6 bästa IC 555-inverterarkretsar utforskade

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





De 6 unika designerna nedan förklarar oss hur en vanlig enstaka IC 555-stabil multivibrator kan användas effektivt gör en växelriktare utan att involvera komplexa etapper.

IC 555 är utan tvekan en mångsidig IC som har många applikationer i den elektroniska världen. Men när det gäller växelriktare blir IC 555 idealisk för den.



I det här inlägget kommer vi att diskutera 5 enastående IC 555-inverterarkretsar, från en enkel fyrkantig variant till något mer avancerade SPWM-sinusvågkonstruktioner och slutligen en fullfjädrad ferritkärnbaserad DC till DC-pwm-inverterarkrets. Låt oss börja.

Idén begärdes av Mr. ningrat_edan.



Grunddesignen

Med hänvisning till det visade diagrammet, en singel IC 555 kan ses konfigurerad i sitt standardläge , vari dess stift nr 3 används som oscillatorkälla för implementering av inverterarfunktionen.

enkel center IC 555 växelriktarkrets

OBS: Byt ut 1 nF kondensatorn med en 0,47 uF kondensator för att optimera 50 Hz vid utgången . Det kan vara ett polärt eller ett icke-polärt .

Hur det fungerar

Arbetet med denna IC 555-inverterarkrets kan förstås med följande stegvisa analys:

IC 555 är konfigurerad i ett stabilt multivibratormod, vilket gör det möjligt för dess stift nr 3 att växla kontinuerliga höga / låga pulser med en viss frekvens. Denna frekvens beror på värdena på motstånden och kondensatorn över dess stift nr 7, stift nr 6, 2 etc.

Stift nr 3 på IC 555 genererar den erforderliga 50 Hz- eller 60 Hz-frekvensen för MOSFET.

Som vi vet måste MOSFET-enheterna här köras växelvis för att möjliggöra en push-pull-svängning på den bifogade transformatorns kranlindning.

Därför kan inte båda MOSFET-grindarna anslutas till stift nr 3 på IC. Om vi ​​gör detta skulle båda MOSFET: erna leda samtidigt och orsaka att båda primärlindningarna växlade tillsammans. Detta skulle orsaka två antifassignaler inducerade vid sekundärvägen och orsaka en kortslutning av utgången AC och det skulle finnas ett netto noll AC vid utgången och uppvärmning av transformatorn.

För att undvika denna situation måste de två MOSFET-enheterna drivas växelvis i tandem.

Funktionen för BC547

För att säkerställa att MOSFET växlar växelvis med 50 Hz frekvens från stift nr 3 på IC 555, introducerar vi ett BC547-steg för att invertera stift nr 3-utgången över dess samlare.

Genom att göra detta möjliggör vi stift # 3-pulsen effektivt för att skapa motsatta +/- frekvenser, en vid stift # 3 och den andra vid samlaren av BC547.

Med detta arrangemang fungerar en MOSFET-grind från stift nr 3, medan den andra MOSFET fungerar från samlaren på BC547.

Detta betyder att när MOSFET vid stift nr 3 är PÅ, är MOSFET vid BC547-samlaren AV och vice versa.

Detta gör det möjligt för MOSFETs att växla växelvis för den nödvändiga push-pull-omkopplaren.

Hur transformatorn fungerar

De transformatorns arbete i denna IC 555 växelriktarkrets kan läras av följande förklaring:

När MOSFET: erna växlar växlar den aktuella halvlindningen med den höga strömmen från batteriet.

Svaret gör det möjligt för transformatorn att generera en push-pull-omkoppling över dess mittkranlindning. Effekten av detta medför att den erforderliga 50 Hz växelströmmen eller 220 V AC induceras över dess sekundära lindning

Under ON-perioderna lagrar respektive lindning energi i form av elektromagnetisk energi. När MOSFET-enheterna är avstängda slår den aktuella lindningen tillbaka sin lagrade energi på sekundärlindningen och inducerar 220V- eller 120V-cykeln på transformatorns utgångssida.

Detta händer omväxlande för de två primärlindningarna som orsakar en växlande 220V / 120V nätspänning att utvecklas på sekundärsidan.

Vikten av omvänd skyddsdioder

Denna typ av mittkranstopologi har en nackdel. När den primära halvlindningen kastar motsatt EMF utsätts detta också för MOSFET-avlopps- / källanslutningarna.

Detta kan ha en förödande effekt på MOSFET om omvänd skyddsdioder ingår inte över transformatorns primära sida. Men inklusive dessa dioder betyder också dyrbar energi som shuntas till marken, vilket får växelriktaren att arbeta med lägre effektivitet.

