali da se MOSFET-ovi naizmjenično prebacuju na frekvenciji 50 Hz s pina # 3 IC 555, uvodimo stupanj BC547 za invertiranje izlaza pina 3 preko svog kolektora.

Čineći to, efikasno omogućavamo impulsu pin 3 da stvori suprotne +/- frekvencije, jednu na pinu 3, a drugu na kolektoru BC547.

S ovim rasporedom, jedna MOSFET vrata djeluju s pina # 3, dok druga MOSFET rade iz kolektora BC547.

To znači da je MOSFET na kontaktu # 3 UKLJUČEN, MOSFET na BC547 kolektoru ISKLJUČEN i obrnuto.

To učinkovito omogućuje MOSFET-ovima da se naizmjenično prebacuju za potrebno push-switch prebacivanje.

Kako transformator radi

The rad transformatora u ovom krugu pretvarača IC 555 možete naučiti iz sljedećeg objašnjenja:

Kada se MOSFET-ovi izmjenično ponašaju, odgovarajući polovični namot snažno se napaja iz baterije.

Odgovor omogućuje transformatoru da generira push-pull sklopku preko svog središnjeg namotaja slavine. Učinak toga uzrokuje izmjeničnu struju potrebnih 50 Hz ili 220 V izmjeničnu struju na njegovom sekundarnom namotu

Tijekom razdoblja UKLJUČIVANJA odgovarajući namot pohranjuje energiju u obliku elektromagnetske energije. Kada se MOSFET-ovi ISKLJUČE, odgovarajući namot vraća svoju pohranjenu energiju na sekundarni mrežni namot inducirajući ciklus od 220 V ili 120 V na izlaznoj strani transformatora.

To se stalno događa naizmjenično za dva primarna namota što uzrokuje izmjenični mrežni napon 220V / 120V na sekundarnoj strani.

Važnost dioda za obrnutu zaštitu

Ova vrsta središnje topologije slavine ima lošu stranu. Kad primarni polovicni namot baci obrnuti EMF, on se također podvrgava na MOSFET stezaljkama za odvod / izvor.

To može imati razarajući učinak na MOSFET-ove ako diode za obrnutu zaštitu nisu uključeni preko primarne strane transformatora. Ali uključujući ove diode također znači da se dragocjena energija preusmjerava na zemlju, što uzrokuje rad pretvarača s nižom učinkovitošću.

Tehničke specifikacije:

  • Izlazna snaga : Neograničeno, može biti između 100 i 5000 vata
  • Transformator : Prema želji, snaga će biti prema zahtjevu za izlaznom snagom
  • Baterija : 12V, a nazivna vrijednost Ah trebala bi biti 10 puta veća od struje odabrane za transformator.
  • Valni oblik : Kvadratni val
  • Frekvencija : 50 Hz ili 60 Hz prema kodu države.
  • Izlazni napon : 220V ili 120V prema kodu države

Kako izračunati frekvenciju IC 555

Učestalost IC 555 nestabilni krug oscilatora je u osnovi određena RC (otpornikom, kondenzatorom) mrežom konfiguriranom preko njenog pina 7, pina 2/6 i uzemljenja.

Kada se IC 555 primijeni kao krug pretvarača, vrijednosti tih otpornika i kondenzatora izračunavaju se tako da pin 3 na IC proizvede frekvenciju od oko 50Hz ili 60 Hz. 50 Hz je standardna vrijednost kompatibilna za 220V AC izlaz, dok se 60Hz preporučuje za 120V AC izlaze.

Formula za izračunavanje RC vrijednosti u krugu IC 555 prikazano je dolje:

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

Gdje je F predviđeni izlaz frekvencije, R1 je otpornik koji je povezan između pina 7 i uzemljenja u krugu, dok je R2 otpor između pina 7 i pina 6/2 IC. C je kondenzator koji se nalazi između pina # 6/2 i zemlje.

Sjetite se da će F biti u Faradsu, F biti u Hertzu, R će biti u Ohmima, a C će biti u microFaradsima (μF)

Video isječak:

Slika valnog oblika:

Slika valovitog oblika pretvarača IC 555

Upotreba BJT umjesto MOSFET-ova

U gornjem dijagramu proučavali smo pretvarač zasnovan na MOSFET-u sa središnjim transformatorom slavine. Dizajn je koristio 4 tranzistora u svemu što se čini malo dugotrajnim i manje isplativim.

