3 개의 최고의 트랜스포머리스 인버터 회로

이름에서 알 수 있듯이 인덕터 나 변압기에 의존하지 않고 DC 입력을 AC로 변환하는 인버터 회로를 변압기없는 인버터라고합니다.

인덕터 기반 변압기가 사용되지 않기 때문에 입력 DC는 일반적으로 인버터 출력에서 ​​생성 된 AC의 피크 값과 동일합니다.

이 게시물은 변압기를 사용하지 않고 풀 브리지 IC 네트워크와 SPWM 생성기 회로를 사용하여 작동하도록 설계된 3 개의 인버터 회로를 이해하는 데 도움이됩니다.

IC 4047을 사용하는 트랜스포머리스 인버터

아마도 가장 단순한 형태 인 H-Bridge 토폴로지부터 시작하겠습니다. 그러나 기술적으로 이상적인 것은 아니며 p / n 채널 MOSFET을 사용하여 설계 되었기 때문에 권장되지 않습니다. P 채널 MOSFET은 하이 사이드 MOSFET으로 사용되며 n 채널은 로우 사이드로 사용됩니다.

p 채널 MOSFET이 높은 쪽에서 사용되기 때문에 부트 스트랩 불필요하게되고 이것은 디자인을 많이 단순화합니다. 이는 또한이 설계가 특수 드라이버 IC에 의존 할 필요가 없음을 의미합니다.

디자인이 멋지고 매력적으로 보이지만 몇 가지 근본적인 단점 . 이것이 바로이 토폴로지가 전문 및 상업 단위에서 사용되지 않는 이유입니다.

즉, 올바르게 구축되면 저주파 응용 프로그램의 목적에 부합 할 수 있습니다.

다음은 IC 4047을 불안정한 토템 폴 주파수 생성기로 사용하는 완전한 회로입니다.

부품 목록

모든 저항은 1/4 와트 5 %입니다.

• R1 = 56k
• C1 = 0.1uF / PPC
• IC 핀 10/11 저항 = 330 ohms-2nos
• MOSFET 게이트 저항기 = 100k-2nos
• 광 커플러 = 4N25-2 nos
• 상위 P 채널 MOSFET = FQP4P40-2nos
• 낮은 N 채널 MOSFET = IRF740 = 2nos
• 제너 다이오드 = 12V, 1/2 와트-2 nos

다음 아이디어도 h 브리지 회로이지만 권장되는 n 채널 MOSFET을 사용합니다. 회로는 Ralph Wiechert 씨가 요청했습니다.

주요 사양

미주리 주 세인트루이스에서 인사드립니다.
협력 할 의향이 있습니까? 인버터 프로젝트 ? 원하는 경우 디자인 및 / 또는 시간에 대해 지불하겠습니다.

저는 2012 년과 2013 년 프리우스가 있고 어머니는 2007 년 프리우스가 있습니다. Prius는 200VDC (공칭) 고전압 배터리 팩이 있다는 점에서 독특합니다. 과거에 Prius 소유자는 기본 전압을 출력하고 도구 및 기기를 실행하기 위해 기성품 인버터로이 배터리 팩을 활용했습니다. (여기 미국에서는 60Hz, 120 및 240VAC, 아시다시피). 문제는 그 인버터가 더 이상 만들어지지 않았지만 Prius는 여전히 존재한다는 것입니다.

다음은 이러한 목적으로 과거에 사용 된 몇 가지 인버터입니다.

1) PWRI2000S240VDC (첨부 참조) 더 이상 제조되지 않습니다!

2) Emerson Liebert Upstation S (실제로는 UPS이지만 192VDC 공칭 배터리 팩을 제거합니다.) (첨부 참조) 더 이상 제조되지 않습니다!

이상적으로는 3000W 연속 인버터, 순수 사인파, 출력 60Hz, 120VAC (가능한 경우 240VAC 분할 위상 포함) 및 무 변압기를 설계하려고합니다. 아마도 4000-5000W 피크 일 것입니다. 입력 : 180-240 VDC. 꽤 위시리스트입니다.

저는 회로를 구축하고 Picaxe 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍 한 경험이있는 기계 엔지니어입니다. 처음부터 회로를 설계 한 경험이 많지 않습니다. 나는 필요한 경우 기꺼이 시도하고 실패 할 것입니다!

