- Kuinka invertteri toimii?
- Taajuusmuuttajan IC TL494
- Tarvittavat komponentit
- TL494-invertteripiirikaavio
- TL494CN-invertteripiirirakenne
- Laskelmat
- Testaus TL494 PWM -invertteripiirille
- MOSFET-tulo
- Miksi EI tekisi muokattua neliöaaltotaajuuspiiriä DIY-projektina?
- Lisäparannus
- TL494-invertteripiirin sovellukset
Invertteri on piiri, joka muuntaa (Direct Current, DC) ja vaihtovirta (AC). PWM invertteri on eräänlainen piirin, joka käyttää muunnettuja kanttiaallot simuloida vaikutukset vaihtovirran (AC), joka soveltuu virtaa irti kodinkoneita. Sanon suurimman osan siitä, että yleensä on olemassa kahden tyyppisiä taajuusmuuttajia, ensimmäinen tyyppi on ns modifioitu neliöaaltoinvertteri, kuten nimestä käy ilmi, että lähtö on neliöaalto eikä siniaalto, ei puhdas siniaalto., jos yrität syöttää virtaa AC-moottoreihin tai TRIACS-laitteisiin, se aiheuttaa erilaisia ongelmia.
Toista tyyppiä kutsutaan puhtaaksi siniaaltoinvertteriksi. Joten sitä voidaan käyttää kaikenlaisiin vaihtovirtalaitteisiin ongelmitta. Lisätietoja erityyppisistä taajuusmuuttajista on täällä.
Mutta mielestäni sinun ei pitäisi rakentaa invertteriä DIY-projektiksi. Jos kysyt miksi?, Aja sitten pitkin !, ja rakennan tässä projektissa yksinkertaisen modifioidun neliöaallon PWM-invertteripiirin käyttämällä suosittua TL494-sirua ja selittäen tällaisten taajuusmuuttajien edut ja haitat ja lopussa, näemme, miksi ei tehdä muokattua neliöaallon invertteripiiriä DIY-projektina.
VAROITUS! Tämä piiri on rakennettu ja demonstroitu vain koulutustarkoituksiin, eikä tämän tyyppisen piirin rakentamista ja käyttöä kaupallisiin laitteisiin ole ehdottomasti suositeltavaa.
VAROITUS! Jos teet tällaista virtapiiriä, ole erityisen varovainen suurjännite- ja jännitepiikeissä, jotka syntyvät tuloaallon ei-sinimuotoisesta luonteesta.
Kuinka invertteri toimii?
Taajuusmuuttajapiirin hyvin yksinkertainen kaavio on esitetty yllä. Positiivinen jännite on kytketty muuntajan keskitappiin, joka toimii tulona. Ja kaksi muuta nastaa on kytketty MOSFET-laitteisiin, jotka toimivat kytkiminä.
Nyt kun otamme MOSFET Q1: n käyttöön, asettamalla jännite portin päätelaitteelle virta kulkee nuolen yhteen suuntaan, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty. Siten magneettivuo indusoituu myös nuolen suuntaan ja muuntajan ydin kulkee magneettivuon toissijaisessa kelassa ja saamme 220 V: n lähdön.
Jos nyt poistamme MOSFET Q1: n käytöstä ja otamme MOSFET Q2: n käyttöön, virta kulkee yllä olevassa kuvassa esitetyn nuolen suuntaan, mikä kääntää sydämen magneettivuon suunnan. Lue lisää MOSFETin toiminnasta täältä.
Nyt me kaikki tiedämme, että muuntaja toimii magneettivuon avulla. Joten, kääntämällä molemmat MOSFETit päälle ja pois päältä, kääntämällä toinen toiseen ja tekemällä se 50 kertaa sekunnissa, syntyy mukava värähtelevä magneettivuo muuntajan ytimen sisällä ja muuttuva magneettivuo indusoi jännitteen toissijaisessa kelassa kuin me tiedämme faradayn lailla. Ja näin taajuusmuuttaja toimii.
Taajuusmuuttajan IC TL494
Nyt ennen kuin rakennat piirin TL494 PWM -ohjaimen perusteella, opitaan, kuinka PWM-ohjain TL494 toimii.