Za hobiste koji bi mogli biti zainteresirani za izradu pretvarača IC 555 koristeći samo nekoliko BJT-a snage, sljedeći će krug biti vrlo koristan:

Sklop pretvarača IC 555 koji koristi samo dva tranzistora

NAPOMENA: Tranzistori su pogrešno prikazani kao TIP147, a zapravo su TIP142


AŽURIRAJ : Jeste li znali, mogli biste napraviti hladni modificirani pretvarač sinusnog vala jednostavnom kombinacijom IC 555 s IC 4017, pogledajte drugi dijagram iz ovog članka : Preporučuje se za sve ljubitelje pretvarača


2) Pun krug pretvarača IC 555

Ideja predstavljena u nastavku može se smatrati najjednostavnijim integriranim krugom pretvarača zasnovanim na IC 555 koji nije samo jednostavna i jeftina za izgradnju ali je također značajno moćan. Snaga pretvarača može se povećati do bilo kojih razumnih granica y prikladno mijenjajući broj MOSFET-a u izlaznom stupnju.

Kako radi

Objašnjeni sklop najjednostavnijeg pretvarača snage s punim mostom zahtijeva jedan IC 555, nekoliko MOSFET-a i mrežni transformator kao glavne sastojke.

Kao što je prikazano na slici, IC 555 ožičen je kao i obično u nepomičnom multivibrator obliku. Otpornici R1 i R2 određuju radni ciklus pretvarača.

R1 i R2 moraju se precizno prilagoditi i izračunati kako bi se dobio radni ciklus od 50%, inače izlaz pretvarača može generirati nejednaki valni oblik, što može dovesti do neuravnoteženog AC izlaza, opasnog za uređaje, a također će se i mosfetovi nejednako rasipati što dovodi do više problema u krugu.

Vrijednost C1 mora se odabrati tako da izlazna frekvencija dosegne oko 50 Hz za specifikacije od 220 V i 60 Hz za specifikacije od 120 V.

MOSFET-ovi mogu biti bilo koji MOSFET-ovi snage, sposobni za obradu ogromnih struja, mogu biti do 10 ampera ili više.

Ovdje od operacija je puni most tipa bez ikakvih integriranih IC-a s potpunim mostom, umjesto jedne ugrađene su dvije baterije za opskrbu potencijalom tla za transformator i kako bi se sekundarni namot transformatora reagirao i na pozitivne i na negativne cikluse rada MOSFET-a.

Ideju sam dizajnirao ja, međutim još uvijek nije testirana, tako da ljubazno uzmite u obzir ovo pitanje tijekom izrade.

Pretpostavlja se da bi pretvarač mogao s velikom efikasnošću lako podnijeti snagu do 200 W.

Izlaz će biti kvadratni val.

Pretvarač s punim mostom IC 555 koji koristi 2 baterije

Popis dijelova

  • R1 i R2 = vidi tekst,
  • C1 = Pogledajte tekst,
  • C2 = 0,01 uF
  • R3 = 470 ohma, 1 vat,
  • R4, R5 = 100 ohma,
  • D1, D2 = 1N4148
  • Mosfets = vidi tekst.
  • Z1 = 5,1V zener dioda od 1 vata.
  • Transformator = Asperova snaga,
  • B1, B2 = dvije baterije od 12 volti, AH će biti prema želji.
  • IC1 = 555

3) Inverterski krug čistog sinusnog vala SPWM IC 555

Predloženi čisti sinusni val zasnovan na IC 555 krug pretvarača generira točno razmještene PWM impulse koji vrlo usko oponašaju sinusni val i stoga se mogu smatrati dobrim kao i dizajn njegovog brojača sinusnih valova.

Ovdje koristimo dvije faze za stvaranje potrebnih PWM impulsa, fazu koja obuhvaća ICs 741 i drugu koja sadrži IC 555. Naučimo detaljno cijeli koncept.

Kako krug funkcionira - PWM stupanj

opamp TL072 bazirani generator modulacije kvadratnih i trokutnih valova za IC 555

Shemu spoja možemo razumjeti sa sljedećim točkama:

Dva opampa su u osnovi raspoređena da generiraju potrebne napone izvora uzorka za IC 555.
Nekoliko izlaza iz ove faze odgovorno je za stvaranje kvadratnih i trokutastih valova.

Druga faza koja je zapravo srce krug se sastoji od IC 555 . Ovdje je IC ožičen u monostabilnom načinu rada s kvadratnim valovima iz stupnja opampa koji su primijenjeni na njegov pin br. 2, a trokutasti valovi primijenjeni na njegov pin br. 5 za upravljanje.

