6 najboljših raziskanih pretvorniških vezij IC 555

Šest unikatnih modelov spodaj nam razlaga, kako je mogoče navadno enojni IC 555 stabilni multivibrator učinkovito uporabiti naredite pretvornik brez zapletenih faz.

Brez dvoma je IC 555 vsestranski IC, ki ima številne aplikacije v elektronskem svetu. Ko pa gre za pretvornike, postane IC 555 idealno primeren zanj.

V tem prispevku bomo razpravljali o 5 izjemnih pretvorniških vezjih IC 555, od preproste variante kvadratnih valov do nekoliko naprednejših zasnov sinusnih valov SPWM in na koncu polnopravnega feritnega jedra, ki temelji na pretvorniku DC in DC pwm. Začnimo.

Idejo je zahteval gospod ningrat_edan.

Osnovna zasnova

Sklicujoč se na prikazani diagram, en sam IC 555 je mogoče videti konfiguriran v običajnem načinu, ki ga je mogoče prilagoditi , pri čemer se njegov zatič št. 3 uporablja kot vir oscilatorja za izvajanje funkcije pretvornika.

OPOMBA: Za optimizacijo 50 Hz na izhodu zamenjajte kondenzator 1 nF s kondenzatorjem 0,47 uF . Lahko je polarna ali nepolarna .

Kako deluje

Delovanje tega pretvorniškega vezja IC 555 je mogoče razumeti z naslednjo analizo po korakih:

IC 555 je konfiguriran v nestabilnem načinu multivibratorja, ki omogoča svojemu št. 3, da neprekinjeno preklaplja visoke / nizke impulze z določeno frekvenco. Ta frekvenčna stopnja je odvisna od vrednosti uporov in kondenzatorja na njegovih nogah # 7, Pin # 6, 2 itd.

Nož 3 IC 555 generira potrebno frekvenco 50 Hz ali 60 Hz za MOSFET-je.

Kot vemo, se morajo MOSFET-ji tukaj izmenično izvajati, da omogočijo nihanje z vlečenjem na pritrjenem navitju sredinske pipe transformatorja.

Zato obeh vrat MOSFET ni mogoče priključiti na nož št. 3 IC. Če to storimo, bi oba MOSFET-a vodila istočasno, zaradi česar bi se oba primarna navitja preklopila skupaj. To bi povzročilo dva antifazna signala, inducirana na sekundaru, ki bi povzročila kratek stik izhodnega izmeničnega toka, na izhodu pa bi bil neto ničelni izmenični tok in segrevanje transformatorja.

Da bi se temu izognili, je treba dva MOSFET-a upravljati izmenično v tandemu.

Funkcija BC547

Da bi zagotovili, da se MOSFET-ji izmenično preklapljajo s frekvenco 50 Hz iz zatiča št. 3 IC 555, uvedemo stopnjo BC547 za obračanje izhoda zatiča št. 3 čez njegov kolektor.

S tem učinkovito omogočimo impulzu št. 3, da ustvari nasprotne +/- frekvence, eno na nožici št. 3 in drugo na kolektorju BC547.

Pri tej ureditvi ena vrata MOSFET delujejo od zatiča št. 3, druga pa MOSFET od kolektorja BC547.

To pomeni, da je MOSFET na zatiču št. 3 VKLOPLJEN, MOSFET na kolektorju BC547 IZKLJUČEN in obratno.

To učinkovito omogoča, da se MOSFET-ji izmenično preklapljajo za zahtevano potisno stikalo.

Kako deluje transformator

The delo transformatorja v tem vezju pretvornika IC 555 se lahko naučimo iz naslednje razlage:

Ko MOSFET-ji delujejo izmenično, se ustrezno pol navitje napaja z velikim tokom iz akumulatorja.

Odziv omogoča transformatorju, da ustvari potisno stikalo preko svojega navitja sredinske pipe. Učinek tega povzroči, da se preko njegovega sekundarnega navitja inducira potrebni izmenični tok 50 Hz ali 220 V AC

Med obdobji vklopa vsako navitje shranjuje energijo v obliki elektromagnetne energije. Ko se MOSFET-ji izklopijo, ustrezno navitje vrne svojo shranjeno energijo na sekundarno omrežno navitje, ki inducira cikel 220 V ali 120 V na izhodni strani transformatorja.