Tekniska specifikationer:

  • Uteffekt : Obegränsad, kan vara mellan 100 watt och 5000 watt
  • Transformator : Enligt önskemål kommer Wattage att vara enligt kraven för effekteffekt
  • Batteri : 12V och Ah-klassificeringen bör vara 10 gånger mer än den ström som valts för transformatorn.
  • Vågform : Fyrkantig våg
  • Frekvens : 50 Hz eller 60 Hz enligt landskoden.
  • Utspänning : 220V eller 120V enligt landskod

Hur man beräknar IC 555-frekvens

Frekvensen av IC 555 astabel oscillatorkrets bestäms i grunden av ett RC-nätverk (motstånd, kondensator) konfigurerat över dess stift nr 7, stift nr 2/6 och jord.

När IC 555 appliceras som en inverterarkrets beräknas värdena för dessa motstånd och kondensatorn så att stift nr 3 på IC producerar en frekvens av antingen omkring 50Hz eller 60 Hz. 50 Hz är standardvärdet som är kompatibelt för 220V växelströmsutgång medan 60Hz rekommenderas för 120V växelströmsutgångar.

Formeln för beräkning av RC-värden i en IC 555-krets visas nedan:

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

Där F är den avsedda frekvensutgången är R1 motståndet som är anslutet mellan stift nr 7 och jord i kretsen, medan R2 är motståndet mellan stift nr 7 och stift nr 6/2 på IC. C är kondensatorn som finns mellan stift nr 6/2 och jord.

Kom ihåg F kommer att vara i Farads, F kommer att vara i Hertz, R kommer att vara i Ohms, och C kommer att vara i microFarads (μF)

Videoklipp:

Vågformsbild:

IC 555-omformarens vågformsbild

Använda BJT istället för MOSFET

I ovanstående diagram studerade vi en MOSFET-baserad växelriktare med mittkranstransformator. Designen använde fyra transistorer i alla som verkar vara lite långa och mindre kostnadseffektiva.

För hobbyister som kanske är intresserade av att bygga en IC 555-växelriktare med ett par kraftfulla BJT: er kommer följande krets att vara mycket användbar:

IC 555 inverterkrets med bara två transistorer

OBS: Transistorerna visas felaktigt som TIP147, som faktiskt är TIP142


UPPDATERING : Visste du att du kunde skapa en cool modifierad sinusomvandlare helt enkelt genom att kombinera en IC 555 med IC 4017, se andra diagrammet från denna artikel : Rekommenderas för alla hängivna inverterare


2) IC 555 Full Bridge Inverter Circuit

Idén som presenteras nedan kan betraktas som den enklaste IC 555-baserade fullbro-inverterarkretsen som inte bara är enkelt och billigt att bygga men är också betydligt kraftfull. Omvandlarens effekt kan ökas till alla rimliga gränser och på lämpligt sätt modifiera antalet mosfetter vid utgångssteget.

Hur det fungerar

Kretsen för en förklarad enklaste fullbryggaromformare kräver en enda IC 555, ett par mosfetter och en krafttransformator som de bästa ingredienserna.

Som visas i figuren har IC 555 kopplats som vanligt i en astabel multivibratorform. Motstånden R1 och R2 bestämmer växelriktarens arbetscykel.

R1 och R2 måste justeras och beräknas exakt för att få en arbetscykel på 50%, annars kan växelriktarens utgång generera ojämn vågform, vilket kan leda till en obalanserad växelström, vilket är farligt för apparaterna och även mosfetterna tenderar att spridas ojämnt och ge upphov till flera problem i kretsen.

Värdet på C1 måste väljas så att utgångsfrekvensen blir cirka 50 Hz för 220V-specifikationer och 60 Hz för 120V-specifikationer.

Mosfeterna kan vara alla kraftmofeter, som kan hantera enorma strömmar, kan vara upp till 10 ampere eller mer.

Här sedan driften är en hel bro typ utan några fullbrygga IC: er, är två batterier införlivade istället för ett för att leverera markpotentialen för transformatorn och för att göra transformatorn sekundärlindning lyhörd för både positiva och negativa cykler från mosfetoperationerna.

Idén har designats av mig, men den har ännu inte testats praktiskt taget så vänligt ta hänsyn till denna fråga när du gör den.

Förmodligen borde växelriktaren kunna hantera upp till 200 watt enkelt med stor effektivitet.

Utgången kommer att vara en fyrkantig vågtyp.

IC 555 fullbro-omformare med 2 batterier

Dellista

  • R1 och R2 = Se text,
  • C1 = Se text,
  • C2 = 0,01uF
  • R3 = 470 ohm, 1 watt,
  • R4, R5 = 100 ohm,
  • D1, D2 = 1N4148
  • Mosfets = se text.
  • Z1 = 5.1V 1 watts zenerdiod.
  • Transformator = Asper-effektbehov,
  • B1, B2 = två 12 volt batterier, AH är enligt önskemål.
  • IC1 = 555

3) Ren Sinewave SPWM IC 555 inverterkrets

Den föreslagna IC 555 baserade ren sinusvåg växelriktarkrets genererar PWM-pulser med exakt avstånd som imiterar en sinusvåg mycket nära och kan således betraktas lika bra som dess design av sinusvågräknardelen.

