6 Najlepsze obwody falownika IC 555 zbadane

Sześć unikalnych projektów poniżej wyjaśnia nam, w jaki sposób można efektywnie wykorzystać zwykły pojedynczy astable multiwibrator IC 555 zrobić falownik bez angażowania złożonych etapów.

Bez wątpienia IC 555 to wszechstronny układ scalony, który ma wiele zastosowań w świecie elektronicznym. Jednak jeśli chodzi o falowniki, IC 555 idealnie się do tego nadaje.

W tym poście omówimy 5 znakomitych obwodów falownika IC 555, od prostego wariantu fali prostokątnej po nieco bardziej zaawansowane projekty fal sinusoidalnych SPWM, a na koniec pełnoprawny obwód falownika DC na DC pwm oparty na rdzeniu ferrytowym. Zaczynajmy.

Pomysł został zgłoszony przez pana ningrat_edan.

Podstawowy projekt

Nawiązując do przedstawionego schematu, pojedynczy IC 555 można zobaczyć skonfigurowany w swoim standardowym trybie astabilnym , przy czym jego pin # 3 jest używany jako źródło oscylatora do realizacji funkcji falownika.

UWAGA: Aby zoptymalizować 50 Hz na wyjściu, należy wymienić kondensator 1 nF na kondensator 0,47 μF . Może to być polarny lub niepolarny .

Jak to działa

Działanie tego obwodu falownika IC 555 można zrozumieć za pomocą następującej etapowej analizy:

Układ IC 555 jest skonfigurowany w stabilnym trybie multiwibratora, który umożliwia jego pinowi # 3 przełączanie ciągłych wysokich / niskich impulsów przy określonej częstotliwości. Ta częstotliwość zależy od wartości rezystorów i kondensatora na jego pinie # 7, pin # 6, 2 itd.

Pin # 3 układu IC 555 generuje wymaganą częstotliwość 50 Hz lub 60 Hz dla tranzystorów MOSFET.

Jak wiemy, tranzystory MOSFET muszą tutaj pracować naprzemiennie, aby umożliwić oscylację przeciwsobną na podłączonym uzwojeniu środkowego zaczepu transformatora.

Dlatego obie bramki MOSFET nie mogą być podłączone do pinu # 3 układu scalonego. Jeśli to zrobimy, oba tranzystory MOSFET będą przewodzić jednocześnie, powodując przełączanie obu uzwojeń pierwotnych. Spowodowałoby to indukcję dwóch sygnałów przeciwfazowych w obwodzie wtórnym, powodując zwarcie wyjściowego prądu przemiennego, a na wyjściu wystąpiłoby zero netto prądu przemiennego i nagrzanie transformatora.

Aby uniknąć takiej sytuacji, oba tranzystory MOSFET muszą pracować naprzemiennie w tandemie.

Funkcja BC547

Aby upewnić się, że tranzystory MOSFET przełączają się naprzemiennie z częstotliwością 50 Hz od pinu nr 3 układu IC 555, wprowadzamy stopień BC547 do odwracania sygnału wyjściowego pinu # 3 na kolektorze.

Robiąc to, skutecznie umożliwiamy impulsowi nr 3 tworzenie przeciwnych częstotliwości +/-, jedną na pinie nr 3, a drugą na kolektorze BC547.

W tym układzie jedna bramka MOSFET działa od pinu # 3, podczas gdy druga MOSFET działa od kolektora BC547.

Oznacza to, że gdy MOSFET na pinie nr 3 jest WŁĄCZONY, MOSFET na kolektorze BC547 jest WYŁĄCZONY i odwrotnie.

To skutecznie pozwala tranzystorom MOSFET na naprzemienne przełączanie w celu uzyskania wymaganego przełączania przeciwsobnego.

Jak działa Transformer

Plik praca transformatora w tym obwodzie falownika IC 555 można się nauczyć z następującego wyjaśnienia:

Gdy tranzystory MOSFET przewodzą naprzemiennie, odpowiednie półuzwojenie jest zasilane wysokim prądem z akumulatora.

