I det här inlägget diskuterar vi konstruktionen av en 5000 watt växelriktarkrets som innehåller en ferritkärntransformator och därför är enormt kompakt än de konventionella järnkärnan.

Blockdiagram

Observera att du kan konvertera denna ferritkärnomformare till önskad watt, direkt från 100 watt till 5 kva eller enligt dina önskemål.

Att förstå blockdiagrammet ovan är ganska enkelt:

Ingångsströmmen som kan ske via ett 12V, 24V eller 48V batteri eller solpanel appliceras på en ferritbaserad växelriktare, som omvandlar den till en högfrekvent 220V AC-utgång, vid cirka 50 kHz.

Men eftersom 50 kHz-frekvensen kanske inte är lämplig för våra hushållsapparater, måste vi konvertera denna högfrekventa växelström till de nödvändiga 50 Hz / 220V eller 120V AC / 60Hz.

Detta implementeras genom ett H-bridge-växelriktarsteg, som omvandlar denna höga frekvens till utgång till önskad 220V AC.

Men för detta skulle H-bridge-scenen behöva ett toppvärde på 220V RMS, vilket är cirka 310V DC.

Detta uppnås med hjälp av ett brygglikriktningssteg som omvandlar högfrekvensen 220V till 310 V DC.

Slutligen omvandlas denna 310 V DC-busspänning till 220 V 50 Hz med hjälp av H-bron.

Vi kan också se ett 50 Hz-oscillatorsteg som drivs av samma likströmskälla. Denna oscillator är faktiskt valfri och kan krävas för H-bryggkretsar som inte har sin egen oscillator. Till exempel om vi använder en transistorbaserad H-brygga kan vi behöva detta oscillatorsteg för att manövrera höga och låga sidamosfeter i enlighet därmed.

UPPDATERING: Du kanske vill hoppa direkt till den nya uppdaterade ' FÖRENKLAD DESIGN ', nära botten av den här artikeln, som förklarar en enstegsteknik för att erhålla en transformatorlös 5 kva sinusvågsoutput istället för att gå igenom en komplex tvåstegsprocess som diskuteras i begreppen nedan:

En enkel Ferrit Cote Inverter Design

Innan vi lär oss 5kva-versionen här är en enklare kretsdesign för nykomlingarna. Denna krets använder inte någon specialiserad drivrutins-IC, utan fungerar bara med n-kanal MOSFETS och en bootstrapping-scenen.

Det fullständiga kretsschemat kan bevittnas nedan:

400V, 10 amp MOSFET IRF740 Specifikationer

I ovanstående enkla 12V till 220V AC ferritomvandlare kan vi se en färdig 12V till 310V DC-omvandlingsmodul som används. Det betyder att du inte behöver skapa en komplex ferritkärnbaserad transformator. För de nya användarna kan denna design vara mycket fördelaktig eftersom de snabbt kan bygga denna växelriktare utan att bero på några komplexa beräkningar, och val av ferritkärnor.

5 kva Designförutsättningar

Först måste du hitta 60V DC-strömförsörjning för att driva den föreslagna 5kVA-inverterarkretsen. Avsikten är att utforma en växelriktare som omvandlar likspänningen på 60V till en högre 310V vid en sänkt ström.

Topologin som följs i detta scenario är push-pull-topologin som använder transformator i förhållandet 5:18. För spänningsreglering som du kan behöva och den aktuella gränsen - de drivs alla av en ingångsspänningskälla. Även i samma takt påskyndar växelriktaren den tillåtna strömmen.

När det gäller en ingångskälla på 20A är det möjligt att få 2 - 5A. Dock är topputgångsspänningen för denna 5kva-omformare cirka 310V.

Ferrittransformator och Mosfet-specifikationer

När det gäller arkitekturen har Tr1-transformatorn 5 + 5 primära varv och 18 för sekundära. För omkoppling är det möjligt att använda 4 + 4 MOSFET (IXFH50N20 typ (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF). Du är också fri att använda MOSFET av alla spänningar med Uds 200V (150V) tillsammans med minst ledande motstånd. portmotståndet och dess effektivitet i hastighet och kapacitet måste vara utmärkt.

Tr1 ferrit sektionen är konstruerad runt 15x15 mm ferrit c. L1-induktorn är utformad med fem ringar av järnpulver som kan lindas som trådar. För induktorkärna och andra tillhörande delar kan du alltid få det från gamla växelriktare (56v / 5V) och inom deras snubberstadier.