TL494 IC: ssä on 8 toiminnallista lohkoa, jotka on esitetty ja kuvattu alla.
1. 5-V-referenssisäädin
5 V: n sisäinen referenssisäätimen lähtö on REF-nasta, joka on IC: n nasta-14. Vertailusäädin on tarkoitettu tarjoamaan vakaa syöttö sisäisille piireille, kuten pulssiohjaava kiikku, oskillaattori, kuolleen ajan ohjauksen vertailija ja PWM-vertailija. Säädintä käytetään myös virhevahvistimien ohjaamiseen, jotka ovat vastuussa ulostulon ohjaamisesta.
Merkintä! Ohjearvo on sisäisesti ohjelmoitu alkutarkkuudelle ± 5% ja ylläpitää vakautta tulojännitealueella 7 - 40 V. Alle 7 V: n tulojännitteille säädin kyllästyy 1 V: n sisällä tulosta ja seuraa sitä.
2. oskillaattori
Oskillaattori generoi sahanterän aallon kuolleen ajan ohjaimelle ja PWM-vertailijoille erilaisille ohjaussignaaleille.
Taajuus oskillaattorin voidaan asettaa valitsemalla ajoituksen osat R T ja C- T.
Oskillaattorin taajuus voidaan laskea alla olevan kaavan avulla
Fosc = 1 / (RT * CT)
Yksinkertaisuuden vuoksi olen tehnyt laskentataulukon, jolla voit laskea taajuuden erittäin helposti.
Merkintä! Oskillaattorin taajuus on yhtä suuri kuin lähtötaajuus vain yksipäisissä sovelluksissa. Push-pull-sovelluksissa lähtötaajuus on puolet oskillaattorin taajuudesta.
3. Dead-time Control Comparator
Kuollut aika tai yksinkertaisesti sanoa, että off-time-ohjaus tarjoaa vähimmäisen kuolleen tai off-ajan. Kuollun ajan vertailijan lähtö estää kytkentätransistoreita, kun tulon jännite on suurempi kuin oskillaattorin ramppijännite. Jännitteen kytkeminen DTC- nastaan voi asettaa ylimääräisen kuolleen ajan, mikä antaa ylimääräisen kuolleen ajan sen minimistä 3% - 100%, koska tulojännite vaihtelee 0-3 V. Yksinkertaisesti sanottuna voimme muuttaa lähtöaallon käyttöjaksoa säätämättä virhevahvistimia.
Merkintä! Sisäinen 110 mV: n siirtymä takaa vähintään 3%: n kuolleen ajan kuolleen ajan ohjaustulon ollessa maadoitettu.
4. Virhevahvistimet
Molemmat suuren vahvistuksen virhevahvistimet saavat esijännityksen VI-syöttökiskolta. Tämä sallii yhteismoodin tulojännitealueen –0,3 V - 2 V alle VI. Molemmat vahvistimet käyttäytyvät tyypillisesti yksipäisillä yksisyöttöisillä vahvistimilla, koska kukin lähtö on aktiivinen vain korkealla.
5. Lähtö-ohjaustulo
Lähdön ohjaustulo määrittää, toimivatko lähtötransistorit rinnakkain vai push-pull-tilassa. Kytkemällä lähtö-ohjaustappi, joka on nasta-13, maahan asetetaan lähtötransistorit rinnakkaiskäyttötilaan. Mutta liittämällä tämä nasta 5V-REF-nastaan, lähtötransistorit asetetaan työntövetotilaan.
6. Lähtötransistorit
IC: llä on kaksi sisäistä lähtötransistoria, jotka ovat avoimen kollektorin ja avoimen emitterin kokoonpanoissa, joiden avulla se voi hankkia tai upottaa enintään 200 mA: n virran.
Merkintä! Transistorien kyllästysjännite on alle 1,3 V tavallisessa emitterikokoonpanossa ja alle 2,5 V emitteri-seuraaja-konfiguraatiossa.
ominaisuudet
- Täydellinen PWM-virranhallintapiiri
- Ei-sitoutuneet lähdöt 200 mA: n pesuallalle tai lähdevirralle
- Ulostulon hallinta valitsee yhden pääty- tai työntövetotoiminnon
- Sisäinen piiri estää kaksoispulssin kummassakin lähdössä
- Muuttuva kuollut aika tarjoaa hallinnan kokonaisalueelle
- Sisäinen säädin tarjoaa vakaan 5 voltin
- Viitehuolto 5%: n toleranssilla
- Piiriarkkitehtuuri mahdollistaa helpon synkronoinnin
Merkintä! Suurin osa sisäisestä kaaviosta ja toimintojen kuvauksesta on otettu lomakkeesta ja sitä on muutettu jossain määrin paremman ymmärtämisen vuoksi.