디자인

이 블로그에서 나는 이미 100 가지 인버터 설계 및 개념 , 위의 요청은 기존 디자인 중 하나를 수정하여 쉽게 수행 할 수 있으며 주어진 응용 프로그램에 대해 시도했습니다.

트랜스포머가없는 설계의 경우 구현을 위해 몇 가지 기본 사항이 포함되어야합니다. 1) 인버터는 풀 브리지 드라이버를 사용하는 풀 브리지 인버터 여야하며 2) 공급 된 입력 DC 공급은 필요한 출력 피크 전압과 같아야합니다. 수평.

위의 두 가지 요소를 통합하여 기본 3000W 인버터 설계를 다음 다이어그램에서 확인할 수 있습니다. 순수 사인파 출력 파형 특색.

인버터의 기능 세부 사항은 다음 사항을 통해 이해할 수 있습니다.

기본 또는 표준 풀 브리지 인버터 구성 풀 브리지 드라이버 IC IRS2453 및 관련 MOSFET 네트워크로 구성됩니다.

인버터 주파수 계산

이 단계의 기능은 Rt / Ct 네트워크의 값에 의해 결정된 주어진 주파수 속도에서 MOSFET 사이에 연결된 부하를 진동시키는 것입니다.

이러한 타이밍 RC 구성 요소의 값은 다음 공식으로 설정할 수 있습니다. f = 1 / 1.453 x Rt x Ct 여기서 Rt는 옴 단위이고 Ct는 패럿입니다. 지정된 120V 출력을 보완하기 위해 60Hz를 달성하도록 설정해야합니다. 또는 220V 사양의 경우 50Hz로 변경할 수 있습니다.

이것은 또한 디지털 주파수 미터로 주파수 범위를 평가하여 실제 시행 착오를 통해 달성 될 수도 있습니다.

순수한 사인파 결과를 얻기 위해 로우 사이드 MOSFET 게이트는 해당 IC 피드에서 분리되고 SPWM 입력을 통해 작동하도록 구성된 BJT 버퍼 단계를 통해 동일하게 적용됩니다.

SPWM 생성

사인파 펄스 폭 변조를 나타내는 SPWM은 opamp IC 주변에 구성 그리고 단일 IC 555 PWM 생성기.

IC 555가 PWM으로 구성되어 있지만 핀 # 3의 PWM 출력은 사용되지 않으며, 타이밍 커패시터에서 생성 된 삼각파가 SPWM 조각에 사용됩니다. 여기서 삼각파 샘플 중 하나는 주파수가 훨씬 느리고 메인 IC의 주파수와 동기화되어야하며 다른 하나는 더 빠른 삼각파 여야하며, 그 주파수는 기본적으로 SPWM이 가질 수있는 기둥 수를 결정합니다.

opamp는 비교기처럼 구성되며 필요한 SPWM을 처리하기 위해 삼각파 샘플이 공급됩니다. 메인 IC IRS2453의 Ct 핀아웃에서 느린 삼각파 하나를 추출합니다.

처리는 입력 핀아웃에서 두 개의 삼각파를 비교하여 opamp IC에 의해 수행되며 생성 된 SPWM은 BJT 버퍼 스테이지의베이스에 적용됩니다.

BJT 버퍼는 SPWM 펄스에 따라 전환되고 로우 사이드 MOSFET도 동일한 패턴으로 전환되는지 확인합니다.

위의 스위칭은 AC 주파수 파형의 두 사이클에 대해 출력 AC도 SPWM 패턴으로 스위칭 할 수 있도록합니다.

mosfets 선택

3kva 트랜스포머리스 인버터가 지정되었으므로 MOSFET은이 부하를 처리하기 위해 적절한 정격을 지정해야합니다.

다이어그램에 표시된 MOSFET 번호 2SK 4124는 최대 2kva를 처리하도록 평가되어 있기 때문에 실제로 3kva 부하를 견딜 수 없습니다.

인터넷에 대한 몇 가지 연구를 통해 MOSFET을 찾을 수 있습니다. IRFB4137PBF-ND 300V / 38amps의 방대한 전력 정격으로 인해 3kva 부하에서 작동하는 데 적합합니다.

변압기가없는 3kva 인버터이기 때문에 변압기를 선택하는 문제가 제거되지만 배터리는 적당히 충전 된 상태에서 최소 160V, 완전히 충전 된 상태에서 약 190V를 생성하도록 적절한 정격을 제공해야합니다.

