3つの高出力SG3525純粋な正弦波インバータ回路

投稿では、単一のIC SG 3525を使用した3つの強力でシンプルな正弦波12Vインバーター回路について説明しています。最初の回路には、ローバッテリー検出およびカットオフ機能と自動出力電圧調整機能が装備されています。

この回路は、このブログの関心のある読者の1人から要求されました。リクエストと回路の機能についてもっと学びましょう。

デザイン＃1：基本的な修正正弦

以前の投稿の1つで、 IC3525の機能をピンで留める 、データを使用して、次の回路を設計しました。この回路は、構成が非常に標準的ですが、ローバッテリーシャットダウン機能と自動出力レギュレーションの強化が含まれています。

次の説明では、回路のさまざまな段階について説明します。それらについて学びましょう。

与えられた図で見ることができるように、ICSG3525は、発振周波数がC1、R2、およびP1によって決定される標準のPWMジェネレータ/オシレータモードでリギングされます。

P1は、アプリケーションの必要な仕様に従って、正確な周波数を取得するように調整できます。

P1の範囲は100Hzから500kHzです。ここでは、ピン＃11とピン＃14の2つの出力に最終的に50Hzを提供する100Hzの値に関心があります。

上記の2つの出力は、プッシュプル方式（トーテムポール）で交互に振動し、接続されたMOSFETを固定周波数（50 Hz）で飽和状態にします。

それに応じてMOSFETは、変圧器の2つの巻線の両端でバッテリー電圧/電流を押したり引いたりします。これにより、変圧器の出力巻線に必要な主電源ACが生成されます。

出力で生成されるピーク電圧は約300ボルトであり、高品質のRMSメーターを使用してP2を調整することにより、約220VRMSに調整する必要があります。

P2は、実際にはピン＃11 /＃14でパルスの幅を調整します。これは、出力で必要なRMSを提供するのに役立ちます。

この機能により、出力でのPWM制御の修正正弦波形が容易になります。

自動出力電圧調整機能

ICはPWM制御のピン配列を容易にするため、このピン配列を利用してシステムの自動出力調整を有効にすることができます。

ピン＃2は内部内蔵エラーオペアンプの検出入力です。通常、このピン（非inv。）の電圧はデフォルトで5.1Vマークを超えて増加することはありません。これは、invピン＃1が内部で5.1Vに固定されているためです。

ピン＃2が指定された電圧制限内にある限り、PWM補正機能は非アクティブのままですが、ピン＃2の電圧が5.1Vを超える傾向がある瞬間、出力パルスはその後、補正とバランスを取るために絞り込まれます。それに応じて出力電圧。

ここでは、出力のサンプル電圧を取得するために小さな検出トランスTR2が使用されています。この電圧は適切に整流され、IC1のピン＃2に供給されます。

P3は、出力電圧RMSが約220Vのときに、給電電圧が5.1V制限を十分に下回るように設定されます。これにより、回路の自動調整機能が設定されます。

これで、何らかの理由で出力電圧が設定値を超えて上昇する傾向がある場合、PWM補正機能がアクティブになり、電圧が低下します。

理想的には、出力電圧RMSが250Vに固定されるようにP3を設定する必要があります。

したがって、上記の電圧が250Vを下回ると、PWM補正によって電圧が引き上げられ、その逆の場合、これは出力の双方向レギュレーションを取得するのに役立ちます。

注意深く調査すると、R3、R4、P2を含めることは無意味であることがわかります。これらは、回路から削除される可能性があります。 P3は、出力で目的のPWM制御を取得するためにのみ使用できます。

低バッテリカットオブ機能

この回路のもう1つの便利な機能は、バッテリ遮断能力が低いことです。

この導入は、ICSG3525に組み込まれているシャットダウン機能によって可能になります。

ICのピン＃10は正の信号に応答し、信号が禁止されるまで出力をシャットダウンします。

ここでの741オペアンプは低電圧検出器として機能します。

P5は、バッテリ電圧が低電圧しきい値を上回っている限り、741の出力がロジックローのままになるように設定する必要があります。これは11.5Vである可能性があります。ユーザーが好む11Vまたは10.5、理想的には11V以上である必要があります。