Tarvittavat komponentit
Sl. Ei |
Osat |
Tyyppi |
Määrä |
1 |
TL494 |
IC |
1 |
2 |
IRFZ44N |
Mosfet |
2 |
3 |
Ruuviliitin |
Ruuviliitin 5mmx2 |
1 |
4 |
Ruuviliitin |
Ruuviliitin 5mmx3 |
1 |
5 |
0,1 uF |
Kondensaattori |
1 |
6 |
50 kt, 1% |
Vastus |
2 |
7 |
560R |
Vastus |
2 |
8 |
10 kt, 1% |
Vastus |
2 |
9 |
150 kt, 1% |
Vastus |
1 |
10 |
Verhottu lauta |
Yleinen 50x50mm |
1 |
11 |
Virtalähteen jäähdytyselementti |
Yleinen |
1 |
TL494-invertteripiirikaavio
TL494CN-invertteripiirirakenne
Tätä esittelyä varten piiri on rakennettu kotitekoiselle piirilevylle kaavamaisen ja piirilevyn suunnittelutiedostojen avulla. Huomaa, että jos muuntajan lähtöön on kytketty suuri kuormitus, valtava määrä virtaa virtaa piirilevyn jälkien läpi, ja on mahdollista, että jäljet palavat. Joten PCB-jälkien palamisen estämiseksi olen sisällyttänyt joitain hyppääjiä, jotka auttavat lisäämään nykyistä virtausta.
Laskelmat
Tälle TL494: tä käyttävälle invertteripiirille ei ole paljon teoreettisia laskelmia. Mutta on joitain käytännön laskelmia, jotka teemme piiriosan testauksessa.
Oskillaattorin taajuuden laskemiseksi voidaan käyttää seuraavaa kaavaa.
Fosc = 1 / (RT * CT)
Merkintä! Yksinkertaisuuden vuoksi annetaan taulukkolaskenta , jolla voit helposti laskea oskillaattorin taajuuden.
Testaus TL494 PWM -invertteripiirille
Piirin testaamiseksi käytetään seuraavaa asetusta.
- 12 V: n lyijyakku.
- Muuntaja, jossa on 6-0-6 hana ja 12-0-12 hana
- 100 W: n hehkulamppu kuormana
- Meco 108B + TRMS yleismittari
- Meco 450B + TRMS yleismittari
- Hantek 6022BE -oskilloskooppi
- Ja testi-PCB, johon olen liittänyt oskilloskooppianturit.
MOSFET-tulo
TL494-sirun perustamisen jälkeen olen mitannut PWM-sisääntulosignaalin MOSFET-portille, kuten alla olevasta kuvasta näet.
Muuntajan lähtöaaltomuoto ilman kuormaa (olen liittänyt toisen toissijaisen muuntajan lähtöaaltomuodon mittaamiseen)
Kuten yllä olevasta kuvasta näet, järjestelmä vetää noin 12,97 W: n ympäri ilman kuormitusta.
Joten kahdesta yllä olevasta kuvasta voimme helposti laskea taajuusmuuttajan tehokkuuden erittäin helposti.
Hyötysuhde on noin 65%
Mikä ei ole huono, mutta ei myöskään ole hyvä.
Joten kuten näet, lähtöjännite putoaa puoleen siitä, mitä kaupallinen AC-verkkojännite.
Onneksi käyttämäni muuntaja sisältää 6-0-6-nauhoituksen 12-0-12-teipin rinnalla.
Joten ajattelin, miksi ei käyttää 6-0-6-nauhoitusta lisäämään lähtöjännitettä.
