Pure Sine Wave Inverter Circuit använder IC 4047

En mycket effektiv ren sinusvågsomvandlare kan göras med hjälp av IC 4047 och ett par IC 555 tillsammans med några andra passiva komponenter. Låt oss lära oss detaljerna nedan.

Circuit-konceptet

I föregående inlägg diskuterade vi huvudämnet specifikationer och datablad för IC 4047 där vi lärde oss hur IC kan konfigureras till en enkel växelriktarkrets utan att involvera någon extern oscillatorkrets.

I den här artikeln fortsätter vi designen lite framåt och lär oss hur den kan förbättras till en ren sinusvågsomformarkrets med ett par ytterligare ICs 555 tillsammans med den befintliga IC 4047.

IC 4047-sektionen förblir i stort sett densamma och är konfigurerad i sitt normala frikörande multivibratorläge med utgången utsträckt med mosfet / transformatorsteget för den nödvändiga 12V till växelströmskabeln.

Hur IC 4047 fungerar

IC 4047 genererar de vanliga fyrkantvågorna till de anslutna myggarna och skapar en nätuttag vid transformatorns sekundär, vilket också är i form av fyrkantvåg AC.

Integrationen av de två 555 IC till ovanstående steg förvandlar utgången till en ren sinusvåg AC. Följande förklaring avslöjar hemligheten bakom IC555 som fungerar för ovanstående.

Med hänvisning till den nedan visade IC 4047 rena sinusvågsinverterarkretsen (designad av mig) kan vi se två identiska IC 555-steg, varvid den vänstra sektionen fungerar som en strömstyrd sågtandgenerator medan den högra sidan är en strömstyrd PWM-generator .

Utlösningen av båda 555 IC: erna härrör från oscillatorutgången som är lätt tillgänglig över stift nr 13 i IC 4047. Denna frekvens skulle vara 100Hz om växelriktaren är avsedd för 50Hz-operationer och 120Hz för 60Hz-applikationer.

Använda IC 555 för PWM-generationen

Den vänstra 555-sektionen genererar en konstant sågtandvåg över dess kondensator som matas till den modulerande ingången till IC2 555 där denna sågtandssignal jämförs med högfrekvenssignalen från pin3 i IC1 555 vilket skapar den erforderliga rena sinusekvivalenten PWM vid pin # 3 av 555 IC2.

Ovanstående PWM appliceras direkt på mosfetsportarna. så att de fyrkantiga pulserna som här genereras genom pin10 / 11 i IC4047 hackas och 'huggas' enligt de tillämpade PWM: erna.

Den resulterande utgången till transformatorn får också en ren sinusvåg att trappas upp vid transformatorns nätspänning.

Formeln för beräkning av R1, C1 ges i den här artikeln som också berättar om detaljerna i IC 4047

För NE555 kan steg C väljas nära 1uF och R som 1K.

Antagen utgångsvågform

Mer information om hur man använder IC 555 för att generera PWM

En RMS-justering kan läggas till ovanstående design genom att införa ett potten spänningsdelningsnätverk över pin5 och triangelns källingång, som visas nedan, designen inkluderar också buffertransistorer för att förbättra mosfetbeteende

Ovanstående rena sinusinverterare design testades framgångsrikt av Mr. Arun Dev, som är en av de ivriga läsarna på denna blogg och en intensiv elektronisk hobbyist. Följande bilder som skickats av honom bevisar hans ansträngningar för detsamma.

Mer feedback

Inspirerande svar från Arun angående ovanstående IC 4047-omformarresultat:

Efter att ha avslutat denna krets var resultatet fantastiskt. Jag fick full effekt av 100 W-lampan. Kunde inte tro på mina ögon.

Den enda skillnaden jag hade gjort i denna design var att ersätta 180 K i andra 555 med en 220 K-kruka för att justera frekvenserna exakt.

Den här gången var resultatet fruktbart i alla avseenden ... När jag justerade potten kunde jag få ett icke störande, icke-flimrande full wattglöd i glödlampan, även 230/15 V-transformatorn ansluten eftersom belastningen gav en frekvens mellan 50 och 60 (säg 52 Hz).

Potten justerades försiktigt för att få en hög frekvens (säg 2 kHz) från stift nr 3 i andra ic 555. CD4047-sektionen var bättre kalibrerad för att få 52 Hz vid de två utgångarna ....

Jag står också inför ett enkelt problem. Jag har använt IRF3205-mosfetter i utgångsstadiet. Jag glömde att ansluta säkerhetsdioderna över avloppsterminalerna på varje mosfet ...

Så när jag hade försökt ansluta en annan last (säg bordsfläkt) parallellt med den angivna belastningen (100 W glödlampa), minskade glödet på glödlampan också fläktens hastighet lite och en av MOSFET blåste på grund av frånvaron av dioden.