これを設定すると、バッテリ電圧が低電圧マークを下回る傾向がある場合、ICの出力が即座に高くなり、IC1のシャットダウン機能がアクティブになり、バッテリ電圧のそれ以上の損失が抑制されます。

フィードバック抵抗R9およびP4は、シャットダウン操作がアクティブ化された後、バッテリ電圧がいくつかのより高いレベルに戻る傾向がある場合でも、位置がラッチされたままであることを確認します。

パーツリスト

すべての抵抗器は1/4ワット1％MFRです。特に明記しない限り。

• R1、R7 = 22オーム
• R2、R4、R8、R10 = 1K
• R3 = 4K7
• R5、R6 = 100オーム
• R9 = 100K
• C1 = 0.1uF / 50V MKT
• C2、C3、C4、C5 = 100nF
• C6、C7 = 4.7uF / 25V
• P1 = 330Kプリセット
• P2 --- P5 = 10Kプリセット
• T1、T2 = IRF540N
• D1 ---- D6 = 1N4007
• IC1 = SG 3525
• IC2 = LM741
• TR1 = 8-0-8V .....要件に応じた電流
• TR2 = 0-9V / 100mAバッテリー= 12V / 25〜100 AH

上に示した回路図の低バッテリオペアンプ段は、次の図に示すように、応答を改善するために変更できます。

ここで、オペアンプのピン3には、D6とR11を使用した独自のリファレンスネットワークがあり、IC3525ピン16からのリファレンス電圧に依存していないことがわかります。

オペアンプのピン6は、通常の動作中にSG3525のピン10を妨害する可能性のある漏れを阻止するためにツェナーダイオードを採用しています。

R11 = 10K
D6、D7 =ツェナーダイオード、3.3V、1/2ワット

自動出力フィードバック補正を備えた別の設計

回路設計＃2：

上記のセクションでは、使用時に変更された正弦波出力を生成するように設計されたICSG3525の基本バージョンを学習しました。 インバータトポロジーで 、およびこの基本設計を拡張して、通常の形式で純粋な正弦波波形を生成することはできません。

変更された方形波または正弦波出力は、そのRMSプロパティで問題なく、ほとんどの電子機器に電力を供給するのに適度に適していますが、純粋な正弦波インバーター出力の品質に匹敵することはありません。

ここでは、標準のSG3525インバータ回路を純粋な正弦波に拡張するために使用できる簡単な方法を学習します。

提案された拡張機能の場合、基本的なSG3525インバーターは、変更されたPWM出力を生成するように構成された任意の標準SG3525インバーター設計にすることができます。このセクションは重要ではなく、任意の優先バリアントを選択できます（わずかな違いはありますが、オンラインでたくさん見つけることができます）。

私はに関する包括的な記事について議論しました 方形波インバーターを正弦波インバーターに変換する方法 私の以前の投稿の1つで、ここではアップグレードに同じ原則を適用します。

方形波から正弦波への変換がどのように行われるか

出力をすべての敏感な電子負荷に適した純粋な正弦波に変換する変換のプロセスで正確に何が起こるかについて知りたいと思うかもしれません。

これは基本的に、鋭い立ち上がりと立ち下がりの方形波パルスを緩やかに立ち上がりと立ち下がりの波形に最適化することによって行われます。これは、存在する方形波をいくつかの均一な断片に切り刻むか分割することによって実行されます。

実際の正弦波では、波形は指数関数的な上昇と下降のパターンで作成され、正弦波はそのサイクルの過程で徐々に上昇および下降します。

提案されたアイデアでは、波形は指数関数的に実行されるのではなく、方形波が細かく切り刻まれ、最終的には何らかのフィルタリング後に正弦波の形になります。

「チョッピング」は、計算されたPWMをBJTバッファステージを介してFETのゲートに供給することによって行われます。

SG3525波形を純粋な正弦波波形に変換するための典型的な回路設計を以下に示します。この設計は、実際には、すべての方形波インバーターを正弦波インバーターにアップグレードするために実装できるユニバーサルデザインです。

