이 게시물에서는 페라이트 코어 변압기를 통합하여 기존의 철 코어 대응 제품보다 매우 콤팩트 한 5000 와트 인버터 회로의 구성에 대해 설명합니다.

블록 다이어그램

이 페라이트 코어 인버터를 100 와트에서 5kva로 또는 원하는대로 원하는 전력으로 변환 할 수 있습니다.

위의 블록 다이어그램을 이해하는 것은 매우 간단합니다.

12V, 24V 또는 48V 배터리 또는 태양 광 패널을 통할 수있는 입력 DC는 약 50kHz에서 고주파 220V AC 출력으로 변환하는 페라이트 기반 인버터에 적용됩니다.

그러나 50kHz 주파수는 우리 가전 제품에 적합하지 않을 수 있으므로이 고주파 AC를 필요한 50Hz / 220V 또는 120V AC / 60Hz로 변환해야합니다.

이는이 고주파를 원하는 220V AC로 출력으로 변환하는 H 브리지 인버터 스테이지를 통해 구현됩니다.

그러나이를 위해 H- 브리지 단계는 220V RMS의 피크 값 (약 310V DC)이 필요합니다.

이것은 고주파 220V를 310V DC로 변환하는 브리지 정류기 단계를 사용하여 달성됩니다.

마지막으로이 310V DC 버스 전압은 H- 브리지를 사용하여 220V 50Hz로 다시 변환됩니다.

또한 동일한 DC 소스로 전원이 공급되는 50Hz 발진기 단계를 볼 수 있습니다. 이 발진기는 실제로 선택 사항이며 자체 발진기가없는 H 브리지 회로에 필요할 수 있습니다. 예를 들어 트랜지스터 기반 H 브리지를 사용하는 경우 그에 따라 하이 사이드 및 로우 사이드 MOSFET을 작동하기 위해이 오실레이터 단계가 필요할 수 있습니다.

최신 정보: 새로 업데이트 된 '로 바로 이동할 수 있습니다. 단순화 된 디자인 ', 아래 개념에서 설명하는 복잡한 2 단계 프로세스를 거치지 않고 트랜스포머없는 5kva 사인파 출력을 얻기위한 1 단계 기술을 설명하는이 기사의 하단 근처에 있습니다.

간단한 페라이트 코트 인버터 설계

5kva 버전을 배우기 전에 신규 사용자를위한 더 간단한 회로 설계가 있습니다. 이 회로는 특수 드라이버 IC를 사용하지 않고 n 채널 MOSFET에서만 작동합니다. 부트 스트래핑 단계.

전체 회로도는 아래에서 확인할 수 있습니다.

400V, 10A MOSFET IRF740 사양

위의 간단한 12V ~ 220V AC 페라이트 인버터 회로에서 준비된 12V ~ 310V DC 컨버터 모듈이 사용되는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 복잡한 페라이트 코어 기반 변압기를 만들 필요가 없음을 의미합니다. 새로운 사용자에게이 설계는 복잡한 계산에 의존하지 않고이 인버터를 신속하게 구축 할 수 있으므로 매우 유용 할 수 있습니다. 페라이트 코어 선택.

5kva 설계 전제 조건

먼저 제안 된 5kVA 인버터 회로에 전원을 공급하기위한 60V DC 전원 공급 장치를 찾아야합니다. 의도는 낮은 전류에서 60V의 DC 전압을 더 높은 310V로 변환하는 스위칭 인버터를 설계하는 것입니다.

이 시나리오에서 따르는 토폴로지는 5:18의 비율로 변압기를 사용하는 푸시 풀 토폴로지입니다. 필요한 전압 조정 및 전류 제한을 위해 모두 입력 전압 소스에 의해 전원이 공급됩니다. 또한 동일한 속도로 인버터는 허용 된 전류를 신속하게 처리합니다.

20A의 입력 소스에 관해서는 2 – 5A를 얻을 수 있습니다. 그러나이 5kva 인버터의 피크 출력 전압은 약 310V입니다.

