Вишеразински петослојни каскадни синусни претварач

У овом чланку научимо како да направимо каскадни склоп претварача на више нивоа (5 корака) користећи врло једноставан концепт који сам развио ја. Научимо више о детаљима.

Концепт склопа

На овој веб страници до сада сам развио, дизајнирао и представио многа кола претварача синусног таласа користећи једноставне концепте и обичне компоненте као што је ИЦ 555, које су више оријентисане на резултат, уместо да су сложене и пуне теоретских збрка.

Објаснио сам како једноставно а аудио појачало велике снаге може се претворити у претварач чистог синусног таласа , а такође сам свеобухватно обрађивао изумитеље синусних таласа користећи концепте СПВМ

Преко ове веб странице смо такође сазнали у вези са како претворити било који квадратни претварач у чисти синусни претварач дизајн.

Процењујући горње склопове претварача синусног таласа помоћу синусно еквивалентних ПВМ-а, схватамо да се таласни облик СПВМ-а не поклапају директно или се не поклапају са стварним синусоидним таласним обликом, већ они извршавају ефекат синусног таласа или резултате тумачењем ефективне ефективне вредности стварног синусног таласа АЦ.

Иако се СПВМ може сматрати ефикасним начином репликације и примене разумно чистог синусног таласа, чињеница да он не симулира или се не поклапа са стварним синусним таласом чини концепт мало несофистицираним, посебно у поређењу са 5-степеним каскадним синусним претварачем концепт.

Можемо упоредити и анализирати две врсте концепта симулације синусног таласа позивајући се на следеће слике:

Вишеразинска каскадна слика таласног облика

Јасно можемо видети да вишеразински каскадни концепт са 5 нивоа производи очигледнију и ефикаснију симулацију правог синусног таласа од концепта СПВМ који се ослања искључиво на подударање ефективне вредности са оригиналном величином синусног таласа.

Дизајнирање конвенционалног 5-нивоа Каскадног претварача синусног вала може бити прилично сложено, али концепт који је овде објашњен олакшава имплементацију и користи уобичајене компоненте.

Кружни дијаграм

НАПОМЕНА: Додајте кондензатор 1уФ / 25 преко линија # 15 и пин # 16 ИЦ-а, иначе секвенцирање неће започети.
Позивајући се на горњу слику, можемо видети како се концепт каскадног претварача на пет нивоа може практично применити користећи само мути-тап трансформатор, неколико 4017 ИЦ-а и 18 повер БЈТ-а, који се по потреби могу лако заменити МОСФЕТ-овима.

Овде се пар од 4017 ИЦ-а који су Јохнсонови 10-степени чипови бројача-бројача, каскадно производе како би произвели узастопно трчеће или јурњаве логичке максимуме преко приказаних пиноута ИЦ-а.

Цирцуит Оператион

Ове секвенцијално покренуте логике користе се за покретање повезаних БЈТс снаге у истом низу који заузврат пребацују намотај трансформатора по редоследу који доводи до тога да трансформатор производи каскадну врсту синусно еквивалентног таласног облика.

Трансформатор чини срце струјног круга и запошљава посебно рањени примарни погон са 11 славина. Ове славине се једноставно извлаче једнолико из једног дуго израчунатог намотаја.

БЈТ-ови повезани са једним од ИЦ-а пребацују једну од половина трансформатора кроз 5 славина омогућавајући стварање корака од 5 нивоа, чинећи један полуциклус таласног облика наизменичне струје, док БЈТ-ови повезани са осталим ИЦ-има раде идентичну функцију да обликују до доњег пола циклуса наизменичне струје у облику каскадног таласног облика од 5 нивоа.

ИЦ-ови се покрећу тактним сигналима примењеним на назначени положај у колу, који се могу добити из било ког стандардног 555 ИЦ стабилног кола.

Првих 5 комплета БЈТ-а изграђују 5 нивоа таласног облика, преостала 4 БЈТ-а пребацују се истим обрнутим редоследом да би завршили каскадни таласни облик који има укупно 9 небодера.

Ови небодери настају стварањем узлазног и силазног нивоа напона пребацивањем одговарајућег намотаја трансформатора који су номиновани на одговарајућим нивоима напона

На пример, намотај # 1 може бити оцењен на 150В у односу на средишњу славину, намотај # 2 на 200В, намотај # 3 на 230В, намотај # 4 на 270В и намотај # 5 на 330В, па када се ови секвенцијално пребацују сет од приказаних 5 БЈТ, добијамо првих 5 нивоа таласног облика, следећи пут када се ови намотаји преокрену уназад за следећа 4 БЈТ-а, креирају се силазни таласни облици 4 нивоа, чиме се завршава горња половина циклуса 220В наизменичне струје.