警告：入力としてSPWMを使用している場合は、下部のBC547をBC557に交換してください。エミッタはバッファステージ、コレクタからグランド、ベースからSPWM入力に接続します。

上の図にあるように、下の2つのBC547トランジスタは、PWMフィードまたは入力によってトリガーされ、PWMのオン/オフデューティサイクルに従ってスイッチングします。

これにより、SG3525出力ピンからのBC547 / BC557の50Hzパルスが急速に切り替わります。

上記の操作により、最終的にMOSFETは50 / 60Hzサイクルごとにオンとオフの回数を強制的にオンにし、その結果、接続されたトランスの出力で同様の波形を生成します。

好ましくは、PWM入力周波数はベース50または60Hz周波数の4倍である必要があります。そのため、各50 / 60Hzサイクルは4つまたは5つの部分に分割され、これを超えないようにします。そうしないと、不要な高調波やMOSFETの加熱が発生する可能性があります。

PWM回路

上記で説明した設計のPWM入力フィードは、 標準のIC555非安定設計 以下に示すように：

この IC555ベースのPWM回路 SG3525インバータ回路からの出力が主電源の純粋な正弦波波形のRMS値に近いRMS値を取得するように、最初の設計でBC547トランジスタのベースに最適化されたPWMを供給するために使用できます。

SPWMの使用

上で説明した概念は、典型的なSG3525インバータ回路の方形波修正出力を大幅に改善しますが、さらに良いアプローチは、 SPWMジェネレータ回路 。

この概念では、各方形波パルスの「チョッピング」は、固定デューティサイクルではなく、比例して変化するPWMデューティサイクルによって実装されます。

私はすでに議論しました オペアンプを使用してSPWMを生成する方法 、同じ理論を任意の方形波インバーターのドライバーステージに供給するために使用できます。

SPWMを生成するための簡単な回路を以下に示します。

SPWMの処理にIC741を使用

この設計では、入力ピンが2つの三角波ソースで構成されている標準のIC 741オペアンプが見られます。一方の周波数は、もう一方よりもはるかに高速です。

三角波は、以下に示すように、標準のIC 556ベースの回路から製造でき、非安定およびコンパクターとして配線されます。

高速三角波の周波数は400Hz前後である必要があり、50kのプリセットまたは1nFのコンデンサの値を調整することで設定できます。

遅い三角波の周波数は、インバーターの望ましい出力周波数と等しくなければなりません。これは50Hzまたは60Hzであり、SG3525のPIN＃4周波数と同等である可能性があります

上記の2つの画像に見られるように、高速三角波は通常のIC555アスタブルから実現されます。

ただし、遅い三角波は、「方形波から三角波へのジェネレータ」のように配線されたIC555を介して取得されます。

方形波または方形波はSG3525のピン＃4から取得されます。これは、オペアンプ741の出力をSG3525回路の50Hz周波数と完全に同期させるため重要です。これにより、2つのMOSFETチャネル間に正しい寸法のSPWMセットが作成されます。

この最適化されたPWMが最初の回路設計に供給されると、トランスからの出力は、標準のACメイン正弦波形とほぼ同じ特性を持つさらに改善された穏やかな正弦波形を生成します。

ただし、SPWMの場合でも、トランスの出力で正しい電圧出力を生成するには、最初にRMS値を正しく設定する必要があります。

実装すると、SG3525インバーター設計からの実際の正弦波等価出力を期待できます。または、方形波インバーターモデルからの出力も期待できます。

SG3525の純粋な正弦波インバータ回路についてさらに疑問がある場合は、コメントで自由に表現してください。

更新

SG3525発振器ステージの基本的な設計例を以下に示します。この設計は、SG3525設計の必要な拡張バージョンを取得するために、上記で説明したPWM正弦波BJT / MOSFETステージと統合できます。