페라이트 변압기 및 Mosfet 사양

아키텍처와 관련하여 Tr1 변압기는 5 + 5 1 차 권선 및 18 차 2 차 권선을 갖습니다. 스위칭을 위해 4 + 4 MOSFET (IXFH50N20 유형 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF))을 사용할 수 있습니다. 또한 최소 전도성 저항과 함께 Uds 200V (150V)를 사용하는 모든 전압의 MOSFET을 자유롭게 사용할 수 있습니다. 사용 된 게이트 저항과 그 속도 및 용량 효율성이 우수해야합니다.

Tr1 페라이트 섹션은 약 15x15mm 페라이트 c로 구성됩니다. L1 인덕터는 와이어로 감을 수있는 5 개의 철 분말 링을 사용하여 설계되었습니다. 인덕터 코어 및 기타 관련 부품의 경우 항상 구형 인버터 (56v / 5V) 및 스 너버 단계 내에서 가져올 수 있습니다.

풀 브리지 IC 사용

집적 회로의 경우 IC IR2153을 배치 할 수 있습니다. IC의 출력은 BJT 단계로 버퍼링 된 것을 볼 수 있습니다. 또한, 게이트 커패시턴스가 크기 때문에 전력 증폭기 상보 쌍의 형태로 버퍼를 사용하는 것이 중요합니다. BD139 및 BD140 NPN / PNP 트랜지스터 두 개가 작업을 잘 수행합니다.

대체 IC는 SG3525 일 수 있습니다.

다음과 같은 다른 제어 회로를 사용할 수도 있습니다. SG3525 . 또한 입력 전압을 변경하고 테스트 목적으로 전원과 직접 연결하여 작업 할 수 있습니다.

이 회로에 사용되는 토폴로지에는 갈바닉 절연 기능이 있으며 작동 주파수는 약 40kHz입니다. 소규모 작업에 인버터를 사용하려는 경우 냉각이되지 않지만 더 오래 작동하려면 팬이나 대형 방열판을 사용하여 냉각제를 추가해야합니다. 대부분의 전력은 출력 다이오드에서 손실되고 쇼트 키 전압은 약 0.5V로 낮아집니다.

입력 60V는 12V 배터리 5 개를 직렬로 연결하여 얻을 수 있으며, 각 배터리의 Ah 정격은 100Ah 여야합니다.

데이터 시트 IR2153

위의 드라이버 단계에는 BD139 / BD140을 사용하지 말고 BC547 / BC557을 사용하십시오.

고주파수 330V 스테이지

위의 5kva 인버터 회로에서 TR1의 출력에서 얻은 220V는 AC 콘텐츠가 입력 40kHz 주파수에서 진동하므로 정상적인 기기 작동에 여전히 사용할 수 없습니다 .40kHz 이상의 220V AC를 220V 50Hz로 변환하거나 120V 60Hz AC, 다음과 같이 추가 단계가 필요합니다.

먼저 220V 40kHz는 약 25A 300V 및 10uF / 400V 커패시터 정격의 고속 복구 다이오드로 구성된 브리지 정류기를 통해 정류 / 필터링되어야합니다.

330V DC를 50Hz 220V AC로 변환

다음으로, 현재 최대 약 310V까지 탑재 될이 정류 된 전압은 아래와 같이 또 다른 풀 브리지 인버터 회로를 통해 필요한 50 또는 60Hz에서 펄스 화되어야합니다.

이제 '부하'로 표시된 단자를 원하는 부하를 작동하기위한 최종 출력으로 직접 사용할 수 있습니다.

여기서 mosfets는 IRF840이거나 그와 동등한 유형이 될 수 있습니다.

페라이트 변압기 TR1을 감는 방법

트랜스포머 TR1은 5kva에서 전압을 220V로 높이는 주요 장치로, 아래에 설명 된대로 페라이트 코어를 기반으로 두 개의 페라이트 EE 코어에 구성됩니다.

관련된 전력은 약 5kvs에서 방대하기 때문에 E 코어의 크기는 엄청나게 커야하며 E80 유형 페라이트 E- 코어를 사용해 볼 수 있습니다.

어셈블리에서 엄청난 5KVA 전력 출력을 달성하기 위해 1 개 이상의 E 코어를 통합해야 할 수 있으며 2 개 또는 3 개의 E- 코어를 함께 배치해야 할 수도 있습니다.