자동 전압 보정.

출력 단자와 Ct 핀아웃 사이에 피드백 네트워크를 연결하여 자동 보정을 수행 할 수 있지만 IC 555 포트를 출력 전압의 RMS를 고정하는 데 효과적으로 사용할 수 있고 한 번 설정하면 실제로 필요하지 않을 수 있습니다. 출력 전압은 부하 조건에 관계없이 절대적으로 고정되고 일정 할 수 있지만 부하가 인버터의 최대 전력 용량을 초과하지 않는 경우에만 가능합니다.

2) 배터리 충전기 및 피드백 제어 기능이있는 트랜스포머리스 인버터

부피가 큰 철 변압기를 통합하지 않은 소형 변압기 인버터의 두 번째 회로도는 아래에서 설명합니다. 무거운 철 변압기 대신 다음 기사와 같이 페라이트 코어 인덕터를 사용합니다. 회로도는 내가 설계 한 것이 아니며이 블로그 Mr. Ritesh의 열렬한 독자 중 한 명이 제공했습니다.

이 디자인은 다음과 같은 대부분의 기능을 포함하는 완전한 구성입니다. 페라이트 변압기 권선 세부 정보 , 저전압 표시기 스테이지, 출력 전압 조정 시설 등

위의 디자인에 대한 설명은 아직 업데이트되지 않았습니다. 곧 업데이트 할 예정입니다. 그 동안 다이어그램을 참조하고 의견이 있으면 의견을 통해 의문 사항을 명확히 할 수 있습니다.

200W 소형 트랜스포머리스 인버터 설계 # 3

아래 세 번째 설계는 310V DC 입력을 사용하는 변압기 (트랜스포머 없음)가없는 200 와트 인버터 회로를 보여줍니다. 사인파 호환 디자인입니다.

소개

우리가 알고있는 인버터는 저전압 DC 소스를 고전압 AC 출력으로 변환하거나 오히려 반전시키는 장치입니다.

생성 된 고전압 AC 출력은 일반적으로 로컬 전원 전압 레벨의 순서입니다. 그러나 저전압에서 고전압으로의 변환 프로세스에는 항상 무겁고 부피가 큰 변압기를 포함해야합니다. 이를 피하고 변압기가없는 인버터 회로를 만들 수있는 옵션이 있습니까?

예, 변압기가없는 인버터 설계를 구현하는 매우 간단한 방법이 있습니다.

기본적으로 저 DC 전압 배터리를 사용하는 인버터는 의도 된 더 높은 AC 전압으로 부스트해야하므로 변압기를 반드시 포함해야합니다.

즉, 입력 저전압 DC를 의도 한 출력 AC 레벨과 동일한 DC 레벨로 교체 할 수 있다면 변압기가 필요하지 않습니다.

회로도에는 간단한 MOSFET 인버터 회로를 작동하기위한 고전압 DC 입력이 포함되어 있으며 변압기가 포함되어 있지 않음을 분명히 알 수 있습니다.

회로 작동

18 개의 소형 12 볼트 배터리를 직렬로 배열하여 파생 된 필수 출력 AC와 동일한 고전압 DC.

게이트 N1은 IC 4093에서 왔으며 N1은 여기서 발진기로 구성되었습니다.

IC에는 5 ~ 15V 사이의 엄격한 작동 전압이 필요하기 때문에 필요한 입력은 12V 배터리 중 하나에서 가져와 관련 IC 핀 출력에 적용됩니다.

따라서 전체 구성이 매우 간단하고 효율적이되며 부피가 크고 무거운 변압기가 필요하지 않습니다.

배터리는 모두 12 볼트, 4AH 등급으로 매우 작고 함께 연결해도 너무 많은 공간을 차지하지 않는 것처럼 보이며 촘촘하게 쌓아서 컴팩트 한 유닛을 형성 할 수 있습니다.

출력은 200W에서 110V AC입니다.

부품 목록

• Q1, Q2 = MPSA92
• Q3 = MJE350
• 4 분기, 5 분기 = MJE340
• Q6, Q7 = K1058,
• Q8, Q9 = J162
• NAND IC = 4093,
• D1 = 1N4148
• 배터리 = 12V / 4AH, 18 nos.