To se dogaja izmenično pri dveh primarnih navitjih, zaradi česar se na sekundarni strani razvije izmenično omrežno napetost 220V / 120V.

Pomen povratnih zaščitnih diod

Ta vrsta topologije osrednje pipe ima slabo stran. Ko primarno polovično navitje vrne vzvratni EMF, je to izpostavljeno tudi na odtočno-izvornih terminalih MOSFET.

To lahko uničujoče vpliva na MOSFET-je, če diode za povratno zaščito niso vključeni na primarni strani transformatorja. Toda vključno te diode pomeni tudi, da se dragocena energija usmerja na tla, zaradi česar pretvornik deluje z nižjo učinkovitostjo.

Tehnične specifikacije:

• Izhodna moč : Neomejeno, lahko je med 100 in 5000 vati
• Transformator : Po želji bo moč enaka zahtevi glede moči izhodne obremenitve
• Baterija : 12V in vrednost Ah naj bo 10-krat večja od izbranega toka za transformator.
• Valovna oblika : Kvadratni val
• Pogostost : 50 Hz ali 60 Hz glede na kodo države.
• Izhodna napetost : 220V ali 120V v skladu s kodo države

Kako izračunati frekvenco IC 555

Pogostost IC 555 nestabilno vezje oscilatorja je v bistvu določena z RC (uporovnim, kondenzatorskim) omrežjem, ki je konfigurirano na njegovih nožicah št. 7, nožicah št. 2/6 in ozemljitvi.

Ko se IC 555 uporablja kot pretvorniško vezje, se vrednosti teh uporov in kondenzatorja izračunajo tako, da zatič št. 3 na IC ustvari frekvenco približno 50 Hz ali 60 Hz. 50 Hz je standardna vrednost, združljiva za 220V AC izhod, medtem ko je 60Hz priporočljivo za 120V AC izhode.

Formula za izračun vrednosti RC v vezju IC 555 je prikazano spodaj:

F = 1,44 / (R1 + 2 x R2) C

Kjer je F predvidena izhodna frekvenca, je R1 upor, ki je povezan med zatičem # 7 in maso v vezju, medtem ko je R2 upor med zatičem # 7 in zatičem # 6/2 IC. C je kondenzator, ki ga najdemo med zatičem # 6/2 in zemljo.

Ne pozabite, da bo F v Faradsu, F bo v Hertzu, R bo v Ohmih, C pa v microFarads (μF)

Video posnetek:

Slika valovne oblike:

Uporaba BJT namesto MOSFET-jev

V zgornjem diagramu smo preučevali pretvornik, ki temelji na MOSFET-u, s centralnim transformatorjem. Zasnova je uporabila 4 tranzistorje, za katere se zdi, da so nekoliko dolgotrajni in manj stroškovno učinkoviti.

Za ljubitelje ljubiteljev, ki bi jih zanimala izdelava pretvornika IC 555 z uporabo samo nekaterih BJT-jev, bo naslednje vezje zelo koristno:

OPOMBA: Tranzistorji so napačno prikazani kot TIP147, ki so dejansko TIP142

NADGRADNJA : Ali ste vedeli, da bi lahko naredili hladen modificiran pretvornik sinusnih valov preprosto s kombiniranjem IC 555 z IC 4017, glejte drugi diagram iz tega članka : Priporočljivo za vse ljubitelje pretvornikov

2) Polno mostni pretvornik IC 555

Spodaj predstavljena ideja se lahko šteje za najpreprostejše vezje pretvornika, ki temelji na IC 555 in ni samo enostavna in poceni gradnja je pa tudi bistveno močan. Moč pretvornika se lahko poveča na vse razumne meje, s čimer se ustrezno spremeni število MOSFET-ov na izhodni stopnji.

Kako deluje

Razloženo vezje najpreprostejšega pretvornika mostov zahteva en IC 555, nekaj MOSFET-ov in močnostni transformator kot glavne sestavine.

Kot je prikazano na sliki, je IC 555 ožičen kot ponavadi v nestabilni obliki multivibratorja. Upori R1 in R2 določajo delovni cikel pretvornika.