사용 가능한 가장 큰 것을 사용하고 10 개의 20 SWG 슈퍼 에나멜 구리선을 병렬로 사용하여 5 + 5 회전을 감습니다.

5 턴 후에 1 차 권선을 중지하고 절연 테이프로 층을 절연하고이 5 차 턴에 대해 2 차 18 턴을 시작합니다. 2 차 권선을 감을 때 병렬로 25 SWG 슈퍼 에나멜 구리 5 가닥을 사용합니다.

18 회 회전이 완료되면 보빈의 출력 리드에서 종단하고 테이프로 절연하고 나머지 5 회 회전을 감아 완성합니다. 페라이트 코어 TR1 구조 . 처음 5 턴의 끝을 상위 5 턴 1 차 권선의 시작과 함께 연결하는 것을 잊지 마십시오.

“a__________는 이더넷 랜에서 컴퓨터를 연결하는 데 사용됩니다. ”

E-Core 조립 방법

다음 다이어그램은 위에서 논의한 5KVA 페라이트 인버터 변압기 설계를 구현하는 데 1 개 이상의 E- 코어를 사용할 수있는 방법에 대한 아이디어를 제공합니다.

E80 페라이트 코어

Mr. Sherwin Baptista의 피드백

모두에게,

위의 변압기 프로젝트에서 코어 부분 사이에 스페이서를 사용하지 않았으며 회로는 작동 중에 trafo cool과 잘 작동했습니다. 저는 항상 EI 코어를 선호했습니다.

나는 항상 계산 된 데이터에 따라 trafos를 되 감고 사용했습니다.

더 많은 trafo가 EI 코어이기 때문에 페라이트 조각을 분리하는 것은 EE 코어를 제거하는 것보다 다소 쉬웠습니다.

나는 또한 EE 코어 trafos를 열려고 시도했지만 아쉽게도 코어를 분리하는 동안 코어가 부러졌습니다.

코어를 깨지 않고는 EE 코어를 열 수 없었습니다.

내 결과에 따르면 결론적으로 말하고 싶은 것은 거의 없습니다.

--- 틈이없는 코어 트라 포스가있는 전원 공급 장치가 가장 잘 작동했습니다. (이것들 만 사용했기 때문에 오래된 atx PC 전원 공급 장치의 trafo를 설명하고 있습니다. PC 전원 공급 장치는 끊어진 커패시터 또는 다른 것이 없으면 쉽게 실패하지 않습니다.) ---

--- 얇은 스페이서가있는 트라 포스가있는 소모품은 종종 변색되어 일찍 조용히 작동하지 않습니다. (저는 지금까지 많은 초침 전원 공급 장치를 연구하기 위해 구입 한 이후 경험으로 알게되었습니다) ---

--- CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a와 같은 브랜드의 훨씬 저렴한 전원 공급 장치

이러한 유형의 페라이트 트라 포스는 코어 사이에 두꺼운 종이 조각을 가지고 있으며 모두 제대로 실패했습니다 !!! ---

FINAL에서 EI35 코어 trafo는 위의 프로젝트에서 (공극을 유지하지 않고) 가장 잘 작동했습니다.

5kva 페라이트 코어 인버터 회로 준비 세부 정보 :

1 단계:

12v 10Ah의 봉인 된 납축 전지 5 개 사용
총 전압 = 60v 실제 전압
= 66v 완전 충전 (배팅 당 13.2v) 전압
= 69v 트리클 레벨 충전 전압.

2 단계:

배터리 전압을 계산 한 후 완전히 충전되면 10A에서 66 볼트가 발생합니다.

다음은 ic2153에 전원을 공급합니다.
2153에는 Vcc와 Gnd 사이에 최대 15.6v ZENER 클램프가 있습니다.
그래서 우리는 유명한 LM317을 사용하여 13v 규제 전원을 IC에 공급합니다.

3 단계 :

lm317 레귤레이터에는 다음 패키지가 있습니다.

LM317LZ --- 1.2-37v 100mA ~ -92
LM317T --- 1.2-37v 1.5amp에서 -218
LM317AHV --- 1.2-57v 1.5amp ~ -220

'A'는 접미사 코드이고 'HV'는 고전압 패키지 인 lm317ahv를 사용합니다.