Исто понављају и осталих 9 БЈТ-ова повезаних са осталим 4017 ИЦ, што доводи до доње половине каскадног наизменичног наизменичног напона од 5 нивоа, који употпуњује један комплетан таласни облик АЦ потребног 220В АЦ излаза.

Детаљи намотаја трансформатора:

Као што се може видети на горњем дијаграму, трансформатор је обичан гвоздени тип језгра, направљен намотавањем примарног и секундарног завоја који одговарају наведеним напонским славинама.

Када су повезани са одговарајућим БЈТ-овима, може се очекивати да ови намотаји индукују каскадни таласни облик од 5 нивоа или укупно 9, при чему би први намот од 36 В одговарао и индуковао 150 В, од 27 В индуковао би еквивалент од 200 В, док би 20 В, 27В, 36В би били одговорни за производњу 230В, 270В и 330В преко секундарног намотаја у предложеном каскадном формату.

Комплет славина на доњој страни примарног би извршио пребацивање да би завршио 4 узлазна нивоа таласног облика.

Идентичан поступак би поновило 9 БЈТ-ова повезаних са комплементарним 4017 ИЦ за изградњу негативног полуциклуса наизменичне струје ... негативно се приказује због супротне оријентације намотаја трансформатора у односу на средишњу славину.

Ажурирање:

Комплетна шема кола разматраног вишестепеног склопа синевалног претварача

НАПОМЕНА: Додајте кондензатор 1уФ / 25 преко линија # 15 и пин # 16 ИЦ-а, иначе секвенцирање неће започети.
Потисник од 1М повезан са кругом 555 мораће бити подешен за подешавање фреквенције од 50 Хз или 60 Хз за претварач у складу са спецификацијама земље за корисника.

Листа делова

Сви неодређени отпорници су 10к, 1/4 вата
Све диоде су 1Н4148
Сви БЈТ-ови су ТИП142
ИЦ су 4017

Напомене за вишестепени каскадни синусни круг претварача:

Тестирање и верификацију горе наведеног дизајна успешно је обавио господин Схервин Баптиста, који је један од страствених следбеника веб странице.

1. Одлучујемо о улазном напајању претварача --- 24В @ 18Ах @ 432Вх

2. Појавит ће се бука која настаје у цијелом процесу израде овог претварача. Да се ​​врло лако реши проблем стварања и појачавања буке

А. Одлучили смо да филтрирамо излазни сигнал ИЦ555 оног тренутка када се произведе на пину 3, чинећи тако чишћи квадратни талас.

Б. Одлучили смо да користимо ФЕРРИТЕ БЕАДС на одговарајућим излазима ИЦ4017 да бисмо побољшали филтрирање пре него што се сигнал пошаље на транзисторе појачала.

Ц. Одлучили смо да користимо ДВА ТРАНСФОРМАТОРА и појачамо филтрирање између њих оба у колу.

3. Подаци о фази осцилатора:

Овај предложени ступањ је главни степен круга претварача. Производи потребне импулсе на датој фреквенцији за рад трансформатора. Састоји се од ИЦ555, ИЦ4017 и појачавача снаге транзистора.

А. ИЦ555:

Ово је једноставан за употребу тајмер чип мале снаге и има мноштво различитих пројеката који се могу урадити помоћу њега. У овом пројекту претварача конфигуришемо га у нестабилном режиму за генерисање квадратних таласа. Овде смо подесили фреквенцију на 450Хз подешавањем потенциометра од 1 мегахам и потврђивањем излаза помоћу мерача фреквенције.

Б. ИЦ4017:

Ово је Јхонсонов 10-степени логички чип бројача, који је веома познат у секвенцијалним / покренутим круговима ЛЕД блицера / ловца. Овде је паметно конфигурисан за употребу у апликацији претварача. Ових 450Хз које генерише ИЦ555 пружамо на улазе ИЦ4017. Овај ИЦ ради посао разбијања улазне фреквенције на 9 делова, од којих сваки резултира излазом од 50Хз.
Сада излазни пинови оба 4017 имају сигнал такта од 50Хз који непрекидно иде напред и назад.