R1 in R2 je treba natančno prilagoditi in izračunati, da dobimo 50% obratovalnega cikla, sicer lahko izhod pretvornika ustvari neenakomerno valovno obliko, kar lahko privede do neuravnotežene izhodne napetosti, ki je nevarna za naprave, poleg tega pa se mosfets neenakomerno razpršijo, kar povzroči več težav v vezju.

Vrednost C1 mora biti izbrana tako, da izhodna frekvenca znaša približno 50 Hz za specifikacije 220V in 60 Hz za specifikacije 120V.

MOSFET-i so lahko poljubni MOSFET-i, ki lahko prenašajo velike tokove, lahko so do 10 amperov ali več.

Tukaj od operacija je poln most tipa brez kakršnih koli integriranih integriranih vezij gonilnikov mostu sta namesto ene vgrajeni dve bateriji za oskrbo z zemeljskim potencialom transformatorja in za zagotovitev, da se sekundarno navitje transformatorja odziva tako na pozitivne kot na negativne cikle delovanja MOSFET-a.

Idejo sem zasnoval jaz, vendar še ni praktično preizkušen, zato vljudno upoštevajte to težavo, ko jo pripravljate.

Verjetno bi moral pretvornik z lahkoto z lahkoto prenašati do 200 vatov moči.

Izhod bo kvadratni val.

Seznam delov

• R1 in R2 = glej besedilo,
• C1 = Glej besedilo,
• C2 = 0,01uF
• R3 = 470 ohmov, 1 vat,
• R4, R5 = 100 ohmov,
• D1, D2 = 1N4148
• Mosfets = glej besedilo.
• Z1 = 5,1V 1-vatna zener dioda.
• Transformator = potreba po moči Asper,
• B1, B2 = dve 12-voltni bateriji, AH bo po želji.
• IC1 = 555

3) Invertersko vezje s čistim sinusnim vhodom SPWM IC 555

Predlagani čisti sinusni val na osnovi IC 555 vezje pretvornika ustvarja natančno razporejene PWM impulze, ki zelo natančno posnemajo sinusni val in ga tako lahko štejemo za tako dobrega kot zasnovo dela števca sinusnega vala.

Tu uporabljamo dve stopnji za ustvarjanje zahtevanih impulzov PWM, stopnjo, ki obsega IC 741 in drugo, ki vsebuje IC 555. Naučimo se celotnega koncepta podrobno.

Kako deluje vezje - stopnja PWM

Shemo vezja lahko razumemo z naslednjimi točkami:

Oba opampa sta v osnovi razporejena tako, da ustvarjata zahtevane napetosti vzorca za IC 555.
Nekaj ​​izhodov iz te faze je odgovorno za generiranje kvadratnih in trikotnih valov.

Druga stopnja, ki je pravzaprav srce vezje je sestavljeno iz IC 555 . Tu je IC ožičen v monostabilnem načinu, pri čemer so kvadratni valovi iz stopnje opampa pritrjeni na njegov sprožilni zatič št. 2 in trikotni valovi, ki se nanašajo na njegov zatič krmilne napetosti št. 5.

Vhod kvadratnega vala sproži monostabilnost, da ustvari verigo impulzov na izhodu, kjer kot trikotni signal modulira širino tega izhoda kvadratnih valov.

Izhod iz IC 555 zdaj sledi 'navodilom' iz stopnje opampa in optimizira svoj izhod kot odgovor na dva vhodna signala, kar ustvarja sinusno enakovredni impulzi PWM.

Zdaj gre samo za pravilno napajanje PWM impulzov na izhodne stopnje pretvornika, ki je sestavljen iz izhodnih naprav, transformatorja in baterije.

Integriranje PWM z izhodno fazo

Zgornji izhod PWM se uporabi za izhodno stopnjo, kot je prikazano na sliki.

Tranzistorji T1 in T2 sprejemata PWM impulze v svoji bazi in preklapljata napetost akumulatorja v navitje transformatorja v skladu z delovnimi cikli PWM optimizirane valovne oblike.

Druga dva tranzistorja poskrbita, da prevod T1 in T2 poteka v tandemu, to je izmenično, tako da izhod o iz transformatorja ustvari en celoten cikel izmeničnega toka z obema polovicama PWM impulzov.

