이 1KVA (1000 와트) 순수 사인파 인버터 회로 만들기

비교적 간단한 1000 와트 순수 사인파 인버터 회로는 신호 증폭기와 전력 변압기를 사용하여 여기에서 설명합니다.

아래 첫 번째 다이어그램에서 볼 수 있듯이 구성은 연결된 변압기가 필요한 1kva 출력을 생성하는 데 해당하도록 +/- 60V에서 전류를 증폭하도록 설계된 단순한 MOSFET 기반입니다.

회로 작동

Q1, Q2는 입력에서 1vpp 사인 신호를 Q3, Q4, Q5로 구성된 드라이버 단계를 시작하는 데 적합하게되는 레벨로 적절하게 올리는 초기 차동 증폭기 단계를 형성합니다.

이 단계는 MOSFET을 구동하기에 충분하도록 전압을 추가로 올립니다.

MOSFET은 또한 푸시 풀 형식으로 형성되어 변압기의 출력이 주전원 수준에서 의도 된 1000 와트 AC를 생성하도록 변압기 권선에 걸쳐 전체 60V를 초당 50 회 효과적으로 섞습니다.

각 쌍은 100 와트의 출력을 처리하고 10 개의 모든 쌍은 모두 1000 와트를 변압기로 덤프합니다.

의도 한 순수 사인파 출력을 얻으려면 간단한 사인파 생성기 회로의 도움으로 충족되는 적절한 사인 입력이 필요합니다.

두 개의 opamp와 몇 가지 다른 수동 부품으로 구성됩니다. 5-12 사이의 전압으로 작동해야합니다.이 전압은 인버터 회로를 구동하기 위해 통합 된 배터리 중 하나에서 적절하게 유도되어야합니다.

인버터는 120V DC에 해당하는 +/- 60V의 전압으로 구동됩니다.

이 거대한 전압 레벨은 10 개의 no를 입력하여 얻을 수 있습니다. 직렬로 연결된 12 볼트 배터리.

사인파 발생기 회로

아래 주어진 다이어그램은 위의 인버터 회로를 구동하는 데 사용할 수있는 간단한 사인파 생성기 회로를 보여줍니다. 그러나이 생성기의 출력은 본질적으로 지수 적이므로 MOSFET에 많은 열을 유발할 수 있습니다.

더 나은 옵션은 표준 사인 신호에 해당하는 적절하게 최적화 된 PWM 펄스를 위의 회로에 공급하는 PWM 기반 회로를 통합하는 것입니다.

IC555를 사용하는 PWM 회로는 1000 와트 이상의 인버터 회로를 트리거하는 데 사용할 수있는 다음 다이어그램에서도 참조되었습니다.

사인 발생기 회로의 부품 목록

모든 저항은 1/8 와트, 1 %, MFR입니다.
R1 = 14K3 (60Hz의 경우 12K1),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (60Hz의 경우 1K9),
R9 = 20K
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (2 개의 1µF 병렬)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072

인버터 부품 목록

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

4 분기, 5 분기 = BD139

모든 N 채널 MOSFET은 = K1058입니다.

모든 P 채널 MOSFET은 = J162입니다.

변압기 = 0-60V / 1000 와트 / 출력 110/220 볼트 50Hz / 60Hz

위 섹션에서 논의 된 제안 된 1kva 인버터는 다음 설계에서 주어진 것처럼 훨씬 간소화되고 크기를 줄일 수 있습니다.

배터리 연결 방법

다이어그램은 또한 배터리 연결 방법과 사인파 또는 PWM 발진기 단계의 공급 연결을 보여줍니다.

여기서는 p 채널의 경우 IRF4905, n 채널의 경우 IRF2907이 될 수있는 4 개의 MOSFET이 사용되었습니다.

50Hz 사인 발진기로 완전한 1kva 인버터 회로 설계

위 섹션에서 우리는 필요한 1kva 출력을 달성하기 위해 두 개의 배터리가 관련된 풀 브리지 디자인을 배웠습니다. 이제 4N 채널 MOSFET과 단일 배터리를 사용하여 풀 브리지 설계를 구성하는 방법을 조사해 보겠습니다.

다음 섹션에서는 복잡한 하이 사이드 드라이버 네트워크 또는 칩을 통합하지 않고도 풀 브리지 1KVA 인버터 회로를 구축 할 수있는 방법을 보여줍니다.

Arduino 사용

위에서 설명한 1kva 사인파 인버터 회로는 거의 완벽한 사인파 출력을 달성하기 위해 Arduino를 통해 구동 될 수도 있습니다.

전체 Arduino 기반 회로 다이어그램은 아래에서 볼 수 있습니다.

프로그램 코드는 다음과 같습니다.

