5kva feritnega vezja pretvornika - popoln delovni diagram s podrobnostmi izračuna

V tem prispevku bomo razpravljali o konstrukciji pretvornika pretvornika s 5000 vati, ki vključuje transformator iz feritnega jedra in je zato zelo kompakten kot običajni kolegi iz železnega jedra.

Blok diagram

Prosimo, upoštevajte, da lahko pretvornik tega feritnega jedra pretvorite v poljubno moč, od 100 vatov do 5 kva ali po vaših željah.

Razumevanje zgornjega blokovnega diagrama je zelo preprosto:

Vhodni enosmerni tok, ki bi lahko bil skozi 12V, 24V ali 48V baterijo ali sončno ploščo, se nanaša na pretvornik na osnovi ferita, ki ga pretvori v visokofrekvenčni 220V AC izhod pri približno 50 kHz.

Ker pa frekvenca 50 kHz morda ni primerna za naše gospodinjske aparate, moramo ta visokofrekvenčni izmenični tok pretvoriti v zahtevanih 50 Hz / 220V ali 120V AC / 60Hz.

To se izvede prek stopnje pretvornika H-most, ki pretvori to visoko frekvenco v izhod v želeno 220V AC.

Za to pa bi stopnja H-mostu potrebovala najvišjo vrednost 220V RMS, kar je približno 310V DC.

To dosežemo z mostičnim usmernikom, ki visoko frekvenco 220V pretvori v 310 V DC.

Končno se ta napetost vodila 310 V DC pretvori nazaj v 220 V 50 Hz s pomočjo H-mostu.

Prav tako lahko vidimo stopnjo oscilatorja 50 Hz, ki jo napaja isti vir enosmernega toka. Ta oscilator dejansko ni obvezen in je morda potreben za vezja H-mostu, ki nimajo svojega oscilatorja. Na primer, če uporabljamo H-most, ki temelji na tranzistorju, bomo morda potrebovali to stopnjo oscilatorja za ustrezno delovanje visokofrekvenčnih in spodnjih stranskih mosfetov.

NADGRADNJA: Morda boste želeli skočiti neposredno na novo posodobljeno ' POENOSTAVLJENO OBLIKOVANJE ', pri dnu tega članka, ki pojasnjuje enostopenjsko tehniko za pridobitev brez transformatorja izhodne napetosti 5 kv sinusov, namesto da bi šel skozi zapleten dvostopenjski postopek, kot je razloženo v spodnjih konceptih:

Preprosta zasnova pretvornika feritne kote

Preden se naučimo različice 5kva, je tu enostavnejša zasnova vezja za novince. To vezje ne uporablja nobenega specializiranega gonilnika IC, temveč deluje samo z n-kanalnimi MOSFET-i in a stopnja zagonskega odstranjevanja.

Popoln diagram vezja lahko vidite spodaj:

400V, 10 amp MOSFET IRF740 Specifikacije

V zgornjem preprostem 12V do 220V AC feritnem pretvorniku lahko vidimo pripravljeni pretvorniški modul 12V do 310V DC. To pomeni, da vam ni treba izdelovati kompleksnega transformatorja na osnovi feritnega jedra. Za nove uporabnike je ta zasnova lahko zelo koristna, saj lahko hitro pretvorijo ta pretvornik, ne da bi bili odvisni od zapletenih izračunov, in izbire feritnega jedra.

5 kva Predpogoji za oblikovanje

Najprej morate najti 60V enosmernega napajanja za napajanje predlaganega vezja pretvornika 5kVA. Namen je oblikovati preklopni pretvornik, ki bo enosmerno napetost 60V pretvoril v višjo 310V pri znižanem toku.

Topologija, ki jo upoštevamo v tem scenariju, je topologija push-pull, ki uporablja transformator v razmerju 5:18. Za regulacijo napetosti, ki jo boste morda potrebovali, in trenutno omejitev - vse napaja vir vhodne napetosti. Tudi z enako hitrostjo pretvornik pospeši dovoljeni tok.