Slike valovnih oblik:

(Vljudnost: g. Robin Peter)

Prosim, poglejte tudi to 500 VA spremenjena zasnova sinusnega vala , ki sem ga razvil jaz.

Seznam delov za zgornje vezje pretvornika s čistim sinusnim valom IC 555

• R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
• R7 = 8K2,
• R11, R14, R15, R16 = 1K,
• R12, R13 = 33 ohmov 5 vatov,
• R4 = 1M prednastavitev,
• R5 = 150 K prednastavitev,
• R6 = 1K5
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 100 pF,
• IC1 = TL 072,
• IC2 = 555,
• T1, T2 = BDY29,
• T5, T6 = TIP 127,
• T3, T4 = TIP122
• Transformator = 12 - 0 - 12 V, 200 vatov,
• Baterija = 12 voltov, 100 AH.
• IC 555 Pinout

IC TL072 Podrobnosti o izrezkih

Valovna oblika SPWM pomeni sinusno valovno modulacijo širine impulznega modula, kar se uporablja v obravnavanem vezju pretvornika SPWM z uporabo nekaj 555 IC in enim opampom.

4) Druga različica sinusnega vala z uporabo IC 555

V enem od mojih prejšnjih prispevkov smo se natančno naučili, kako zgraditi Vezje generatorja SPWM z uporabo opampa in dva trikotna valovna vhoda, v tem prispevku uporabljamo isti koncept za generiranje SPWM-jev in se tudi naučimo metode njegove uporabe v pretvorniškem vezju, ki temelji na IC 555.

Uporaba IC 555 za pretvornik

Zgornji diagram prikazuje celotno zasnovo predlaganega vezja pretvornika SPWM z uporabo IC 555, pri čemer središče IC 555 in z njim povezane stopnje BJT / MOSFET tvorijo osnovno vezje pretvornika kvadratnih valov.

Naš cilj je, da teh 50Hz kvadratnih valov sekamo v zahtevano valovno obliko SPWM z vezjem, ki temelji na opampu.

Zato s pomočjo IC 741 nastavimo preprosto primerjalno stopnjo opampa, kot je prikazano v spodnjem delu diagrama.

Kot smo že omenili v našem prejšnjem članku o SPWM, ta opamp potrebuje nekaj virov trikotnega vala na svojih dveh vhodih v obliki hitrega trikotnega vala na svojem zatiču št.3 (neinvertirajoči vhod) in veliko počasnejšega trikotnega vala na svojem zatiču # 2 (obračanje vhoda).

Uporaba IC 741 za SPWM

Zgoraj dosežemo z uporabo drugega nestabilnega vezja IC 555, ki ga lahko vidimo skrajno levo na diagramu, in ga uporabimo za ustvarjanje zahtevanih hitrih trikotnih valov, ki se nato nanese na zatič št. 3 IC 741.

Za počasne trikotne valove preprosto izvlečemo isto iz središča IC 555, ki je nastavljeno na 50% obratovalnega cikla, njegov časovni kondenzator C pa je ustrezno nastavljen, da dobimo frekvenco 50 Hz na svojem pin 3.

Izpeljava počasnih trikotnih valov iz vira 50 Hz / 50% zagotavlja, da je sekanje SPWM preko vmesnega BJT popolnoma sinhronizirano z prevodnimi ioni MOSFET-a, kar posledično zagotavlja, da je vsak kvadratni valov popolnoma 'izrezljan' na ustvarjeni SPWM iz izhoda opampa.

Zgornji opis jasno pojasnjuje, kako narediti preprosto vezje pretvornika SPWM z uporabo IC 555 in IC 741, če imate kakršna koli vprašanja, prosimo, uporabite spodnje polje za komentar za hitre odgovore.

5) Pretvornik IC 555 brez transformatorja

Spodnja zasnova prikazuje preprosto, a zelo učinkovito 4-kanalno pretvorniško vezje IC 555 s polnim mostom MOSFET.

12 V DC iz akumulatorja se najprej pretvori v 310 V DC prek pripravljenega modula pretvornika v enosmerni tok.

Ta 310 VDC se uporablja za gonilnik polnega mostu MOSFET za pretvorbo v 220 V AC izhod.