//code modified for improvement from http://forum.arduino.cc/index.php?topic=8563.0
//connect pin 9 -> 10k Ohm + (series with)100nF ceramic cap -> GND, tap the sinewave signal from the point at between the resistor and cap.
float wav1[3]//0 frequency, 1 unscaled amplitude, 2 is final amplitude
int average
const int Pin = 9
float time
float percentage
float templitude
float offset = 2.5 // default value 2.5 volt as operating range voltage is 0~5V
float minOutputScale = 0.0
float maxOutputScale = 5.0
const int resolution = 1 //this determines the update speed. A lower number means a higher refresh rate.
const float pi = 3.14159
void setup()
wav1[0] = 50 //frequency of the sine wave
wav1[1] = 2.5 // 0V - 2.5V amplitude (Max amplitude + offset) value must not exceed the 'maxOutputScale'
TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000
void loop() {
time = micros()% 1000000
percentage = time / 1000000
templitude = sin(((percentage) * wav1[0]) * 2 * pi)
wav1[2] = (templitude * wav1[1]) + offset //shift the origin of sinewave with offset.
average = mapf(wav1[2],minOutputScale,maxOutputScale,0,255)
analogWrite(9, average)//set output 'voltage'
delayMicroseconds(resolution)//this is to give the micro time to set the 'voltage'
}
// function to map float number with integer scale - courtesy of other developers.
long mapf(float x, float in_min, float in_max, long out_min, long out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
}

풀 브리지 인버터 개념

4 개의 N- 채널 MOSFET이있는 풀 브리지 MOSFET 네트워크를 구동하는 것은 결코 쉬운 일이 아니며 복잡한 하이 사이드 드라이버 네트워크를 포함하는 합리적으로 복잡한 회로가 필요합니다.

제가 개발 한 다음의 회로를 연구 해보면 결국 이러한 네트워크를 설계하는 것이 그리 어렵지 않고 일반 컴포넌트로도 할 수 있다는 것을 알게 될 것입니다.

우리는 4 개의 N- 채널 MOSFET을 사용하는 수정 된 1kva 인버터 회로의 형태로 표시된 회로도의 도움으로 개념을 연구 할 것입니다.

우리 모두 알다시피, 4 개의 N- 채널 MOSFET이 H- 브리지 네트워크 , 부트 스트래핑 네트워크는 드레인이 하이 사이드 또는 배터리 (+) 또는 주어진 공급의 양극에 연결된 하이 사이드 또는 상위 2 개의 MOSFET을 구동하는 데 필수적이됩니다.

제안 된 설계에서 부트 스트래핑 네트워크는 6 개의 NOT 게이트와 몇 가지 다른 수동 부품의 도움으로 구성됩니다.

버퍼로 구성된 NOT 게이트의 출력은 공급 범위의 두 배 전압을 생성합니다. 즉, 공급이 12V이면 NOT 게이트 출력이 약 22V를 생성합니다.

이 스텝 업 전압은 두 개의 NPN 트랜지스터의 에미 터 핀아웃을 통해 하이 사이드 MOSFET의 게이트에 적용됩니다.

이러한 트랜지스터는 대각선으로 반대쪽에있는 MOSFET이 한 번에 전도되는 방식으로 전환되어야하므로 브리지의 두 암에서 대각선으로 쌍을 이룬 MOSFET이 교대로 전도됩니다.

이 기능은 순차 출력 고 발생기 IC 4017에 의해 효과적으로 처리되며, 기술적으로 Johnson Divide by 10 counter / divider IC라고합니다.

부트 스트랩 핑 네트워크

위 IC의 구동 주파수는 외부 발진기 단계의 필요성을 피하기 위해 부트 스트랩 네트워크 자체에서 파생됩니다.

부트 스트래핑 네트워크의 주파수는 트랜스포머의 출력 주파수가 필요한 사양에 따라 필요한 수준 인 50 또는 60Hz로 최적화되도록 조정되어야합니다.

시퀀싱하는 동안 IC 4017의 출력은 연결된 MOSFET을 트리거하여 인버터 기능을 활성화하는 연결된 변압기 권선에 필요한 푸시-풀 효과를 적절하게 생성합니다.

NPN 트랜지스터와 함께 부착 된 것을 볼 수있는 PNP 트랜지스터는 전체 시스템의 효율적인 기능을 가능하게하는 동작 과정에서 MOSFET의 게이트 커패시턴스가 효과적으로 방전되도록합니다.

MOSFET에 대한 핀아웃 연결은 개별 선호도에 따라 변경 및 변경할 수 있으며, 재설정 핀 # 15 연결이 필요할 수도 있습니다.

파형 이미지

위의 디자인은 열렬한 애호가이자이 블로그의 기고자 인 Robin Peter가 테스트하고 검증했으며, 테스트 과정에서 다음 파형 이미지를 기록했습니다.