Ulaz kvadratnog vala pokreće monostabilno da generira lanac impulsa na izlazu, gdje trokutasti signal modulira širinu ovog izlaznog kvadratnog vala.

Izlaz s IC 555 sada slijedi 'upute' iz stupnja opampa i optimizira svoj izlaz kao odgovor na dva ulazna signala, proizvodeći sinusno ekvivalentni PWM impulsi.

Sada je samo stvar odgovarajućeg napajanja PWM impulsa izlaznim fazama pretvarača koji se sastoji od izlaznih uređaja, transformatora i baterije.

Integriranje PWM-a s izlaznom fazom

Snažni tranzistor i stupanj transformatora za sinusni krug pretvarača IC 555

Gornji PWM izlaz primjenjuje se na izlazni stupanj kao što je prikazano na slici.

Tranzistori T1 i T2 primaju PWM impulse na svojoj bazi i prebacuju napon akumulatora u namotaj transformatora prema radnim ciklusima PWM optimiziranog valnog oblika.

Druga dva tranzistora osiguravaju da se provođenje T1 i T2 odvija u tandemu, odnosno naizmjenično, tako da izlaz o iz transformatora generira jedan cjeloviti izmjenični ciklus s dvije polovice PWM impulsa.

Slike valnog oblika:

IC 555 sinusni inverterski valni oblik

(Uz dopuštenje: gospodin Robin Peter)

Molimo pogledajte i ovo 500 VA modificirani dizajn sinusnog vala , razvio sam ja.

Popis dijelova za gornji krug pretvarača s čistim sinusnim valom IC 555

  • R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
  • R7 = 8K2,
  • R11, R14, R15, R16 = 1K,
  • R12, R13 = 33 Ohma 5 W,
  • R4 = 1M unaprijed postavljeno,
  • R5 = 150 K unaprijed postavljeno,
  • 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 W,
  • Baterija = 12 volti, 100 AH.
  • IC 555 pinout
Pojedinosti o pinoutu IC 555

IC TL072 Detalji pinouta

Pojedinosti o pinoutu IC TL072

SPWM valni oblik označava valni oblik modulacije širine impulsa sinevalnog vala i to se primjenjuje u razmatranom krugu pretvarača SPWM koristeći nekoliko 555 IC-a i jedan opamp.

4) Još jedna verzija sinusnog vala koja koristi IC 555

U jednom od mojih ranijih postova detaljno smo naučili kako izraditi SPWM krug generatora koji koristi opamp i dva ulaza s trokutnim valovima, u ovom postu koristimo isti koncept za generiranje SPWM-a i također učimo metodu njegove primjene u krugu pretvarača temeljenom na IC 555.

IC 555 sinusni pwm pretvarač

Upotreba IC 555 za pretvarač

Gornji dijagram prikazuje cjelokupni dizajn predloženog kruga pretvarača SPWM koji koristi IC 555, gdje središnji IC 555 i pridružene BJT / mosfet faze čine osnovni krug pretvarača kvadratnog vala.

Cilj nam je usitniti ove kvadratne valove od 50 Hz u potreban SPWM valni oblik pomoću sklopa temeljenog na opampu.

Stoga prema tome konfiguriramo jednostavni stupanj usporedbe opampa pomoću IC 741, kao što je prikazano u donjem dijelu dijagrama.

Kao što je već raspravljeno u našem prošlom članku o SPWM-u, ovom opampu treba nekoliko izvora valova trokuta na njegova dva ulaza u obliku brzog vala trokuta na svojem pinu 3 (neinvertirajući ulaz) i puno sporijeg vala trokuta na svojem pinu # 2 (invertiranje ulaza).

Korištenje IC 741 za SPWM

Gore navedeno postižemo korištenjem drugog nestabilnog kruga IC 555 koji se može vidjeti na krajnjem lijevom dijelu dijagrama, i koristimo ga za stvaranje potrebnih brzih valova trokuta, koji se zatim primjenjuje na zatik # 3 IC 741.

Za spore valove trokuta jednostavno vadimo isto iz središta IC 555 koje je postavljeno na 50% radnog ciklusa, a njegov vremenski kondenzator C je na odgovarajući način dotjeran za dobivanje frekvencije od 50 Hz na svojem pinu br. 3.