위의 레귤레이터 IC는 최대 60V의 입력 전압과 57V의 출력 전압을 지원할 수 있기 때문입니다.

4 단계 :

66v를 lm317ahv 패키지에 직접 공급할 수 없으므로 입력은 최대 60v입니다.
따라서 DIODES를 사용하여 배터리 전압을 안전한 전압으로 낮추어 레귤레이터에 전원을 공급합니다.
레귤레이터의 최대 입력 인 60v에서 약 10v를 안전하게 떨어 뜨려야합니다.
따라서 60v-10v = 50v
이제 다이오드에서 레귤레이터에 대한 안전 최대 입력은 50V 여야합니다.

5 단계 :

일반 1n4007 다이오드를 사용하여 배터리 전압을 50v로 낮추고,
실리콘 다이오드이기 때문에 각각의 전압 강하는 약 0.7V입니다.
이제 우리는 배터리 전압을 50V로 강하하는 데 필요한 다이오드 수를 계산합니다.
배터리 전압 = 66v
조정기 칩에 대한 calc. 최대 입력 전압 = 50v
그래서 66-50 = 16v
이제 0.7 *? = 16v
16을 0.7로 나누면 22.8, 즉 23입니다.
따라서 총 23 개의 다이오드를 통합해야합니다.
이제 레귤레이터에 대한 계산 된 안전 입력 전압은 66v-16.1v로 49.9v appxm입니다. 50v

6 단계 :

레귤레이터 칩에 50v를 공급하고 출력을 13v로 조정합니다.
더 많은 보호를 위해 페라이트 비드를 사용하여 출력 전압에서 원하지 않는 노이즈를 제거합니다.
조절기는 시원하게 유지하기 위해 적절한 크기의 방열판에 장착해야합니다.
2153에 연결된 탄탈륨 커패시터는 ic이 레귤레이터에서 부드러운 DC를 얻도록하는 중요한 커패시터입니다.
그 값은 47uf에서 1uf 25v로 안전하게 줄일 수 있습니다.

7 단계 :

회로의 나머지 부분은 66 볼트이며 회로의 고전류 전달 지점은 무거운 게이지 와이어로 배선해야합니다.
변압기의 경우 1 차는 5 + 5 턴, 2 차는 20 턴이어야합니다.
2153의 주파수는 60KHz로 설정되어야합니다.

8 단계 :

irs2453d 칩을 사용하는 고주파 AC- 저주파 AC 변환기 회로는 다이어그램에 표시된대로 적절하게 배선되어야합니다.

마침내 완료 .

PWM 버전 만들기

다음 게시물에서는 소형 페라이트 코어 변압기를 사용하는 5kva PWM 사인파 인버터 회로의 또 다른 버전에 대해 설명합니다. 이 아이디어는 Javeed 씨가 요청했습니다.

기술 사양

친애하는 각하, PWM 소스로 출력을 수정하고 우리와 같은 전 세계적으로 궁핍 한 사람들에게 이러한 저렴하고 경제적 인 디자인을 사용하도록 도와 주시겠습니까? 내 요청을 고려해 주시기 바랍니다. 감사합니다. 다정한 독자 여러분.

디자인

이전 포스트에서는 페라이트 코어 기반의 5kva 인버터 회로를 소개했지만 구형파 인버터이기 때문에 다양한 전자 장비와 함께 사용할 수 없기 때문에 저항성 부하만으로 적용이 제한 될 수 있습니다.

그러나 다음 다이어그램과 같이 PWM 피드를 로우 사이드 MOSFET에 주입하여 동일한 설계를 PWM 등가 사인파 인버터로 변환 할 수 있습니다.

IC IRS2153의 SD 핀은 Ct와 연결된 것으로 잘못 표시됩니다. 반드시 접지선에 연결하십시오.

제안 : IRS2153 단계는 IC 4047 단계 , IRS2153을 얻기 어려운 경우.