Ц. Моћни транзистори појачала:

То су транзистори велике снаге који увлаче батерију у намотаје трансформатора у складу са сигналом који се у њих уноси. Пошто су излазне струје 4017-их прениске, не можемо их директно увести у трансформатор. Због тога нам је потребна нека врста појачала која ће претворити сигнале мале струје из 4017-их у сигнале велике струје који се затим могу проследити на трансформатор за даљи рад.

Ови транзистори би се током рада загрејали и нужно би им требало хладити.
Могли би се користити засебни хладњаци за сваки транзистор, па стога треба осигурати да
хладњаци се не додирују.

ИЛИ

Могао би се употребити један дуги комад хладњака да се на њега ставе сви транзистори. Онда треба
термички и електрично изолујте средишњи језичак сваког транзистора од додиривања хладњака

како не би дошло до кратког споја. То се може урадити помоћу Мица Исолатион Кит.

4. Следи трансформатор прве фазе:

А. Овде користимо примарни вишенаменски и двожични секундарни трансформатор. Даље проналазимо волте по славини за припрему примарног напона.

---КОРАК 1---

Узимамо у обзир улазни једносмерни напон од 24В. Поделимо ово са 1.4142 и проналазимо његов АЦ РМС еквивалент који износи 16.97В ~
Заокружујемо горњу РМС вредност која резултира са 17В ~

---КОРАК 2---

Даље делимо РМС 17В ~ са 5 (пошто нам треба пет напона славине) и добијамо РМС 3,4В ~
Коначну ефективну вредност узимамо за 3,5 В ~, а множењем са 5 добијамо 17,5 В ~ као округлу цифру.
Коначно смо пронашли волти по додиру који су РМС 3,5 В ~

Б. Одлучили смо да задржимо секундарни напон на ефективном ефективном напону 12В ~, тј. 0-12В је зато што можемо постићи већу излазну силу при 12В ~

Ц. Дакле, имамо ознаку трансформатора као испод:
Примарно са више точака: 17,5 --- 14 --- 10,5 --- 7 --- 3,5 --- 0 --- 3,5 --- 7 --- 10,5 --- 14 --- 17,5В @ 600В / 1000ВА
Секундарни: 0 --- 12В @ 600В / 1000ВА.
Ову трансформаторску намотају добили смо од локалног продавца трансформатора.

5. Сада следи главни ЛЦ круг:

ЛЦ круг познат као филтер уређај има робусне примене у круговима претварача снаге.
Употребљава се у претварачу, обично је потребан за разбијање оштрих врхова

било ког генерисаног таласног облика и помаже у његовом претварању у глаткији таласни облик.

Овде, на секундарном делу горњег трансформатора који је 0 --- 12В, очекујемо вишенивојску
квадратни каскадни таласни облик на излазу. Дакле, ми користимо петостепени ЛЦ круг да бисмо добили СИНЕВАВЕ еквивалентни таласни облик.

Подаци за ЛЦ круг су следећи:

А) Сви индуктори треба да имају 500уХ (микрохенри) 50А ГВОЖДЕНОГ ЈЕЗГРА ЕИ ЛАМИНИРАНОГ.
Б) Сви кондензатори треба да буду типа 1уФ 250В НОНПОЛАР.

Имајте на уму да се фокусирамо на петостепени ЛЦ круг, а не само на један или два степена, тако да на излазу можемо добити много чистији таласни облик са мањим хармонијским изобличењима.

6. Сада долази трансформатор друге и последње фазе:

Овај трансформатор је одговоран за претварање излаза из ЛЦ мреже, тј. РМС 12В ~ у 230В ~
Овај трансформатор би био оцењен као испод:
Примарно: 0 --- 12В @ 600В / 1000ВА
Секундарни: 230В @ 600В / 1000ВА.

Овде НИЈЕ потребна додатна ЛЦ мрежа на коначном излазу од 230 В за више филтрирања, јер смо већ филтрирали сваку фазу сваког обрађеног излаза на почетку.
ИЗЛАЗ ће сада бити СИНЕВАВЕ.

ДОБРА ствар је што на коначном излазу овог претварача нема апсолутно ШУМЕ
софистицираним уређајима се може управљати.

Али једна ствар коју треба имати на уму особа која управља претварачем је НЕ ПРЕТПЛАТИТИ ИНВЕРТЕР и задржати оптерећење снаге софистицираних уређаја у ограниченим границама.

Неколико исправки које треба извршити у дијаграму кола дато је у наставку:

1. Регулатор ИЦ7812 треба да има повезане бајпас кондензаторе. Требало би да се постави на а
ХЕАТСИНК јер би се током рада загрејало.