Izvođenjem sporih valova trokuta iz izvora 50Hz / 50% osigurava se usitnjavanje SPWM-a preko međuspremnika BJT-a savršeno sinkroniziranim s mosfet-provodnim ionima, a to zauzvrat osigurava da su svaki kvadratni valovi savršeno 'urezani' kao po generiranom SPWM-u iz izlaza opampa.

Gornji opis jasno objašnjava kako izraditi jednostavan krug pretvarača SPWM pomoću IC 555 i IC 741, ako imate bilo kakvih povezanih upita, slobodno upotrijebite donji okvir za komentare za brze odgovore.

5) Pretvarač IC 555 bez transformatora

Dizajn koji prikazuje dolje prikazuje jednostavan, ali vrlo učinkovit 4-MOSFET n-kanalni krug pretvarača IC 555 s punim mostom.

12 V DC iz baterije prvo se pretvara u 310 V DC kroz gotovi modul pretvarača istosmjerne u izmjeničnu.

Ovaj 310 VDC primjenjuje se na MOSFET pokretač punog mosta za pretvaranje u izlaz 220 V izmjenične struje.

MOSFET-ovi s 4 kanala prikladno se pokreću pomoću pojedinačnog didea, kondenzatora i BC547 mreže.

Prebacivanje cijelog dijela mosta izvodi se stupnjem oscilatora IC 555. Frekvencija je oko 50 Hz koju je postavilo 50 k unaprijed postavljeno na pin # 7 IC 555.

4-kanalni krug pretvarača IC 555 s punim mostom

6) IC 555 pretvarač s automatskim punjačem za Arduino baterije

U ovom šestom dizajnu pretvarača koristimo brojač od 4017 desetljeća, a ne555 tajmer Ic koristi se za generiranje sinewave pwm signala za pretvarač i automatsko prekidanje baterije s visokim / niskim nivoom baterije na bazi Arduina s alarmom.

Napisao: Ainsworth Lynch

Uvod

U ovom se krugu zapravo događa da 4017 izbacuje pwm signal iz 2 od svoja 4 izlazna zatiča koji se potom usitnjavaju i ako je odgovarajuće filtriranje izlaza na mjestu na sekundarnoj strani transformatora poprima oblik ili dovoljno blizu da oblik stvarnog oblika sinusnog vala.

Prvi NE555 napaja signal na pin 14 od 4017, što je 4 puta više od potrebne izlazne frekvencije koja vam treba, budući da se 4017 prebacuje kroz svoja 4 izlaza, drugim riječima, ako vam treba 60Hz, na pin 14 trebate dostaviti 4 * 60Hz od 4017 IC što je 240Hz.

Ovaj krug ima značajku isključivanja prenapona, značajku isključenja podnapona i značajku alarma prazne baterije, sve što čini platforma mikrokontrolera nazvana Arduino koju treba programirati.

Program za Arduino je izravan i pružen je na kraju članka.

Ako smatrate da ovaj projekt nećete moći dovršiti s dodanim mikrokontrolerom, to možete izostaviti i sklop će raditi jednako.

Kako krugovi rade

Ovaj pretvarač IC 555 s Arduino krugom za isključivanje niskog / niskog nivoa akumulatora može raditi od 12v, 24 i 48v i ide na 48v. Morao bi biti odabran odgovarajući regulator napona i odgovarajuća veličina transformatora.

Arduino se može napajati od 7 do 12v ili čak 5v od usb-a, ali za ovakav krug bilo bi dobro napajati ga od 12v kako ne bi došlo do pada napona na digitalnim izlaznim pinovima koji se koristi za napajanje releja koji uključuje Ic u krugu i također zujalicu za alarm niskog napona.

Arduino će se koristiti za očitavanje napona akumulatora i radi samo od 5V istosmjerne struje, pa se koristi krug djelitelja napona. U svom sam dizajnu koristio 100k i 10k, a te vrijednosti su ucrtane u kod koji je programiran u Arduino čipu, tako da morate koristiti iste vrijednosti, osim ako niste izvršili izmjene koda ili napisali drugi kod, što se može učiniti jer je Arduino platforma s otvorenim kodom i jeftina.

Arduino ploča u ovom dizajnu također je povezana s LCD zaslonom 16 * 2 za prikaz napona baterije.

Ispod je shema sklopa.

Program za isključivanje baterije:

#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)
}

Za više informacija možete slobodno izraziti svoja pitanja komentarima.




Prethodno: Projekt upozorenja za GSM vatrogasce Dalje: Kako napraviti sklop brojača namotaja transformatora