Ko gre za vhodni vir 20A, je mogoče dobiti 2-5A. Vendar je najvišja izhodna napetost tega pretvornika 5kva približno 310V.

Specifikacije feritnega transformatorja in Mosfet

Kar zadeva arhitekturo, ima transformator Tr1 5 + 5 primarnih zavojev in 18 za sekundarne. Za preklapljanje je mogoče uporabiti 4 + 4 MOSFET (tip IXFH50N20 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF). Prav tako lahko uporabljate MOSFET katere koli napetosti z Uds 200V (150V) skupaj z najmanj prevodnim uporom. uporabljeni upor vrat in njegova učinkovitost pri hitrosti in zmogljivosti morata biti odlična.

Feritni odsek Tr1 je zgrajen okoli 15x15 mm ferita c. Induktor L1 je zasnovan s petimi obroči železovega prahu, ki so lahko naviti kot žice. Pri jedru induktorja in drugih pripadajočih delih ga lahko vedno dobite od starih pretvornikov (56v / 5V) in znotraj njihovih snubber stopenj.

Uporaba integrirane IC

Za integrirano vezje je mogoče uporabiti IC IR2153. Izhodi IC so bili vidni medpomnilniško s stopnjami BJT. Poleg tega je zaradi velike kapacitivnosti vrat pomembno, da se uporabljajo odbojniki v obliki komplementarnih parov ojačevalnika, nekaj BN139 in BD140 NPN / PNP tranzistorjev dobro opravi svoje delo.

Nadomestni IC je lahko SG3525

Lahko poskusite uporabiti tudi druga krmilna vezja, kot je SG3525 . Prav tako lahko spremenite napetost vhoda in delate v neposredni povezavi z omrežjem za namene testiranja.

Topologija, uporabljena v tem vezju, ima možnost galvanske izolacije, delovna frekvenca pa je približno 40 kHz. Če ste pretvornik načrtovali za majhno delovanje, ne hladite, za daljše delovanje pa dodajte hladilno sredstvo z ventilatorji ali velikimi hladilniki. Večina moči se izgubi na izhodnih diodah in Schottkyjeva napetost pade okoli 0,5 V.

Vhod 60V je mogoče pridobiti tako, da serijsko vstavite 5 nosilcev 12V, vrednost Ah za vsako baterijo mora biti 100 Ah.

PODATKOVNI LIST IR2153

Prosimo, ne uporabljajte BD139 / BD140, namesto tega uporabite BC547 / BC557 za zgornjo stopnjo gonilnika.

Visokofrekvenčni odsek 330V

220 V, dobljenih na izhodu TR1 v zgornjem vezju pretvornika 5 kva, še vedno ni mogoče uporabiti za delovanje običajnih naprav, saj bi vsebnost izmeničnega toka nihala na vhodni frekvenci 40 kHz. 120V 60Hz AC, bodo potrebne nadaljnje stopnje, kot je navedeno spodaj:

Najprej je treba 220V 40kHz popraviti / filtrirati skozi mostni usmernik, sestavljen iz diod za hitro obnovitev, ocenjenih na približno 25 amperov 300V in 10uF / 400V kondenzatorjev.

Pretvorba 330 V DC v 50 Hz 220 V AC

Nato bi bilo treba to popravljeno napetost, ki bi se zdaj povzpela na približno 310 V, impulzirati pri zahtevanih 50 ali 60 Hz skozi drugo polno vezje pretvornika, kot je prikazano spodaj:

Terminali z oznako 'obremenitev' se lahko zdaj neposredno uporabljajo kot končni izhod za delovanje želene obremenitve.

Tu bi lahko bili mosfets IRF840 ali kateri koli drug enakovreden tip.

Kako navijati feritni transformator TR1

Transformator TR1 je glavna naprava, ki je odgovorna za povečanje napetosti na 220 V pri 5kva, saj temelji na feritnem jedru in je zgrajena iz nekaj feritnih jeder EE, kot je podrobno opisano spodaj:

Ker je vključena moč velika približno 5 kvs, morajo biti jedra E ogromne velikosti, zato bi lahko poskusili feritno E-jedro tipa E80.