Här använder vi två steg för att skapa de nödvändiga PWM-pulserna, steget som omfattar IC: erna 741 och det andra som omfattar IC 555. Låt oss lära oss hela konceptet i detaljer.

Hur kretsfunktionerna fungerar - PWM-scenen

opamp TL072-baserad fyrkantsvåg och triangelvågmodulationsgenerator för IC 555

Kretsschemat kan förstås med följande punkter:

De två opamperna är i grunden anordnade för att generera de erforderliga provkällspänningarna för IC 555.
Paret av utgångar från detta stadium ansvarar för genereringen av fyrkantiga vågor och triangulära vågor.

Det andra steget som faktiskt är hjärtat i kretsen består av IC 555 . Här är IC ansluten i ett monostabilt läge med fyrkantiga vågor från opampsteget applicerat på dess utlösarstift # 2 och de triangulära vågorna som appliceras på dess styrspänningsstift # 5.

Fyrkantvågsingången utlöser den monostabila att generera en kedja av pulser vid utgången där den triangulära signalen modulerar bredden på denna utgående fyrkantvågspulser.

Utgången från IC 555 följer nu 'instruktionerna' från opampsteget och optimerar dess utgång som svar på de två ingångssignalerna och producerar sinusekvivalenta PWM-pulser.

Nu är det bara att lämpligt mata PWM-pulserna till utgångsstegen för en inverter som består av utgångsenheterna, transformatorn och batteriet.

Integrering av PWM med Output Stage

Effekttransistor och transformatorsteg för sinusvåg IC 555 inverterarkrets

Ovanstående PWM-utgång appliceras på utgångssteget som visas i figuren.

Transistorerna T1 och T2 tar emot PWM-pulserna vid sin bas och växlar batterispänningen till transformatorlindningen i enlighet med arbetscyklerna för den PWM-optimerade vågformen.

De andra två transistorerna ser till att ledningen av T1 och T2 sker i tandem, det vill säga växelvis så att utgången o från transformatorn genererar en komplett växelströmscykel med de två halvorna av PWM-pulserna.

Waveform-bilder:

IC 555 sinusvågsomformarens vågform

(Courtesy: Mr. Robin Peter)

Se också detta 500 VA modifierad sinusvågsdesign , utvecklad av mig.

Dellista för ovanstående IC 555 ren sinusvågsomformarkrets

  • R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
  • R7 = 8K2,
  • R11, R14, R15, R16 = 1K,
  • R12, R13 = 33 ohm 5 watt,
  • R4 = 1M förinställd,
  • R5 = 150 K förinställd,
  • R6 = 1K5
  • C1 = 0,1 uF,
  • C2 = 100 pF,
  • IC1 = TL 072,
  • IC2 = 555,
  • T1, T2 = BDY29,
  • T5, T6 = TYP 127,
  • T3, T4 = TIP122
  • Transformator = 12 - 0 - 12 V, 200 watt,
  • Batteri = 12 volt, 100 AH.
  • IC 555 Pinout
IC 555 pinout-detaljer

IC TL072 Pinout-detaljer

IC TL072 pinout-detaljer

SPWM-vågform står för sinusvågpulsbreddsmodulationsvågform och detta tillämpas i den diskuterade SPWM-inverterarkretsen med några få 555 IC och en enda opamp.

4) En annan Sinus-version med IC 555

I ett av mina tidigare inlägg lärde vi oss hur man bygger en SPWM-generatorkrets med en opamp och två triangelvågsingångar, i det här inlägget använder vi samma koncept för att generera SPWM: er och lär oss också metoden för att tillämpa den i en IC 555-baserad växelriktarkrets.

IC 555 sinusvåg PWM-inverterarkrets

Använd IC 555 för växelriktaren

Diagrammet ovan visar hela utformningen av den föreslagna SPWM-inverterarkretsen med användning av IC 555, där centrum IC 555 och tillhörande BJT / mosfet-steg bildar en grundläggande fyrkantvågsomvandlare-krets.

Vårt mål är att hugga dessa 50Hz fyrkantiga vågor i önskad SPWM-vågform med hjälp av en opamp-baserad krets.

Därför konfigurerar vi därför ett enkelt opamp-komparatorsteg med hjälp av IC 741, som visas i det nedre avsnittet av diagrammet.

Som redan diskuterats i vår tidigare SPWM-artikel behöver denna opamp ett par triangelvågkällor över sina två ingångar i form av en snabb triangelvåg på stift nr 3 (icke-inverterande ingång) och en mycket långsammare triangelvåg vid dess stift # 2 (inverterande ingång).