Kuten yllä olevasta kuvasta näet, virrankulutus ilman kuormaa on 12,536 W
Muuntajan lähtöjännite on nyt tappavalla tasolla
Varoitus! Ole erityisen varovainen työskennellessäsi suurilla jännitteillä. Tämä jännitteen määrä voi varmasti tappaa sinut.
Jälleen Syötä virrankulutus, kun 100 W: n polttimo on kytketty kuormana
Tässä vaiheessa yleismittarini terävät koettimet eivät olleet riittäviä kulkemaan 10,23 ampeeria virtaa, joten olen päättänyt laittaa 1,5 neliömetriä johtoa suoraan yleismittarin liittimiin.
Syöttötehonkulutus oli 121,94 wattia
Jälleen lähtötehonkulutus, kun 100 W: n polttimo on kytketty kuormana
Kuorman kuluttama lähtöteho oli 80,70 W. Kuten näette, hehkulamppu hehkui erittäin kirkkaasti, ja siksi panin sen pöydän viereen.
Joten jälleen, jos laskemme hyötysuhteen, se on noin 67%
Ja nyt miljoonan dollarin kysymys on edelleen
Miksi EI tekisi muokattua neliöaaltotaajuuspiiriä DIY-projektina?
Nyt kun olet tarkastellut yllä olevia tuloksia, sinun täytyy ajatella, että tämä piiri on tarpeeksi hyvä, eikö?
Sallikaa minun kertoa teille, että tämä ei todellakaan ole lainkaan, koska
Ensinnäkin hyötysuhde on todella huono.
Riippuen kuorman, lähtöjännite, lähtötaajuus, ja muoto aallon muutoksia ei ole palautetta taajuuskompensointi ja ei LC-suodattimen lähtö puhdas asioita.
Tällä hetkellä en pysty mittaamaan lähtöpiikkejä, koska piikit tappavat oskilloskoopin ja siihen liitetyn kannettavan tietokoneen. Ja anna minun kertoa teille, että muuntaja tuottaa varmasti valtavia piikkejä, jotka tunnen katsomalla Afrotechmods-videota. Tämä tarkoittaa, että taajuusmuuttajan lähdön liittäminen 6-0-6 V -liittimeen oli saavuttamassa yli 1000 V: n huippu-huippujännitteen ja se on hengenvaarallinen.
Nyt vain ajatella käynnistystä CFL lamppu, matkapuhelimen laturi, tai 10W lamppu tällä invertteri, se tulee välittömästi räjäyttää.
Monissa Internetissä löytämissäni malleissa on suurjännitekondensaattori lähtöön kuormana, mikä vähentää jännitepiikkejä, mutta se ei myöskään toimi. Koska 1000 V: n piikit voivat välittömästi puhaltaa kondensaattorit. Jos liität sen kannettavan laturiin tai SMPS-piiriin, sisällä oleva metallioksidivaristori (MOV) räjähtää heti.
Ja sen kanssa voin jatkaa ja jatkaa haittojen kanssa koko päivän.
Tästä syystä en suosittele tämän tyyppisten piirien rakentamista ja käyttöä, koska ne ovat epäluotettavia, suojaamattomia ja voivat vahingoittaa sinua hyväksi. Vaikka aiemmin rakennamme invertterin, joka ei myöskään ole tarpeeksi hyvä käytännön sovelluksiin. Sen sijaan käsken sinua käyttämään vähän rahaa ja ostamaan kaupallisen taajuusmuuttajan, jolla on paljon suojaominaisuuksia.
Lisäparannus
Ainoa parannus, joka tähän piiriin voidaan tehdä, on heittää se kokonaan pois ja muokata sitä tekniikalla nimeltä SPWM (sinipulssin leveyden modulointi) ja lisätä asianmukainen takaisinkytkentätaajuuden kompensointi ja oikosulkusuojaus ja paljon muuta. Mutta se on toisen projektin aihe, joka on tulossa muuten pian.
TL494-invertteripiirin sovellukset
Kun olet lukenut kaiken tämän, jos ajattelet sovelluksia, kerron sinulle hätätilanteissa, sitä voidaan käyttää lataamaan puhelimesi kannettava tietokone ja muita asioita.
Toivottavasti pidit tästä artikkelista ja opit jotain uutta. Jatka lukemista, jatka oppimista, jatka rakentamista, ja näen sinut seuraavassa projektissa.