Ne pozabite, da boste morda morali vključiti več kot 1 E jedro, lahko 2 ali 3 E-jedra skupaj, nameščena drug ob drugem za doseganje velike moči 5KVA iz sklopa.

Uporabite največjega, ki je morda na voljo, in vzporedno navijajte 5 + 5 obratov z 10 številkami 20 SWG super emajlirane bakrene žice.

Po 5 zavojih ustavite primarni navit, izolirajte plast z izolirnim trakom in začnite sekundarnih 18 zavojev čez teh 5 primarnih zavojev. Za navijanje sekundarnih zavojev vzporedno uporabite 5 pramenov 25 SWG super emajliranega bakra.

Ko je 18 zavojev končano, ga zaključite čez izhodne kable kleklje, izolirajte s trakom in navite preostalih 5 primarnih zavojev, da dokončate feritna jedra TR1 konstrukcija . Ne pozabite združiti konca prvih 5 obratov z začetkom zgornjega navitja 5 obratov.

Metoda montaže e-jedra

Naslednji diagram daje idejo o tem, kako lahko več kot 1 E-jedro uporabimo za izvedbo zgoraj omenjene zasnove transformatorja feritnega pretvornika 5 KVA:

E80 Feritno jedro

Povratne informacije gospoda Sherwina Baptiste

Spoštovani,

V zgornjem projektu za transformator med jedrnimi kosi nisem uporabil distančnikov, vezje je med delovanjem dobro delovalo s hladilnikom trafo. Vedno sem imel raje jedro EI.

Trafos sem vedno premotal v skladu s svojimi izračunanimi podatki in jih nato uporabil.

Še toliko bolj, da je trafo jedro EI, je bilo ločevanje feritnih kosov precej enostavno, kot pa odpravljanje jedra EE.

Poskusil sem tudi odpreti jedro EE trafos, a žal sem na koncu zlomil jedro in ga ločil.

Nikoli nisem mogel odpreti jedra EE, ne da bi ga zlomil.

Glede na moje ugotovitve bi v zaključku rekel nekaj stvari:

--- Najbolj so se obnesli tisti napajalniki z jedrnimi trafo-ji, ki niso zevali. (opisujem trafo iz starega ATX pc napajalnika, ker sem uporabil samo te. Napajalniki pc ne odpovejo tako enostavno, razen če je pregoreli kondenzator ali kaj drugega.) ---

--- Tiste zaloge, ki so imele trafo s tankimi distančniki, so bile pogosto razbarvane in so zgodaj odpovedale. (To sem spoznal po izkušnjah, saj sem do danes kupil veliko rabljenih napajalnikov, samo da bi jih preučil)

--- Veliko cenejši napajalniki z blagovnimi znamkami, kot so CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a, vsi

Takšne vrste feritnih trafosov so imele med jedri debelejše koščke papirja in so vsi slabo odpovedali !!! ---

V FINALU je jedro trafo EI35 najbolje delovalo (brez ohranjanja zračne reže) v zgornjem projektu.

Podrobnosti o pripravi 5kva feritnega jedra pretvornika:

Korak 1:

• Uporaba 5 zaprtih svinčevih baterij 12v 10Ah
• Skupna napetost = 60v Dejanska napetost
• = 66v napetost polnega polnjenja (13,2 v vsakega bata)
• = 69v Napetost polnilne napetosti.

2. korak:

Po izračunu napetosti akumulatorja imamo napolnjenih 66 voltov pri 10 amperih.

• Nato pride napajalnik do ic2153.
• Model 2153 ima med Vcc in Gnd največ 15,6v sponko ZENER.
• Tako uporabljamo slavni LM317 za dovajanje 13v regulirane moči na ic.

3. korak:

Regulator lm317 ima naslednje pakete

1. LM317LZ --- 1,2-37v 100ma do-92
2. LM317T --- 1,2-37v 1,5amp do-218
3. LM317AHV --- 1,2-57v 1,5amp do-220

Uporabljamo lm317ahv, v katerem je 'A' priponska koda, 'HV' pa visokonapetostni paket,

ker lahko zgornji regulator IC podpira vhodno napetost do 60v in izhodno napetost 57 voltov.