Använda en Full Bridge IC

För integrerad krets kan IC IR2153 distribueras. Utgångarna från IC: n kunde ses buffrade med BJT-steg. Dessutom, på grund av den stora grindkapacitansen som är involverad, är det viktigt att använda buffertarna i form av effektförstärkare kompletterande par, ett par BD139- och BD140 NPN / PNP-transistorer gör jobbet bra.

Alternativ IC kan vara SG3525

Du kan också försöka använda andra styrkretsar som SG3525 . Du kan också ändra ingångsspänningen och arbeta i direkt anslutning till elnätet för teständamål.

Topologin som används i denna krets har möjlighet till galvanisk isolering och arbetsfrekvensen är cirka 40 kHz. Om du har planerat att använda växelriktaren för en liten drift, kyler du inte, men för längre drift måste du lägga till ett kylmedel med fläktar eller stora kylflänsar. Det mesta av strömmen går förlorat vid utgångsdioderna och Schottky-spänningen går lågt runt 0,5V.

Ingången 60V kan förvärvas genom att sätta 5 nr 12V batterier i serie, Ah-värdet för varje batteri måste vara 100 Ah.

DATABLAD IR2153

Använd inte BD139 / BD140, istället använd BC547 / BC557, för förarsteget ovan.

Högfrekvens 330V scen

220V som erhålls vid utgången av TR1 i ovanstående 5 kva inverterarkrets kan fortfarande inte användas för att driva normala apparater eftersom AC-innehållet skulle svänga vid ingången 40 kHz frekvens. För att konvertera ovanstående 40 kHz 220V AC till 220V 50 Hz eller en 120V 60Hz växelström, krävs ytterligare steg enligt nedan:

Först måste 220V 40kHz korrigeras / filtreras genom en brygglikriktare som består av snabba återställningsdioder med en effekt på cirka 25 ampere 300V och 10uF / 400V kondensatorer.

Konverterar 330 V DC till 50 Hz 220 V AC

Därefter måste denna rektifierade spänning som nu skulle monteras upp till cirka 310V behöva pulseras vid de erforderliga 50 eller 60 Hz genom en annan fullbro-inverterarkrets som visas nedan:

De terminaler som är märkta med 'belastning' kan nu användas direkt som slututgång för manövrering av önskad belastning.

Här kan mosfets vara IRF840 eller någon motsvarande typ kommer att göra.

Hur man lindar ferrittransformatorn TR1

Transformatorn TR1 är den huvudsakliga enheten som är ansvarig för att öka spänningen till 220V vid 5kva, eftersom den är ferritkärnad, den är konstruerad över ett par ferrit EE-kärnor som beskrivs nedan:

Eftersom den inblandade kraften är massiv på cirka 5kvs, måste E-kärnorna vara enorma i storlek, en E-typ av ferrit E-kärna kan prövas.

Kom ihåg att du kan behöva införliva mer än 1 E-kärna, kan vara 2 eller 3 E-kärnor tillsammans, placerade sida vid sida för att uppnå den massiva 5KVA-effekten från enheten.

Använd den största som kan finnas och lind 5 + 5 varv med 10 siffror 20 SWG super emaljerad koppartråd, parallellt.

Efter 5 varv, stoppa primärlindningen, isolera skiktet med ett isolerande tejp och börja de sekundära 18 varv över dessa 5 primärvarv. Använd 5 trådar av 25 SWG super emaljerad koppar parallellt för att linda sekundärvarv.

När de 18 varv är färdiga, avsluta den över spolens utgångsledningar, isolera med tejp och linda de återstående 5 primära varven över den för att slutföra ferritkärnad TR1-konstruktion . Glöm inte att gå med i slutet av de första 5 varv med början på de 5 första varv primära lindningar.

“lista över portar på en dator ”

E-kärnmonteringsmetod

Följande diagram ger en uppfattning om hur mer än 1 E-kärna kan användas för att implementera den ovan diskuterade 5 KVA ferritinvertertransformatordesignen:

E80 Ferritkärna

Feedback från Mr. Sherwin Baptista

Kära alla,

I ovanstående projekt för transformatorn använde jag inga distanser mellan kärnstyckena, kretsen fungerade bra med trafo cool medan den var i drift. Jag föredrog alltid en EI-kärna.

Jag spolade alltid trafiken enligt mina beräknade data och använde dem sedan.