2. Тајмер ИЦ555 треба да прати серијски отпор пре него што сигнал пређе на диоде.
Вредност отпора треба да буде 100Е. ИЦ се загрева ако отпорник није повезан.

У закључку имамо 3 предложене фазе филтрирања:

1. Сигнал који генерише ИЦ555 на пину 3 филтрира се на масу и затим преноси на отпорник
а затим на диоде.

2. Како текући сигнали излазе из релевантних пинова ИЦ4017, претходно смо повезали феритне перле
прослеђујући сигнал отпорнику.
3. Завршни ступањ филтера се користи између оба трансформатора

Како сам израчунао намотај трансформатора

Данас бих желео да поделим нешто са вама.

Што се тиче навијања гвозденог језгра, нисам знао ништа о премотавању спецификација јер сам открио да у њих улази пуно параметара и прорачуна.

Дакле, за горњи чланак дао сам основне спецификације трафо навијачу и он ме је само питао:

а) прислушкивање улазног и излазног напона ако је потребно,
б) улазна и излазна струја,
ц) укупна снага,
д) Да ли вам треба спољно стезно учвршћење причвршћено за трафо?
е) Да ли желите осигурач који је повезан интерно на страни трансформатора 220В?
ф) Да ли желите да жице буду повезане са трафо-ом ИЛИ једноставно држите емајлирану жицу споља са додатим материјалом хладњака?
г) Да ли желите да језгро буде уземљено спојеном спољном жицом?
х) Да ли желите да Гвоздена језгра буде заштићена лаком и бојом црним оксидом?

Коначно ме је уверио у комплетан тест безбедности за трансформатор који је направљен по наруџби када буде спреман и требаће му пет дана да се заврши док се не обезбеди плаћање дела.
Дјеломична исплата износила је (отприлике) једну четвртину од укупног предложеног трошка који је диктирала особа са навијањем.

Моји одговори на горња питања су:

НАПОМЕНА: Да би се избегле забуне у ожичењу, претпостављам да је трафо направљен за једну намену: СТЕП ДОВН ТРАНСФОРМЕР где је примарна страна високог напона, а секундарна страна ниског напона.

а) 0-220В примарни улаз, 2-жице.
17,5 --- 14 --- 10,5 --- 7 --- 3,5 --- 0 --- 3,5 --- 7 --- 10,5 --- 14 --- 17,5В секундарни вишеструки излаз, 11- жице.

б) Примарна улазна струја: 4,55 А на 220 В Излазна струја: 28,6 ампера на вишеструком секундарном напону од краја до краја 35 В ... .. где је реч о прорачуну.

Рекао сам му да ми треба 5 ампера на 220В (230. Макс.), Тј. Примарни улаз и 32 ампера на 35В, тј. Секундарни излаз са више тапата.

ц) У почетку сам му рекао 1000ВА, али на основу израчунавања волта пута амп и заокруживања децималних бројева, снага је кренула на 1120ВА +/- 10%. Обезбедио ми је вредност толеранције за безбедност за 220В страну.

д) Да. Треба ми једноставно учвршћивање на метални ормар.

е) Не. Рекао сам му да ћу га поставити споља ради лакшег приступа кад случајно пухне.

ф) Рекао сам му да емајлирану жицу држи споља, да би секундарна страна са више точака била одговарајуће хладњак ради сигурности, а на примарној страни тражила сам да се споје жице.

г) Да. Треба ми језгро да се уземли из безбедносних разлога. Због тога вас молимо да прикључите спољну жицу.

х) Да. Тражио сам од њега да пружи потребну заштиту за жигове језгара.

То су биле интеракције између мене и њега за предложени трансформатор по наруџби.

АЖУРИРАЊЕ:

У горњем 5-степеном каскадном дизајну применили смо петостепено уситњавање преко једносмерне стране трансформатора, што је изгледа мало неефикасно. То је зато што би пребацивање могло резултирати значајном количином енергије изгубљене кроз задњи ЕМФ из трансформатора, а ово ће требати да трансформатор буде изузетно велик.

Боља идеја би могла бити осцилација стране једносмерне струје са претварачем пуног моста од 50 Хз или 60 Хз и пребацивање секундарне стране наизменичне струје помоћу наших 9-степених секвенцијалних излаза ИЦ 4017 помоћу триака, као што је приказано доле. Ова идеја би смањила скокове и привремене појаве и омогућила претварачу да има глађе и ефикасније извршавање 5-степеног синусног облика. Тријаци ће бити мање рањиви на пребацивање, у поређењу са транзисторима на једносмерној страни.