4. korak:

• 66v ne moremo oskrbeti neposredno s paketom lm317ahv, njegov vhod je največ 60v.
• Tako uporabljamo DIODE, da napetost akumulatorja spusti na varno napetost za napajanje regulatorja.
• Od največjega vhoda regulatorja, ki je 60v, moramo varno spustiti približno 10v.
• Zato je 60v-10v = 50v
• Zdaj mora biti varni največji vhod v regulator iz diod 50 voltov.

5. korak:

• Navadno diodo 1n4007 uporabljamo za znižanje napetosti akumulatorja na 50v,
• Ker je silicijeva dioda, pade napetost vsake približno 0,7 voltov.
• Zdaj izračunamo potrebno število potrebnih diod, ki bi napetost akumulatorja povečale na 50 voltov.
• napetost akumulatorja = 66v
• calc.max vhodna napetost na regulator čipu = 50v
• Torej, 66-50 = 16v
• Zdaj 0,7 *? = 16v
• 16 delimo z 0,7, kar je 22,8, torej 23.
• Vključiti moramo torej približno 23 diod, saj skupni padec teh znaša 16,1v
• Zdaj je izračunana varna vhodna napetost regulatorja 66v - 16,1v, kar znaša 49,9v appxm. 50v

6. korak:

• 50v napajamo na regulatorni čip in izhod prilagodimo na 13v.
• Za večjo zaščito uporabljamo feritne kroglice za odpravo neželenega hrupa na izhodni napetosti.
• Regulator je treba namestiti na hladilnik primerne velikosti, da se ohladi.
• Tantalov kondenzator, priključen na 2153, je pomemben kondenzator, ki zagotavlja, da IC dobi gladko enosmerno napetost od regulatorja.
• Njeno vrednost lahko varno zmanjšate s 47uf na 1uf 25v.

7. korak:

• Preostali del tokokroga dobi 66voltov, visokonapetostne nosilne točke v vezju pa morajo biti ožičene s težkimi merilnimi žicami.
• Za transformator mora biti primarni 5 + 5 obratov in sekundarni 20 obratov.
• Frekvenco 2153 je treba nastaviti na 60KHz.

8. korak:

Vezje pretvornika izmeničnega toka v nizke frekvence z uporabo čipa irs2453d mora biti ustrezno ožičeno, kot je prikazano na diagramu.

Končno zaključeno .

Izdelava različice PWM

Naslednja objava razpravlja o drugi različici pretvornika sinuvalnega pretvornika s 5kva PWM s kompaktnim feritnim transformatorjem. Idejo je zahteval gospod Javeed.

Tehnične specifikacije

Spoštovani, prosim, spremenite njegovo moč z virom PWM in olajšajte uporabo tako poceni in gospodarne zasnove ljudem po vsem svetu, kot smo mi? Upam, da boste upoštevali mojo prošnjo. Zahvaljujem se vam.

Dizajn

V prejšnjem prispevku sem predstavil pretvorniško vezje 5kva na osnovi feritnega jedra, vendar ker je pretvornik kvadratnega vala, ga ni mogoče uporabljati z različno elektronsko opremo, zato je njegova uporaba lahko omejena le na uporovne obremenitve.

Vendar pa bi lahko isto zasnovo pretvorili v pretvornik sinusnega vala, enakovrednega PWM, z vbrizgom napajanja PWM v nizkofrekvenčne modeme, kot je prikazano na naslednjem diagramu:

Zatič SD IC IRS2153 je pomotoma prikazan, povezan s Ct, ne pozabite ga priključiti na ozemljitev.

Predlog: stopnjo IRS2153 je mogoče enostavno nadomestiti z IC 4047 stopnja , če se zdi, da je IRS2153 težko dobiti.