Odpowiedź umożliwia transformatorowi generowanie przełączania przeciwsobnego na środkowym uzwojeniu zaczepu. Skutkiem tego jest indukowanie wymaganego prądu przemiennego 50 Hz lub prądu przemiennego 220 V w jego uzwojeniu wtórnym

W okresach WŁĄCZENIA odpowiednie uzwojenie magazynuje energię w postaci energii elektromagnetycznej. Gdy tranzystory MOSFET są wyłączane, odpowiednie uzwojenie odrzuca swoją zmagazynowaną energię na wtórnym uzwojeniu sieciowym, indukując cykl 220 V lub 120 V po stronie wyjściowej transformatora.

Dzieje się to naprzemiennie w przypadku dwóch uzwojeń pierwotnych, powodując naprzemienne napięcie sieciowe 220 V / 120 V po stronie wtórnej.

Znaczenie odwrotnych diod ochronnych

Ten typ topologii zaczepu centralnego ma wadę. Kiedy pierwotne półuzwojenie wyrzuca odwrotną EMF, jest to również poddawane działaniu zacisków dren / źródło MOSFET.

Może to mieć druzgocący wpływ na tranzystory MOSFET, jeśli diody zabezpieczające przed odwróceniem nie są zawarte po pierwotnej stronie transformatora. Ale w tym te diody oznacza również przesunięcie cennej energii do ziemi, co powoduje, że falownik pracuje z mniejszą wydajnością.

Specyfikacja techniczna:

• Moc wyjściowa : Nieograniczony, może wynosić od 100 watów do 5000 watów
• Transformator : Zgodnie z preferencjami, moc będzie zgodna z wymaganiami dotyczącymi mocy obciążenia wyjściowego
• Bateria : 12 V i Ah powinien być 10 razy większy niż prąd wybrany dla transformatora.
• Waveform : Kwadratowa fala
• Częstotliwość : 50 Hz lub 60 Hz zgodnie z kodem kraju.
• Napięcie wyjściowe : 220 V lub 120 V zgodnie z kodem kraju

Jak obliczyć częstotliwość IC 555

Częstotliwość Obwód astabilnego oscylatora IC 555 jest zasadniczo określany przez sieć RC (rezystor, kondensator) skonfigurowaną na styku nr 7, styku nr 2/6 i masie.

Gdy układ scalony IC 555 jest stosowany jako obwód falownika, wartości tych rezystorów i kondensatora są obliczane w taki sposób, że styk nr 3 r układu scalonego wytwarza częstotliwość około 50 Hz lub 60 Hz. 50 Hz to standardowa wartość kompatybilna z wyjściem 220 V AC, podczas gdy 60 Hz jest zalecane dla wyjść 120 V AC.

Wzór na obliczanie wartości RC w obwodzie IC 555 pokazano poniżej:

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

Gdzie F jest docelową częstotliwością wyjściową, R1 jest rezystorem podłączonym między pinem # 7 a masą w obwodzie, podczas gdy R2 jest rezystorem między pinem # 7 i pinem # 6/2 układu scalonego. C to kondensator znajdujący się między pinem # 6/2 a masą.

Pamiętaj, że F będzie w faradach, F w hercach, R w omach, a C w mikroFaradach (μF)

Klip wideo:

Obraz przebiegu:

Używanie BJT zamiast MOSFETów

Na powyższym schemacie zbadaliśmy falownik oparty na tranzystorze MOSFET z centralnym transformatorem zaczepu. Projekt wykorzystywał w sumie 4 tranzystory, co wydaje się być nieco długie i mniej opłacalne.

Dla hobbystów, którzy mogą być zainteresowani zbudowaniem falownika IC 555 przy użyciu tylko kilku BJT mocy, bardzo przydatny będzie następujący obwód:

UWAGA: Tranzystory są błędnie wyświetlane jako TIP147, które w rzeczywistości są TIP142

AKTUALIZACJA : Czy wiesz, że możesz stworzyć fajny, zmodyfikowany falownik sinusoidalny, po prostu łącząc IC 555 z IC 4017, zobacz Drugi schemat z tego artykułu : Zalecany dla wszystkich hobbystów dedykowanych inwerterom

2) Obwód falownika pełnego mostka IC 555

Przedstawiony poniżej pomysł można uznać za najprostszy obwód falownika z pełnym mostkiem opartym na IC 555, który jest nie tylko proste i tanie w budowie ale jest również znacząco potężny. Moc falownika można zwiększyć do dowolnych rozsądnych limitów, odpowiednio modyfikując liczbę mosfetów na stopniu wyjściowym.