Ovanstående 4047-sinusomvandlare krets prövades också framgångsrikt av Daniel Adusie (biannz), som är en regelbunden besökare på denna blogg, och en hårt arbetande elektronisk entusiast. Här är bilderna som skickats av honom som verifierar resultaten:

Sawtooth Waveform Oscilloscope Output

Belyser en 100 W-testlampa

Följande bilder visar de modifierade vågformerna vid transformatorns utgång, som fångats av Daniel Adusie efter anslutning av en 0.22uF / 400V kondensator och en lämplig belastning.

Vågformerna är något trapesformade och är mycket bättre än en fyrkantig våg som tydligt visar de imponerande effekterna av PWM-bearbetningen som skapats av IC555-stadierna.

Vågformerna kan troligen utjämnas ytterligare genom att lägga till en induktor tillsammans med kondensatorn.

Visar en nära Sinewave Oscilloscope Trace efter PWM Filtration

Intressant feedback från Johnson, Isaac, som är en av de hängivna läsarna på den här bloggen:

God dag
I ditt inlägg, Pure Sine Wave Inverter med 4047, i det andra I.c-steget (ic.1) använde du 100 ohm motstånd mellan stift 7 och 6.,
Är det rätt? Jag brukar tro att en otrolig multivibrator med 555-stifts konfiguration borde ha 100 ohm mellan stift 7 och 6. Dessutom ska 180k-variabeln mellan stift 8 (+) och stift 7. Kontrollera stiftanslutningen och korrigera mig. Eftersom det oscillerar ibland och ibland inte också. Tack,
Isaac Johnson

Lösa kretsproblemet:

Enligt min åsikt, för ett bättre svar kan du försöka ansluta ytterligare 1k motstånd över 100 ohm yttre ände och pin6 / 2 av IC1

Johnson:

Tack så mycket för ditt svar. Jag konstruerade faktiskt växelriktaren du gav i din blogg och det fungerade.

Även om jag inte har ett oscilloskop för att observera utgångsvågformen MEN jag slår vad om att läsarna är bra för att den drivte en lysrörslampa där någon modifierad eller PWM-växelriktare inte kan slå på.

Se bilden herr. Men min utmaning nu är när jag lägger till belastning, flimrar produktionen ibland. Men jag är glad att det är en sinusvåg.

Ett enklare alternativ

Följande koncept diskuterar en ganska enklare metod för att modifiera en vanlig fyrkantvågsinverterare med användning av IC 4047 till en sinusvågsomvandlare genom PWM-teknik. Idén begärdes av Philip

Tekniska specifikationer

Jag hoppas att jag inte kommer att bli besvärad, men jag behöver lite råd med en PWM-styrd modifierad sinusvågsomformare som jag designar så jag vill söka din expertutlåtande.

Denna enkla design är preliminär, jag har inte implementerat den ännu men jag skulle vilja att du tittar på den och berättar vad du tycker.

Jag vill också att du ska svara på några frågor som jag inte har kunnat hitta svar på.

Jag har tagit mig friheten att bifoga en bild av ett kvasi-blockdiagram över min preliminära design för din övervägande.

Snälla hjälp mig. I diagrammet visas IC CD4047 i växelriktaren ansvarar för att generera fyrkantvågspulser vid 50Hz som kommer att användas för att växla på MOSFETS Q1 och Q2.

PWM-kretsen kommer att baseras på IC NE555 och dess utgång kommer att appliceras på grinden till Q3 så att Q3 kommer att tillhandahålla PWM. Förutom detta har jag två frågor.

Först kan jag använda fyrkantiga vågor för PWM-pulserna? För det andra, vad är förhållandet mellan PWM-frekvens och matningsfrekvens? Vilken PWM-frekvens ska jag använda för en 50Hz inverterutgång?

Jag hoppas att den här designen är genomförbar, jag tycker att den är genomförbar, men jag vill ha ditt expertutlåtande innan jag förbinder mig knappa resurser för att implementera designen.

Ser fram emot att höra från er sir!

Med vänliga hälsningar, Philip

Lösa kretsförfrågan

Konfigurationen som visas i den andra figuren skulle fungera men bara om mittkranen PWM-mosfet ersätts med en p-kanal mosfet .

PWM-avsnittet bör byggas enligt förklaringen i den här artikeln:

PWM omvandlar de plana fyrkantiga vågorna till en modifierad fyrkantvåg genom att hugga dem i mindre beräknade sektioner så att den totala RMS för vågformen blir så nära en faktisk sinusmotsvarighet som möjligt, men ändå bibehåller toppnivån lika med den faktiska fyrkantvågsingången. . Konceptet kan läras in i detaljer här:

Ovanstående transformation hjälper emellertid inte till att eliminera övertonerna.

PWM-frekvensen kommer alltid att vara i form av hackade fyrkantiga vågor.

PWM-frekvensen är oväsentlig och kan ha vilket högt värde som helst, företrädesvis i kHz.