Kot lahko vidimo v zgornjem vezju pretvornika 5kva, ki temelji na PWM, je zasnova popolnoma podobna našemu prejšnjemu originalnemu vezju pretvornika 5kva, razen označene stopnje podajanja vmesnega pomnilnika PWM z nizkimi stranskimi mosfetti stopnje gonilnika H-mostu.

Vstavljanje krme PWM je mogoče pridobiti s katerim koli standardom Vezje generatorja PWM z uporabo IC 555 ali z uporabo tranzistoriziran nestabilni multivibrator.

Za natančnejše kopiranje PWM se lahko odločimo tudi za Generator PWM oscilatorja Bubba za pridobivanje PWM z zgoraj prikazano zasnovo pretvornika 5kva sinewave.

Postopki gradnje za zgornjo zasnovo se ne razlikujejo od prvotne zasnove, edina razlika je v integraciji odbojnih stopenj BCJ547 / BC557 BJT z nizkimi stranskimi mosfetti celotne stopnje IC mostu in vhodom PWM.

Še ena kompaktna oblika

Majhen pregled dokazuje, da dejansko zgornja stopnja ni treba biti tako zapletena.

Generatorsko vezje 310V DC je mogoče izdelati s katerim koli drugim nadomestnim oscilatorjem. Spodaj je prikazan primer zasnove, kjer je kot oscilator na potisni način uporabljen polovični most IC IR2155.

Spet ni nobene posebne zasnove, ki bi bila morda potrebna za fazo generatorja 310V, lahko poskusite katero koli drugo alternativo po vaših željah, nekateri najpogostejši primeri so IC 4047, IC 555, TL494, LM567 itd.

Podrobnosti o induktorju za zgornji feritni transformator od 310 do 220 V

Poenostavljeno oblikovanje

V zgornjih načrtih smo doslej obravnavali precej zapleten pretvornik brez transformatorja, ki je vključeval dva podrobna koraka za pridobitev končnega izhoda AC omrežja. V teh korakih je treba enosmerni tok akumulatorja najprej pretvoriti v enosmerni tok 310 V prek pretvornika feritnega jedra, nato pa 310 VDC preklopiti nazaj na 220 V RMS prek 50 Hz omrežja celotnega mosta.

Kot je predlagal eden od navdušenih bralcev v oddelku za komentarje (g. Ankur), je postopek v dveh korakih presežek in preprosto ni potreben. Namesto tega lahko sam odsek feritnega jedra ustrezno prilagodimo, da dobimo potreben sinusni val 220 V AC, in celoten mostni odsek MOSFET lahko odstranimo.

Naslednja slika prikazuje preprosto nastavitev za izvajanje zgoraj razložene tehnike:

OPOMBA: Transformator je feritni transformator, ki mora biti primerno izračunati d

V zgornji zasnovi je desna stran IC 555 ožičena za generiranje 50 Hz osnovnih nihajnih signalov za preklop MOSFET. Opazimo lahko tudi stopnjo op amp, pri kateri se ta signal izvleče iz časovne mreže ICs RC v obliki valov 50 Hz trikotnika in napaja na enega od njegovih vhodov za primerjavo signala s signali hitrega trikotnika iz druge IC 555 nestabilno vezje. Ta hitri trikotni valovi imajo lahko frekvenco od 50 kHz do 100 kHz.

Op ojačevalnik primerja oba signala, da ustvari sinusno valovno modulirano frekvenco SPWM. Ta modulirani SPWM se napaja v osnove gonilnikov BJT za preklapljanje MOSFET-ov s hitrostjo 50 kHz SPWM, modulirano pri 50 Hz.

MOSFEts pa preklopijo pritrjeni feritni jedrni transformator z enako modulirano frekvenco SPWM, da generirajo predvideno čisto sinusno moč na sekundarnem transformatorju.

Zaradi visokofrekvenčnega preklopa je lahko ta sinusni val poln neželenih harmonikov, ki se filtrirajo in gladijo skozi kondenzator 3 uF / 400 V, da se doseže razumno čist izhod sinusnega vala AC z želeno močjo, odvisno od transformatorja in o napajanju baterije.