Desto mer var trafo en EI-kärna, att separera ferritbitarna var ganska lätt än att göra sig av med en EE-kärna.

Jag försökte också öppna EE core trafos men tyvärr slutade jag bryta kärnan medan jag separerade den.

Jag kunde aldrig öppna en EE-kärna utan att bryta kärnan.

Enligt mina resultat, få saker jag skulle säga till slut:

--- Dessa kraftförsörjningar med icke-gapade kärntrafik fungerade bäst. (jag beskriver trafo från en gammal atx pc-strömförsörjning eftersom jag bara använde dessa. PC-strömförsörjningen misslyckas inte så lätt om det inte är en blåst kondensator eller något annat.) ---

--- De leveranser som hade trafik med tunna distanser var missfärgade och misslyckades tyst tidigt. (Detta fick jag veta av erfarenhet eftersom jag hittills köpte många begagnade strömförsörjningar bara för att studera dem) ---

--- De mycket billigare strömförsörjningarna med märken som CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a alla

Sådana typer av ferrit trafos hade tjockare pappersbitar mellan kärnorna och alla misslyckades dåligt !!! ---

I FINAL fungerade EI35 core trafo bäst (utan att hålla luftspalten) i ovanstående projekt.

5kva ferritkärnan inverterare krets förberedelse detaljer:

Steg 1:

Använda 5 förseglade blybatterier på 12v 10Ah
Total spänning = 60v Faktisk spänning
= 66v fulladdning (13,2v varje batt) spänning
= 69v Trickle-nivå laddningsspänning.

Steg 2:

Efter beräkning av batterispänningen har vi 66 volt vid 10 ampere när de är fulladdade.

Därefter kommer strömförsörjningen till ic2153.
2153 har högst 15,6v ZENER-klämma mellan Vcc och GND.
Så vi använder den berömda LM317 för att leverera 13v reglerad ström till ic.

Steg 3:

Lm317-regulatorn har följande paket

LM317LZ --- 1,2-37v 100ma till-92
LM317T --- 1.2-37v 1.5amp till-218
LM317AHV --- 1,2-57v 1,5amp till-220

Vi använder lm317ahv där 'A' är suffixkoden och 'HV' är högvoltpaketet,

eftersom ovanstående regulator ic kan stödja ingångsspänning på upp till 60v och utgångsröstning på 57 volt.

Steg 4:

Vi kan inte leverera 66v direkt till lm317ahv-paketet, dess ingång är maximalt 60v.
Så vi använder DIODER för att sänka batterispänningen till en säker spänning för att driva regulatorn.
Vi måste släppa cirka 10v säkert från den maximala ingången till regulatorn som är 60v.
Därför är 60v-10v = 50v
Nu ska den säkra maximala ingången till regulatorn från dioderna vara 50 volt.

Steg 5:

Vi använder den vanliga 1n4007-dioden för att sänka batterispänningen till 50v,
Eftersom det är en kiseldiod är spänningsfallet för vardera cirka 0,7 volt.
Nu beräknar vi det erforderliga antalet dioder som vi behöver för att spänna batterispänningen till 50 volt.
batterispänning = 66v
calc.max ingångsspänning till regulatorchip = 50v
Så, 66-50 = 16v
Nu, 0,7 *? = 16v
Vi delar 16 med 0,7 vilket är 22,8 dvs 23.
Så vi måste inkludera cirka 23 dioder eftersom det totala fallet från dessa uppgår till 16,1 v
Nu är den beräknade säkra ingångsspänningen till regulatorn 66v - 16,1v vilket är 49,9v appxm. 50v

Steg 6:

Vi levererar 50V till regulatorchipet och justerar utgången till 13V.
För mer skydd använder vi ferritpärlor för att avlägsna oönskat ljud på utspänningen.
Regulatorn ska monteras på en kylfläns av lämplig storlek för att hålla den sval.
Tantalkondensatorn ansluten till 2153 är en viktig kondensator som ser till att ic får en jämn likström från regulatorn.
Dess värde kan minskas från 47uf till 1uf 25v säkert.

Steg 7:

Resten av kretsen får 66 volt och de höga strömförande punkterna i kretsen ska anslutas med tunga ledare.
För transformatorn ska dess primära vara 5 + 5 varv och sekundära 20 varv.
Frekvensen för 2153 bör ställas in på 60 KHz.