Jak to działa

Objaśniony obwód najprostszego falownika z pełnym mostkiem wymaga pojedynczego układu IC 555, kilku mosfetów i transformatora mocy jako głównych składników.

Jak pokazano na rysunku, IC 555 został podłączony jak zwykle w stabilnej formie multiwibratora. Rezystory R1 i R2 decydują o cyklu pracy falownika.

R1 i R2 muszą być precyzyjnie wyregulowane i obliczone, aby uzyskać 50% cykl pracy, w przeciwnym razie wyjście falownika może generować nierówny przebieg, co może prowadzić do niezrównoważonego wyjścia AC, niebezpiecznego dla urządzeń, a także mosfety będą miały tendencję do nierównomiernego rozpraszania, powodując powstawanie wiele problemów w obwodzie.

Wartość C1 musi być dobrana tak, aby częstotliwość wyjściowa wynosiła około 50 Hz dla specyfikacji 220 V i 60 Hz dla specyfikacji 120 V.

Mosfetami mogą być dowolne mosfety mocy, zdolne do obsługi dużych prądów, mogą mieć do 10 amperów lub więcej.

Tutaj od operacja jest pełnym pomostem bez żadnych układów scalonych sterownika mostka pełnego, zamiast jednej wbudowano dwie baterie w celu zapewnienia potencjału uziemienia transformatora oraz w celu uczynienia uzwojenia wtórnego transformatora reagującego zarówno na dodatnie, jak i ujemne cykle z operacji mosfetu.

Pomysł został zaprojektowany przeze mnie, jednak praktycznie nie został jeszcze przetestowany, więc uprzejmie weź pod uwagę tę kwestię przy jego realizacji.

Przypuszczalnie falownik powinien być w stanie z łatwością obsłużyć do 200 watów mocy z dużą wydajnością.

Wyjście będzie typu prostokątnego.

Lista części

• R1 i R2 = Zobacz tekst,
• C1 = patrz tekst,
• C2 = 0,01 uF
• R3 = 470 omów, 1 wat,
• R4, R5 = 100 omów,
• D1, D2 = 1N4148
• Mosfets = patrz tekst.
• Z1 = 5,1 V 1 watowa dioda Zenera.
• Transformator = zapotrzebowanie mocy Aspera,
• B1, B2 = dwie baterie 12 V, AH będzie zgodne z preferencjami.
• IC1 = 555

3) Czysty obwód sinusoidalny SPWM IC 555 inwertera

Proponowana czysta fala sinusoidalna oparta na IC 555 obwód falownika generuje dokładnie rozmieszczone impulsy PWM, które bardzo dokładnie imitują falę sinusoidalną, dzięki czemu można je uznać za tak dobre, jak konstrukcja części z licznikiem fali sinusoidalnej.

Tutaj używamy dwóch etapów do tworzenia wymaganych impulsów PWM, stopień zawiera układy scalone 741, a drugi układ scalony 555. Poznajmy szczegółowo całą koncepcję.

Jak działa obwód - scena PWM

Schemat obwodu można zrozumieć za pomocą następujących punktów:

Dwa wzmacniacze operacyjne są zasadniczo ustawione tak, aby generować wymagane napięcia źródła próbki dla IC 555.
Za generowanie fal prostokątnych i trójkątnych odpowiada para wyjść z tego etapu.

Drugi etap, który jest właściwie sercem obwód składa się z IC 555 . Tutaj układ scalony jest okablowany w trybie monostabilnym z falami prostokątnymi ze stopnia wyjściowego przyłożonymi do jego styku wyzwalającego nr 2 i falami trójkątnymi przyłożonymi do styku nr 5 napięcia sterującego.

Wejście fali prostokątnej wyzwala sygnał monostabilny w celu wygenerowania łańcucha impulsów na wyjściu, przy czym sygnał trójkątny moduluje szerokość wyjściowych impulsów fali prostokątnej.

Wyjście z IC 555 podąża teraz za „instrukcjami” ze stopnia operacyjnego i optymalizuje swoje wyjście w odpowiedzi na dwa sygnały wejściowe, wytwarzając sinusoidalne równoważne impulsy PWM.

Teraz wystarczy tylko odpowiednio dostarczyć impulsy PWM do stopni wyjściowych falownika składającego się z urządzeń wyjściowych, transformatora i baterii.