Desno stran IC 555, ki generira nosilne signale 50 Hz, lahko nadomestite s katero koli drugo ugodno oscilator IC, kot je IC 4047 itd.

Dizajn pretvornika feritnega jedra z uporabo tranzistorja stabilnega vezja

Naslednji koncept prikazuje, kako je mogoče z uporabo nekaj običajnih pretvornikov na osnovi tranzistorja in feritnega transformatorja zgraditi preprost pretvornik s feritnim jedrom.

To idejo je zahtevalo nekaj predanih sledilcev tega spletnega dnevnika, in sicer g. Rashid, g. Sandeep in tudi nekaj več bralcev.

Koncept vezja

Sprva nisem mogel ugotoviti teorije teh kompaktnih pretvornikov, ki so popolnoma odpravili obsežne železne transformatorje.

Po nekaj premislekih pa se mi zdi, da mi je uspelo odkriti zelo preprosto načelo, povezano z delovanjem takih pretvornikov.

V zadnjem času so kitajski kompaktni pretvorniki postali precej znani samo zaradi svojih kompaktnih in elegantnih velikosti, zaradi katerih so izjemno majhni in hkrati izjemno učinkoviti s svojimi močmi.

Sprva sem mislil, da je koncept neizvedljiv, ker se mi zdi uporaba majhnih feritnih transformatorjev za uporabo nizkofrekvenčnega pretvornika zelo nemogoča.

Pretvorniki za domačo uporabo zahtevajo 50/60 Hz, za izvedbo feritnega transformatorja pa bi potrebovali zelo visoke frekvence, zato je bila ideja videti zelo zapletena.

Po premisleku sem bil presenečen in vesel, ko sem odkril preprosto idejo za izvedbo dizajna. Gre predvsem za pretvorbo napetosti akumulatorja v 220 ali 120 omrežne napetosti pri zelo visoki frekvenci in preklapljanje izhoda na 50/60 HZ z uporabo push-pull mosfet stopnje.

Kako deluje

Če pogledamo sliko, smo lahko preprosto priča in ugotovimo celotno zamisel. Tu se napetost akumulatorja najprej pretvori v visokofrekvenčne impulze PWM.

Ti impulzi se oddajo v pospešeni feritni transformator z zahtevano ustrezno močjo. Impulzi se uporabljajo z uporabo MOSFET-ja, tako da je mogoče akumulatorski tok optimalno izkoristiti.

Feritni transformator poveča napetost na 220 V na izhodu. Ker pa ima ta napetost frekvenco približno 60 do 100 kHz, je ni mogoče neposredno uporabiti za upravljanje gospodinjskih aparatov in jo je zato treba dodatno obdelati.

V naslednjem koraku se ta napetost odpravi, filtrira in pretvori v 220V DC. Ta visokonapetostni enosmerni tok je končno preklopljen na frekvenco 50 Hz, da se lahko uporablja za upravljanje gospodinjskih aparatov.

Upoštevajte, da čeprav sem vezje zasnoval izključno jaz, ni bilo praktično preizkušeno, naredite ga na lastno odgovornost in samo, če imate dovolj zaupanja v dane razlage.

Shema vezja

Seznam delov za 12V DC do 220V AC kompaktnega feritnega pretvornika.

• R3 --- R6 = 470 ohmov
• R9, R10 = 10K,
• R1, R2, C1, C2 = izračunajte, da ustvarite frekvenco 100 kHz.
• R7, R8 = 27K
• C3, C4 = 0,47uF
• T1 ---- T4 = BC547,
• T5 = kateri koli MV-kanal N-kanala 30V 20Amp,
• T6, T7 = kateri koli, 400V, 3 amp MOSFET.
• Diode = hitro okrevanje, tip visoke hitrosti.
• TR1 = primarni, 13V, 10amp, sekundarni = 250-0-250, 3amp. Feritni transformator z e-jedrom .... za pomoč povprašajte strokovnega oblikovalca navitij in transformatorjev.

Izboljšana različica zgornje zasnove je prikazana spodaj. Tu je izhodna stopnja optimizirana za boljši odziv in večjo moč.

Izboljšana različica