4-kanalni MOSFET-ji se ustrezno zaženejo z uporabo posameznih modulov, kondenzatorjev in omrežja BC547.

Preklop celotnega odseka mostu izvede stopnja oscilatorja IC 555. Frekvenca je približno 50 Hz, nastavljena s 50 k prednastavitvijo na nožici št. 7 IC 555.

6) Pretvornik IC 555 s samodejnim polnilnikom baterij Arduino

V tej šesti zasnovi pretvornika uporabljamo števec 4017 desetletij in časovnik ne555 Ic se uporablja za generiranje sinewave pwm signala za pretvornik in samodejni izklop akumulatorja na osnovi Arduino z visoko / nizko baterijo z alarmom.

Avtor: Ainsworth Lynch

Uvod

V tem vezju se dejansko zgodi, da 4017 odda signal pwm iz 2 svojih 4 izhodnih zatičev, ki se nato seseklja in če je na sekundarni strani transformatorja nameščen ustrezen izhodni filter, ima obliko ali dovolj blizu, da oblika dejanske oblike sinusnega vala.

Prvi NE555 poda signal na pin 14 od 4017, kar je 4-krat večja od zahtevane izhodne frekvence, ki jo potrebujete, saj 4017 preklopi med svoje 4 izhode, z drugimi besedami, če potrebujete 60Hz, bi morali na pin 14 dobaviti 4 * 60Hz od 4017 IC, kar je 240Hz.

To vezje ima funkcijo izklopa nad napetostjo, funkcijo izklopa pod napetostjo in funkcijo alarma za prazen akumulator, vse to pa naredi mikrokrmilniška platforma, imenovana Arduino, ki jo je treba programirati.

Program za Arduino je neposreden in je na voljo na koncu članka.

Če menite, da tega projekta z dodanim mikrokrmilnikom ne boste mogli dokončati, ga lahko izpustite in vezje bo delovalo enako.

Kako delujejo vezja

Ta pretvornik IC 555 z izklopnim vezjem Arduino Hi / Low Battery lahko deluje od 12v, 24 in 48v do 48v, zato je treba izbrati ustrezen regulator napetosti in ustrezno prilagoditi tudi transformator.

Arduino se lahko napaja s 7 do 12v ali celo 5v prek usb-ja, toda za takšno vezje bi bilo dobro, če bi ga napajali z 12v, da ne bi prišlo do padca napetosti na digitalnih izhodnih zatičih, ki se uporablja za napajanje releja, ki vklopi Ic v vezju in tudi zvočni signal za nizkonapetostni alarm.

Arduino se bo uporabljal za odčitavanje napetosti akumulatorja in deluje le od 5V enosmernega toka, zato se uporablja vezje delilnika napetosti. V svoji zasnovi sem uporabil 100k in 10k in te vrednosti so narisane v kodi, ki je programirana v čipu Arduino, tako da morate uporabiti enake vrednosti, razen če ste kodo spremenili ali napisali drugačno kodo, kar je mogoče, ker je Arduino odprtokodna platforma in je poceni.

Ta plošča Arduino je v tej izvedbi povezana tudi z LCD zaslonom 16 * 2 za prikaz napetosti akumulatorja.

Spodaj je shema vezja.

Program za izklop baterije:

#include
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12)
int analogInput = 0
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000.0 // resistance of R1 (100K) -see text!
float R2 = 10000.0 // resistance of R2 (10K) - see text!
int value = 0
int battery = 8 // pin controlling relay
int buzzer =7
void setup(){
pinMode(analogInput, INPUT)
pinMode(battery, OUTPUT)
pinMode(buzzer, OUTPUT)
lcd.begin(16, 2)
lcd.print('Battery Voltage')
}
void loop(){
// read the value at analog input
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024.0 // see text
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.09){
vin=0.0//statement to quash undesired reading !
}
if (vin<10.6) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin>14.4) {
digitalWrite(battery, LOW)
}
else {
digitalWrite(battery, HIGH)
}
if (vin<10.9)) {
digitalWrite(buzzer, HIGH)
else {
digitalWrite(buzzer, LOW
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('INPUT V= ')
lcd.print(vin)
delay(500)
}

Za več informacij lahko poizvedbe izrazite s komentarji.