Använda IC 741 för SPWM

Vi uppnår ovanstående genom att använda en annan IC 555-stabil krets som kan ses längst till vänster i diagrammet och använda den för att skapa de nödvändiga snabba triangelvågorna, som sedan appliceras på stift nr 3 i IC 741.

För de långsamma triangelvågorna extraherar vi enkelt samma från centrum IC 555 som är inställd på 50% arbetscykel och dess tidskondensator C justeras på lämpligt sätt för att få en 50Hz-frekvens på sin stift # 3.

Att härleda de långsamma triangelvågorna från 50Hz / 50% -källan säkerställer att huggningen av SPWM: erna över buffert-BJT: erna är perfekt synkroniserade med mosfetledande joner, och detta i sin tur säkerställer att var och en av fyrkantvågorna är perfekt 'huggen' per genererad SPWM från opamp-utgången.

Ovanstående beskrivning förklarar tydligt hur man skapar en enkel SPWM-inverterkrets med hjälp av IC 555 och IC 741, om du har några relaterade frågor är du välkommen att använda nedanstående kommentarruta för snabba svar.

5) Transformatorlös IC 555-omformare

Designen som visas nedan visar en enkel men ändå mycket effektiv 4 MOSFET n-kanal fullbrygga IC 555-inverterarkrets.

12 V DC från batteriet omvandlas först till 310 V DC genom en färdig DC till AC-omvandlarmodul.

Denna 310 VDC appliceras på MOSFET-bryggdrivrutinen för att konvertera den till en 220 V AC-utgång.

De 4 N-kanaliga MOSFET: erna startas på lämpligt sätt med hjälp av individuella dider, kondensatorer och BC547-nätverk.

Växlingen av hela bryggsektionen utförs av IC 555-oscillatorsteget. Frekvensen är cirka 50 Hz inställd av 50 k förinställning vid stift nr 7 i IC 555.

4-kanals fullbrygga IC 555-inverterarkrets

6) IC 555-omformare med automatisk Arduino-batteriladdare

I denna sjätte inverterkonstruktion använder vi en 4017-räknare och en ne555 timer Ic används för att generera en sinusvågs-pwm-signal för växelriktaren och en Arduino-baserad automatisk hög / låg batteriavstängning med larm.

Av: Ainsworth Lynch

Introduktion

I den här kretsen händer det faktiskt att 4017 matar ut en pwm-signal från 2 av sina 4 utgångar som sedan huggas upp och om rätt utfiltrering är på plats på transformatorns sekundära sida tar den formen eller är tillräckligt nära för att formen på en verklig sinusvågform.

Den första NE555 matar en signal till stift 14 i 4017 vilket är 4 gånger den önskade utgångsfrekvensen som du behöver eftersom 4017 växlar över sina 4 utgångar, med andra ord om du behöver 60Hz måste du mata 4 * 60Hz till stift 14 av 4017 IC som är 240Hz.

Den här kretsen har en överspänningsavstängningsfunktion, en spänningsavstängningsfunktion och en låg batterilarmfunktion, allt som görs av en mikrokontrollplattform som kallas Arduino och som behöver programmeras.

Programmet för Arduino är enkelt och har tillhandahållits i slutet av artikeln.

Om du känner att du inte kommer att kunna slutföra det här projektet med mikrokontrollen tillagd kan det utelämnas och kretsen fungerar på samma sätt.

Hur kretsarna fungerar

Denna IC 555-omformare med Arduino avstängningskrets för hög / låg batteri kan fungera från 12v, 24 och 48v till 48v, en lämplig version av spänningsregulator måste väljas och transformatorn måste också dimensioneras i enlighet därmed.

Arduino kan drivas med 7 till 12v eller till och med 5v från en usb men för en krets som den här skulle det vara bra att driva den från 12v för att inte ha något spänningsfall på de digitala utgångsstiften som används för att driva ett relä som slår på Ic i kretsen och även en summer för lågspänningsalarm.

Arduino kommer att användas för att läsa batterispänningar och det fungerar bara från 5V DC så en spänningsdelarkrets används. Jag använde en 100k och en 10k i min design och dessa värden ritas in i koden som är programmerad i Arduino-chipet så att du måste använda samma värden såvida du inte gjort modifiering av koden eller skriva en annan kod som kan göras eftersom Arduino är en öppen källkod plattform och dess billiga.

Arduino-kortet i denna design är också anslutet med en LCD-skärm 16 * 2 för att visa batterispänning.

Nedan visas schemat för kretsen.

Program för batteribeskrivning:

#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)
}

För mer information kan du gärna uttrycka dina frågor genom kommentarer.




Tidigare: GSM Fire SMS Alert Project Nästa: Hur man gör en transformatorlindande motkrets