위의 PWM 기반 5kva 인버터 회로에서 볼 수 있듯이, 설계는 H- 브리지 드라이버 단계의 로우 사이드 MOSFET이있는 표시된 PWM 버퍼 피드 단계를 제외하고는 이전의 원래 5kva 인버터 회로와 정확히 유사합니다.

PWM 피드 삽입은 모든 표준을 통해 얻을 수 있습니다. IC 555를 사용한 PWM 발생기 회로 또는 사용하여 트랜지스터 화 된 불안정한 멀티 바이브레이터.

보다 정확한 PWM 복제를 위해 Bubba 오실레이터 PWM 발생기 위에 표시된 5kva 사인파 인버터 설계로 PWM을 소싱하기위한 것입니다.

위의 설계를위한 구성 절차는 원래 설계와 다르지 않습니다. 유일한 차이점은 BC547 / BC557 BJT 버퍼 스테이지를 풀 브리지 IC 스테이지의 로우 사이드 MOSFET과 통합하고 PWM 피드를 포함한다는 것입니다.

또 다른 컴팩트 디자인

약간의 검사를 통해 실제로 상위 단계가 그렇게 복잡 할 필요가 없음을 증명합니다.

310V DC 생성기 회로는 다른 대체 발진기 기반 회로를 사용하여 구축 할 수 있습니다. 하프 브리지 IC IR2155가 푸시 풀 방식의 오실레이터로 사용되는 예제 설계가 아래에 나와 있습니다.

다시 말하지만, 310V 발전기 단계에 필요한 특정 설계는 없습니다. 원하는대로 다른 대안을 시도해 볼 수 있습니다. 일반적인 예로는 IC 4047, IC 555, TL494, LM567 등이 있습니다.

위의 310V ~ 220V 페라이트 변압기에 대한 인덕터 세부 정보

단순화 된 디자인

지금까지 위의 설계에서 우리는 최종 AC 메인 출력을 얻기위한 두 가지 정교한 단계를 포함하는 다소 복잡한 트랜스포머없는 인버터에 대해 논의했습니다. 이 단계에서 배터리 DC는 먼저 페라이트 코어 인버터를 통해 310V DC로 변환되어야하며, 그런 다음 310VDC는 50Hz 풀 브리지 네트워크를 통해 220V RMS로 다시 전환되어야합니다.

댓글 섹션 (Mr. Ankur)에서 열렬한 독자 중 한 명이 제안했듯이 2 단계 프로세스는 과잉이며 단순히 필요하지 않습니다. 대신, 페라이트 코어 섹션은 필요한 220V AC 사인파를 얻기 위해 적절하게 수정 될 수 있으며 풀 브리지 MOSFET 섹션은 제거 될 수 있습니다.

다음 이미지는 위에서 설명한 기술을 실행하기위한 간단한 설정을 보여줍니다.

참고 : 변압기는 반드시 페라이트 코어 변압기입니다. 적절하게 계산하다 디

위의 설계에서 우측 IC 555는 MOSFET 스위칭을위한 50Hz 기본 발진 신호를 생성하도록 배선되어 있습니다. 또한이 신호가 50Hz 삼각파의 형태로 IC RC 타이밍 네트워크에서 추출되고 입력 중 하나에 공급되어 다른 IC 555의 빠른 삼각파 신호와 신호를 비교하는 연산 증폭기 단계를 볼 수 있습니다. 불안정한 회로. 이 빠른 삼각파는 50kHz에서 100kHz 사이의 주파수를 가질 수 있습니다.

연산 증폭기는 두 신호를 비교하여 정현파 등가 변조 된 SPWM 주파수를 생성합니다. 이 변조 된 SPWM은 50Hz에서 변조 된 50kHz SPWM 속도로 MOSFET을 스위칭하기 위해 드라이버 BJT의베이스에 공급됩니다.

차례로 MOSFEts는 연결된 페라이트 코어 변압기를 동일한 SPWM 변조 주파수로 전환하여 변압기의 2 차측에서 의도 한 순수 사인파 출력을 생성합니다.

고주파 스위칭으로 인해이 사인파는 원치 않는 고조파로 가득 차있을 수 있으며, 3uF / 400V 커패시터를 통해 필터링되고 평활화되어 변압기와 전원에 따라 원하는 와트로 합리적으로 깨끗한 AC 사인파 출력을 얻습니다. 배터리 전원 사양.