Integracja PWM ze stopniem wyjściowym

Powyższe wyjście PWM jest stosowane do stopnia wyjściowego, jak pokazano na rysunku.

Tranzystory T1 i T2 odbierają impulsy PWM u swoich podstaw i przełączają napięcie akumulatora na uzwojenie transformatora zgodnie z cyklami pracy zoptymalizowanego przebiegu PWM.

Pozostałe dwa tranzystory zapewniają, że przewodzenie T1 i T2 odbywa się w tandemie, czyli naprzemiennie tak, aby wyjście z transformatora generowało jeden pełny cykl AC z dwiema połówkami impulsów PWM.

Obrazy przebiegów:

(Dzięki uprzejmości: Mr.Robin Peter)

Zobacz także to Zmodyfikowana konstrukcja sinusoidalna 500 VA , opracowany przeze mnie.

Lista części dla powyższego obwodu falownika IC 555 czystej fali sinusoidalnej

• R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
• R7 = 8K2,
• R11, R14, R15, R16 = 1K,
• R12, R13 = 33 Ohm 5 Watów,
• R4 = ustawienie wstępne 1 M,
• R5 = 150 K ustawienie wstępne,
• R6 = 1K5
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 100 pF,
• IC1 = TL 072,
• IC2 = 555,
• T1, T2 = BDY29,
• T5, T6 = TYP 127,
• T3, T4 = TIP122
• Transformator = 12 - 0 - 12 V, 200 watów,
• Akumulator = 12 V, 100 Ah.
• Układ styków IC 555

Szczegóły wyprowadzeń IC TL072

Przebieg SPWM oznacza sinusoidalny przebieg modulacji szerokości impulsu i jest stosowany w omawianym obwodzie falownika SPWM przy użyciu kilku układów scalonych 555 i pojedynczego wzmacniacza operacyjnego.

4) Kolejna wersja fali sinusoidalnej wykorzystująca IC 555

W jednym z moich wcześniejszych postów szczegółowo dowiedzieliśmy się, jak zbudować plik Obwód generatora SPWM wykorzystujący wzmacniacz operacyjny i dwa trójkątne wejścia falowe, w tym poście używamy tej samej koncepcji do generowania SPWM, a także uczymy się metody stosowania go w obwodzie falownika opartym na IC 555.

Korzystanie z IC 555 dla falownika

Powyższy schemat przedstawia cały projekt proponowanego obwodu falownika SPWM z wykorzystaniem układu IC 555, w którym centralny układ scalony IC 555 i powiązane stopnie BJT / mosfet tworzą podstawowy obwód falownika prostokątnego.

Naszym celem jest cięcie tych fal prostokątnych 50 Hz do wymaganego przebiegu SPWM za pomocą obwodu opartego na wzmacniaczu operacyjnym.

Dlatego odpowiednio konfigurujemy prosty stopień komparatora opamp za pomocą IC 741, jak pokazano w dolnej części schematu.

Jak już wspomniano w naszym poprzednim artykule SPWM, ten wzmacniacz operacyjny potrzebuje kilku źródeł fal trójkątnych na dwóch wejściach w postaci szybkiej fali trójkątnej na pinie nr 3 (wejście nieodwracające) i znacznie wolniejszej fali trójkątnej na swoim pinie # 2 (odwracające wejście).

Korzystanie z IC 741 dla SPWM

Osiągamy to, używając innego astabilnego obwodu IC 555, który można zobaczyć po lewej stronie diagramu, i używamy go do tworzenia wymaganych szybkich fal trójkątnych, które są następnie przykładane do pinu nr 3 układu IC 741.

W przypadku powolnych fal trójkątnych po prostu wyodrębniamy to samo ze środka IC 555, który jest ustawiony na 50% cyklu pracy, a jego kondensator taktowania C jest odpowiednio dostrajany, aby uzyskać częstotliwość 50 Hz na jego pinie # 3.

Wyprowadzenie powolnych fal trójkątnych ze źródła 50 Hz / 50% zapewnia, że ​​przerywanie SPWM w buforowych BJT jest doskonale zsynchronizowane z jonami przewodzącymi mosfet, a to z kolei zapewnia, że ​​każda z fal prostokątnych jest idealnie `` wyrzeźbiona '' jako na wygenerowany SPWM z wyjścia opamp.