Steg 8:

Högfrekvent växelström till lågfrekvent växelströmomvandlare med hjälp av irs2453d-chipet ska anslutas på rätt sätt som visas i diagrammet.

Slutligen klar .

Skapa en PWM-version

I följande inlägg diskuteras en annan version av en 5kva PWM-sinusomvandlare med kompakt ferritkärntransformator. Idén begärdes av Mr. Javeed.

Tekniska specifikationer

Kära herre, skulle du snälla ändra dess produktion med PWM-källa och underlätta att använda en sådan billig och ekonomisk design för världsomfattande behövande människor som oss? Hoppas att du kommer att överväga min begäran. Tack. Din tillgiven läsare.

Designen

I det tidigare inlägget introducerade jag en ferritkärnbaserad 5kva-inverterarkrets, men eftersom det är en fyrkantvågsinverterare kan den inte användas med olika elektroniska apparater, och därför kan dess tillämpning begränsas till endast med de resistiva belastningarna.

Samma design kan emellertid konverteras till en PWM-ekvivalent sinusvågsomvandlare genom att injicera en PWM-matning i lågsidamosfeterna som visas i följande diagram:

SD-stiftet på IC IRS2153 visas felaktigt kopplat till Ct, var noga med att ansluta den till jordlinjen.

Förslag: IRS2153-scenen kan lätt ersättas med IC 4047-scenen , om IRS2153 verkar svårt att få.

Som vi kan se i ovanstående PWM-baserade 5kva-inverterarkrets liknar designen exakt vår tidigare original 5kva-inverterarkrets, förutom det angivna PWM-buffertmatningssteget med lågmusklerna i H-bridge-drivsteget.

PWM-matningsinsättningen kan förvärvas med vilken standard som helst PWM-generatorkrets med hjälp av IC 555 eller genom att använda transistoriserad astabel multivibrator.

För mer exakt PWM-replikering kan man också välja en Bubba oscilator PWM generator för inköp av PWM med den ovan visade 5kva sinusvågomformarens design.

Konstruktionsförfarandena för ovanstående design skiljer sig inte från den ursprungliga designen, den enda skillnaden är integrationen av BC547 / BC557 BJT-buffertstegen med lågsidamosfeterna i IC-steget för fullbryggan och PWM-matningen in i den.

En annan kompakt design

En liten inspektion visar att det övre steget faktiskt inte behöver vara så komplicerat.

310V DC-generatorkretsen kan byggas med någon annan alternativ oscillatorbaserad krets. Ett exempel på en design visas nedan där en halvbrygga IC IR2155 används som oscillator på ett tryckdragande sätt.

Återigen finns det ingen specifik design som kan vara nödvändig för 310V-generatorsteget, du kan prova något annat alternativ enligt dina önskemål, några vanliga exempel är IC 4047, IC 555, TL494, LM567 etc.

Induktansdetaljer för ovanstående 310V till 220V ferrittransformator

ferritinduktorlindning för 330V DC från 12V batteri

Förenklad design

I ovanstående konstruktioner har vi hittills diskuterat en ganska komplex transformatorlös omformare som involverade två detaljerade steg för att få den slutliga växelströmmen. I dessa steg behövs först batteriets DC för att omvandlas till en 310 V DC genom en ferritkärnomvandlare, och sedan måste 310 VDC bytas tillbaka till 220 V RMS via ett 50 Hz fullbrygganätverk.

Som föreslagits av en av de ivriga läsarna i kommentarsektionen (Mr. Ankur) är tvåstegsprocessen en överdrift och krävs helt enkelt inte. Istället kan ferritkärnsektionen själv modifieras på lämpligt sätt för att få den nödvändiga sinusvågen på 220 V AC och hela MOSFET-sektionen kan elimineras.

Följande bild visar en enkel inställning för att utföra ovan beskrivna teknik:

OBS: Transformatorn är en ferritkärntransformator som måste vara beräkna på lämpligt sätt d

I ovanstående design är den högra sidan IC 555 ansluten för att generera en 50 Hz basiska oscillerande signaler för MOSFET-omkopplingen. Vi kan också se ett op amp-steg, där denna signal extraheras från IC: s RC-timing-nätverk i form av 50 Hz triangelvågor och matas till en av dess ingångar för att jämföra signalen med en snabb triangelvågsignal från en annan IC 555 enastående krets. Dessa snabba triangelvågor kan ha en frekvens mellan 50 kHz och 100 kHz.