50Hz 반송파 신호를 생성하는 오른쪽 IC 555는 IC 4047 등과 같은 다른 유리한 발진기 IC로 대체 할 수 있습니다.

트랜지스터 불안정 회로를 사용한 페라이트 코어 인버터 설계

다음 개념은 몇 가지 일반적인 트랜지스터 기반 불안정 회로와 페라이트 변압기를 사용하여 간단한 페라이트 코어 인버터를 구축하는 방법을 보여줍니다.

이 아이디어는이 블로그의 열성적인 추종자 인 Mr. Rashid, Mr, Sandeep 및 몇 명의 독자가 요청했습니다.

회로 개념

처음에는 부피가 큰 철심 변압기를 완전히 제거한이 소형 인버터의 이론을 파악할 수 없었습니다.

그러나 몇 가지 생각 후에 그러한 인버터의 기능과 관련된 매우 간단한 원리를 발견하는 데 성공한 것 같습니다.

최근 중국의 소형 인버터는 작고 날렵한 크기로 인해 매우 가볍고 전력 출력 사양이 매우 효율적이기 때문에 꽤 유명해졌습니다.

저에 따르면 저주파 인버터 애플리케이션에 소형 페라이트 변압기를 사용하는 것이 매우 불가능 해 보였기 때문에 처음에는이 개념이 실현 불가능하다고 생각했습니다.

가정용 인버터는 50 / 60Hz가 필요하고 페라이트 변압기를 구현하려면 매우 높은 주파수가 필요하므로 아이디어가 매우 복잡해 보였습니다.

약간의 생각 끝에 나는 디자인 구현에 대한 간단한 아이디어를 발견하게되어 놀랐고 기뻤습니다. 매우 높은 주파수에서 배터리 전압을 220 또는 120 주 전압으로 변환하고 푸시-풀 MOSFET 스테이지를 사용하여 출력을 50 / 60HZ로 전환하는 것이 전부입니다.

작동 원리

그림을 보면 전체 아이디어를 간단히 목격하고 파악할 수 있습니다. 여기서 배터리 전압은 먼저 고주파 PWM 펄스로 변환됩니다.

이러한 펄스는 필요한 적절한 정격을 가진 승압 페라이트 변압기로 덤프됩니다. 펄스는 MOSFET을 사용하여 적용되므로 배터리 전류를 최적으로 활용할 수 있습니다.

페라이트 변압기는 출력에서 전압을 220V로 올립니다. 그러나이 전압은 약 60 ~ 100kHz의 주파수를 가지기 때문에 가전 제품을 직접 운용하는 데 사용할 수 없으므로 추가 처리가 필요합니다.

다음 단계에서이 전압은 정류, 필터링 및 220V DC로 변환됩니다. 이 고전압 DC는 마침내 50Hz 주파수로 전환되어 가전 제품을 작동하는 데 사용할 수 있습니다.

회로는 나에 의해 독점적으로 설계되었지만 실제로 테스트되지는 않았지만 주어진 설명에 대해 충분한 확신을 가지고 있다면 위험을 감수하십시오.

회로도

12V DC ~ 220V AC 소형 페라이트 코어 인버터 회로의 부품 목록.

R3 --- R6 = 470 옴
R9, R10 = 10K,
R1, R2, C1, C2 = 100kHz 주파수를 생성하도록 계산합니다.
R7, R8 = 27K
C3, C4 = 0.47uF
T1 ---- T4 = BC547,
T5 = 모든 30V 20Amp N- 채널 MOSFET,
T6, T7 = 모두, 400V, 3A MOSFET.
다이오드 = 빠른 복구, 고속 유형.
TR1 = 1 차, 13V, 10amp, 2 차 = 250-0-250, 3amp. E- 코어 페라이트 변압기 .... 전문 와인 더 및 변압기 설계자에게 도움을 요청하십시오.

위 디자인의 개선 된 버전은 아래와 같습니다. 여기의 출력 단계는 더 나은 응답과 더 많은 전력을 위해 최적화되어 있습니다.