Sinewave 버전으로 업그레이드

위에서 설명한 간단한 220V 트랜스포머리스 인버터 회로는 아래와 같이 입력 발진기를 사인파 생성기 회로로 간단히 교체하여 순수 또는 진정한 사인파 인버터로 업그레이드 할 수 있습니다.

사인파 발진기의 부품 목록을 찾을 수 있습니다. 이 게시물에서

트랜스포머리스 태양 광 인버터 회로

태양은 지구상에서 절대적으로 무료로 사용할 수있는 주요하고 무제한의 원시 전력 원입니다. 이 전력은 근본적으로 열의 형태이지만, 인간은 전력을 제조하기 위해이 거대한 소스에서 나오는 빛을 이용하는 방법을 발견했습니다.

개요

오늘날 전기는 모든 도시와 농촌 지역의 생명선이되었습니다. 화석 연료가 고갈됨에 따라 태양 광은 지구상의 모든 상황에서 무료로 직접 접근 할 수있는 주요 재생 에너지 원 중 하나가 될 것입니다. 우리의 개인적인 이익을 위해 태양 에너지를 전기로 변환하는 방법 중 하나를 배우자.

이전 게시물 중 하나에서 간단한 접근 방식을 사용하고 변압기를 사용하는 일반 인버터 토폴로지를 통합 한 태양 광 인버터 회로에 대해 논의했습니다.

우리 모두가 알고있는 변압기는 부피가 크고 무거 우며 일부 응용 분야에서는 매우 불편할 수 있습니다.
현재 디자인에서는 고전압 MOSFET을 통합하고 태양 광 패널의 직렬 연결을 통해 전압을 높여 변압기 사용을 없애려고했습니다. 다음 사항을 참고하여 전체 구성을 살펴 보겠습니다.

작동 원리

아래에 표시된 태양 광 기반 트랜스포머리스 인버터 회로도를 보면 기본적으로 세 가지 주요 단계 즉, 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 다용도 IC 555로 구성된 발진기 단계, 두 개의 고전압 전력 MOSFET으로 구성된 출력 단계 및 B1 및 B2에서 공급되는 태양 광 패널 뱅크를 사용하는 전력 전달 단계.

회로도

IC는 15V 이상의 전압에서 작동 할 수 없기 때문에 강하 저항과 제너 다이오드를 통해 잘 보호됩니다. 제너 다이오드는 연결된 15V 제너 전압에서 태양 전지판의 고전압을 제한합니다.

그러나 MOSFET은 최대 태양 광 출력 전압으로 작동 할 수 있으며, 이는 200 ~ 260V 사이에있을 수 있습니다. 흐린 조건에서는 전압이 170V 이하로 떨어질 수 있으므로 이러한 상황에서 출력 전압을 조정하기 위해 출력에 전압 안정기를 사용할 수 있습니다.

MOSFET은 푸시 풀 동작을 구현하고 필요한 AC를 생성하기위한 쌍을 형성하는 N 및 P 유형입니다.

MOSFET은 다이어그램에 지정되어 있지 않습니다. 이상적으로는 450V 및 5A 정격이어야합니다. 인터넷을 통해 약간의 Google 검색을 수행하면 많은 변형을 볼 수 있습니다.

사용되는 태양 전지판은 완전한 햇빛에서 약 24V, 밝은 황혼 기간 동안 약 17V의 개방 회로 전압을 엄격하게 가져야합니다.

태양 전지판을 연결하는 방법

부품 목록

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0.1uF
다이오드 = are 1N4148
R3 = 10K, 10 와트,
R4, R5 = 100 옴, 1/4 와트
B1 및 B2 = 태양 광 패널에서
Z1 = 5.1V 1 와트

이 공식을 사용하여 R1, R2, C1을 계산합니다 ....

최신 정보:

위의 555 IC 설계는 그다지 신뢰할 수 있고 효율적이지 않을 수 있습니다. 아래에서 훨씬 신뢰할 수있는 설계를 다음과 같은 형태로 볼 수 있습니다. 전체 H 브리지 인버터 회로 . 이 설계는 위의 555 IC 회로보다 훨씬 더 나은 결과를 제공 할 것으로 기대할 수 있습니다.

위의 회로를 사용하는 또 다른 장점은 이중 태양 전지판 배열이 필요하지 않으며, 오히려 단일 직렬 연결된 태양열 공급 장치로 220V 출력을 달성하기 위해 위의 회로를 작동하기에 충분할 것입니다.