Op-förstärkaren jämför de två signalerna för att generera en sinusvågekvivalent modulerad SPWM-frekvens. Denna modulerade SPWM matas till basen på förar-BJT: erna för att byta MOSFET: er vid 50 kHz SPWM-hastighet, modulerad vid 50 Hz.

MOSFEts växlar i sin tur den anslutna ferritkärntransformatorn med samma SPWM-modulerade frekvens för att generera den avsedda rena sinusvågsutgången vid transformatorns sekundär.

På grund av högfrekvensomkopplingen kan denna sinusvåg vara full av oönskade övertoner, som filtreras och slätas ut genom en 3 uF / 400 V kondensator för att få en rimligt ren AC-sinusvågsutgång med önskad watt, beroende på transformatorn och specifikationer för batteriström.

Den högra sidan IC 555 som genererar 50 Hz bärarsignaler kan ersättas med vilken som helst annan gynnsam oscillator IC såsom IC 4047 etc.

Ferrit Core Inverter Design med hjälp av Transistor Astable Circuit

Följande koncept visar hur en enkel ferritkärnad inverter kan byggas med hjälp av ett par vanliga transistorbaserade astabla kretsar och en ferrittransformator.

Denna idé efterfrågades av några av de dedikerade anhängarna av den här bloggen, nämligen Herr Rashid, Herr, Sandeep och även några fler läsare.

Krets koncept

Inledningsvis kunde jag inte räkna ut teorin bakom dessa kompakta växelriktare som helt eliminerade de skrymmande järnkärntransformatorerna.

Men efter en del tanke verkar det som om jag har lyckats upptäcka den mycket enkla principen som är associerad med funktionen hos sådana omformare.

På senare tid har de kinesiska kompaktomformarna blivit ganska kända bara på grund av sina kompakta och snygga storlekar som gör dem utomordentligt lätta och ändå enormt effektiva med sina kraftuttagsspecifikationer.

Inledningsvis tyckte jag att konceptet var omöjligt, för enligt mig verkade användningen av små ferrittransformatorer för lågfrekvent inverterapplikation mycket omöjlig.

Omformare för hushållsbruk kräver 50/60 Hz och för att implementera ferrittransformator skulle vi kräva mycket höga frekvenser, så idén såg mycket komplicerad ut.

Efter lite tanke blev jag förvånad och glad att upptäcka en enkel idé för att implementera designen. Det handlar om att omvandla batterispänningen till 220 eller 120 nätspänning vid mycket hög frekvens, och byta utgång till 50/60 Hz med hjälp av ett push-pull-mosfet-steg.

Hur det fungerar

När vi tittar på figuren kan vi helt enkelt bevittna och räkna ut hela idén. Här omvandlas batterispänningen först till högfrekventa PWM-pulser.

Dessa pulser dumpas i en steg-upp ferrittransformator med den erforderliga lämpliga klassificeringen. Pulserna appliceras med en mosfet så att batteriströmmen kan utnyttjas optimalt.

Ferrittransformatorn ökar spänningen till 220V vid utgången. Eftersom denna spänning har en frekvens på cirka 60 till 100 kHz, kan den dock inte användas direkt för drift av hushållsapparater och behöver därför vidare bearbetning.

I nästa steg korrigeras denna spänning, filtreras och omvandlas till 220V DC. Denna högspännings DC växlar äntligen till 50 Hz frekvens så att den kan användas för drift av hushållsapparater.

Observera att även om kretsen har designats uteslutande av mig, har den inte testats praktiskt, gör den på egen risk och bara om du har tillräckligt förtroende för de givna förklaringarna.

Kretsschema

Dellista för 12V DC till 220V AC kompakt ferritkärnomformarkrets.

R3 --- R6 = 470 ohm
R9, R10 = 10K,
R1, R2, C1, C2 = beräkna för att generera 100 kHz freq.
R7, R8 = 27K
C3, C4 = 0,47 uF
T1 ---- T4 = BC547,
T5 = någon 30V 20Amp N-kanal mosfet,
T6, T7 = valfri, 400 V, 3 amp mosfet.
Dioder = snabb återhämtning, typ med hög hastighet.
TR1 = primär, 13V, 10amp, sekundär = 250-0-250, 3amp. E-core ferrittransformator .... be en expertlindare och transformatordesigner om hjälp.

En förbättrad version av ovanstående design visas nedan. Utgångssteget här är optimerat för bättre respons och mer kraft.