Powyższy opis jasno wyjaśnia, jak wykonać prosty obwód falownika SPWM przy użyciu układów IC 555 i IC 741, jeśli masz jakiekolwiek pytania związane z tym problemem, możesz skorzystać z poniższego pola komentarza w celu uzyskania szybkich odpowiedzi.

5) Beztransformatorowy falownik IC 555

Projekt pokazany poniżej przedstawia prosty, ale bardzo skuteczny obwód falownika IC 555 z pełnym mostkiem 4 MOSFET n-kanałowym.

12 V DC z akumulatora jest najpierw przetwarzane na 310 V DC przez gotowy moduł konwertera DC na AC.

To 310 VDC jest podawane do pełnego sterownika mostka MOSFET w celu przekształcenia go na wyjście 220 V AC.

4-kanałowe tranzystory MOSFET z kanałem N są odpowiednio bootstrapowane przy użyciu indywidualnego dide, kondensatora i sieci BC547.

Przełączanie całej sekcji mostka jest realizowane przez stopień oscylatora IC 555. Częstotliwość wynosi około 50 Hz ustawioną przez ustawienie 50 k na pinie # 7 układu IC 555.

6) Inwerter IC 555 z automatyczną ładowarką Arduino

W tej szóstej konstrukcji falownika używamy licznika dekad 4017 i timera Ic ne555 do generowania sygnału pwm fali sinusoidalnej dla falownika i opartego na Arduino automatycznego odcinania wysokiego / niskiego poziomu baterii z alarmem.

Autor: Ainsworth Lynch

Wprowadzenie

W tym obwodzie tak naprawdę dzieje się tak, że 4017 wyprowadza sygnał pwm z 2 z jego 4 pinów wyjściowych, który jest następnie przerywany i jeśli odpowiednie filtrowanie wyjściowe znajduje się po stronie wtórnej transformatora, przyjmuje kształt lub wystarczająco blisko kształt rzeczywistej sinusoidy.

Pierwsza NE555 przesyła sygnał do styku 14 4017, który jest 4 razy większy od wymaganej częstotliwości wyjściowej, której potrzebujesz, ponieważ 4017 przełącza się między swoimi 4 wyjściami, innymi słowy, jeśli potrzebujesz 60 Hz, musisz dostarczyć 4 * 60 Hz do styku 14 układu scalonego 4017 o częstotliwości 240 Hz.

Obwód ten ma funkcję wyłączania nadnapięciowego, wyłączania pod napięciem i funkcję alarmu niskiego poziomu naładowania baterii, wszystko to jest wykonywane przez platformę mikrokontrolera zwaną Arduino, którą należy zaprogramować.

Program dla Arduino jest prosty i został zamieszczony na końcu artykułu.

Jeśli uważasz, że nie będziesz w stanie ukończyć tego projektu z dodanym mikrokontrolerem, możesz go pominąć, a obwód będzie działał tak samo.

Jak działają obwody

Ten falownik IC 555 z obwodem wyłączania wysokiego / niskiego poziomu baterii Arduino może działać od 12 V, 24 i 48 V do 48 V, należałoby wybrać odpowiednią wersję regulatora napięcia i odpowiednio dobrać transformator.

Arduino może być zasilane napięciem od 7 do 12 V lub nawet 5 V z USB, ale dla takiego obwodu dobrze byłoby zasilać go z 12 V, aby nie powodować spadku napięcia na cyfrowych pinach wyjściowych, które są używane do zasilania przekaźnika, który włącza Ic w obwodzie, a także brzęczyk alarmu niskiego napięcia.

Arduino będzie używane do odczytu napięć baterii i działa tylko od 5 V DC, więc używany jest obwód dzielnika napięcia.W moim projekcie użyłem 100k i 10k i te wartości są wykreślone w kodzie zaprogramowanym w układzie Arduino, więc ty muszą używać tych samych wartości, chyba że dokonałeś modyfikacji kodu lub napiszesz inny kod, co można zrobić, ponieważ Arduino jest platformą open source i jest tania.

Płytka Arduino w tym projekcie jest również połączona z wyświetlaczem LCD 16 * 2, który wyświetla napięcie baterii.

Poniżej znajduje się schemat obwodu.

Program odłączenia akumulatora:

#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)
}

Aby uzyskać więcej informacji, możesz wyrazić swoje pytania w komentarzach.