提案されたSG3525純粋な正弦波インバータ回路の完全な回路図とPCBレイアウト。

礼儀：エインズワースリンチ

設計＃3：ICSG3525を使用した3kvaインバータ回路

前の段落では、SG3525設計を効率的な正弦波設計に変換する方法について包括的に説明しました。次に、ICSG3525を使用して単純な2kvaインバータ回路を構築する方法について説明します。ICSG3525は、増加することで簡単に正弦波10kvaにアップグレードできます。バッテリー、MOSFET、変圧器の仕様。

基本的な回路は、アナス・アフマド氏によって提出された設計によるものです。

提案されたSG35252kvaインバータ回路に関する説明は、以下の議論から理解することができます。

こんにちはスワガタム、私は次の3kva24Vを構築しました インバーター修正正弦波 （それぞれに抵抗を取り付けた20個のMOSFETを使用し、さらにセンタータップトランスを使用し、発振器にSG3525を使用しました）。今、それを純粋な正弦波に変換したいのですが、どうすればよいですか？

基本的な回路図

私の返信：

こんにちはアナス、

最初に、このSG3525インバーターの記事で説明されている基本的なセットアップを試してください。すべてがうまくいけば、その後、より多くのMOSFETを並列に接続してみることができます。

上記のダイグラムに示されているインバーターは基本的な方形波設計です。正弦波に変換するには、以下に説明する手順に従う必要があります。MOSFETゲート/抵抗器の端はBJTステージで構成し、555 ICPWMを接続する必要があります。次の図に示すように：

並列MOSFETの接続について

わかりました、私は20個のMOSFET（リードAに10個、リードBに10個）を持っているので、各MOSFETに2個のBJT、つまり40個のBJTを接続する必要があります。同様に、PWMから出てくる2個のBJTのみを40個のBJTと並列に接続する必要があります。 ？申し訳ありませんが、初心者は拾おうとしています。

回答：
いいえ、それぞれのBJTペアの各エミッタ接合は10個のMOSFETを保持します...したがって、必要なBJTは全部で4個だけです...。

バッファとしてのBJTの使用

1. 4つのBJT、リードAに2つ、リードBに2つ、次にPWMの出力からさらに2つのBJTと言ったので、私があなたを正しく理解できるかどうかはわかりませんか？
2. 24ボルトのバッテリーを使用していますか？バッテリーのBJTコレクター端子に変更がないことを望みますか？
3.発振器からの可変抵抗器を使用してMOSFETへの入力電圧を制御する必要がありますが、この場合、BJTのベースに流れる電圧をどのように処理するのかわかりません。どうすればよいですか。 BJTを爆破したいのですか？

はい、バッファステージ用のNPN / PNP BJT、およびPWMドライバを備えた2つのNPN。
24VはBJTバッファに害を及ぼすことはありませんが、必ず 12Vにステップダウンするための7812 SG3525およびIC555ステージ用。

IC 555ポットを使用して、変圧器からの出力電圧を調整し、220Vに設定できます。あなたのことを覚えておいてください 変圧器の定格はバッテリー電圧より低くする必要があります 出力で最適な電圧を得るため。バッテリーが24Vの場合、18-0-18Vの変圧器を使用できます。

パーツリスト

ICSG3525回路
特に指定のない限り、すべての抵抗器1/4ワット5％CFR
10K-6nos
150K-1いいえ
470オーム-1no
プリセット22K-1no
プリセット47K-1いいえ
コンデンサ
0.1uFセラミック-1no
IC = SG3525
MOSFET / BJTステージ
すべてのMOSFET-IRF540または同等のゲート抵抗-10オーム1/4ワット（推奨）
すべてのNPNBJTは= BC547です
すべてのPNBPJTは= BC557です。
ベース抵抗はすべて10K-4nosです
IC 555PWMステージ
1K = 1no100Kポット-1no
1N4148ダイオード= 2nos
コンデンサ0.1uFセラミック-1no
10nFセラミック-1no
その他IC7812-1no
バッテリー-12V0r 24V100AH変圧器仕様どおり。

より簡単な代替案