この投稿では、自動バッテリー充電器ステージが統合された500ワットのインバーター回路を構築する方法について包括的に説明します。

さらにこの記事では、システムをより高い負荷にアップグレードする方法と、otを純粋な正弦波バージョンに拡張する方法についても学習します。

この500ワットのパワーインバーターは、鉛蓄電池からの12 VDCまたは24VDCを220Vまたは120V ACに変換します。これは、CFLライト、LED電球、ファン、ヒーターから、あらゆるタイプの負荷に電力を供給するために使用できます。、モーター、ポンプ、ミキサー、コンピューターなど。

基本デザイン

アンインバーターの設計が可能ユーザーの好みに応じて、オシレーターステージを別のタイプのオシレーターステージに置き換えるだけで、さまざまな方法で使用できます。

オシレーターステージは基本的に非安定マルチバイブレータ ICまたはトランジスタを使用している可能性があります。

非安定ベースの発振器はさまざまな方法で設計できますが、IC 4047オプションは、インベラーなどのアプリケーション用に特別に設計された、用途が広く、正確で、特殊な非安定チップであるため、ここで使用します。

IC4047の使用

インバーターを作る IC4047を使用 ICの精度と可読性が高いため、おそらく最も推奨されるオプションです。このデバイスは、ピン10とピン11の間にデュアルプッシュプルまたはフリップフロップ出力を提供し、ピン13に単一の方形波出力を提供する多用途の発振器ICです。

基本回路

方形波出力を備えた基本的な500ワットのインバーターは、上記のように簡単に構築できます。ただし、バッテリー充電器でアップグレードするには、バッテリーの仕様に従って適切な定格の充電トランスを使用する必要がある場合があります。

充電器の構成を学ぶ前に、まずこのプロジェクトに必要なバッテリーの仕様を理解しましょう。

以前の投稿の1つから、鉛蓄電池のより適切な充電および放電速度は、0.1Cの速度、またはバッテリーのAh定格の10分の1の供給電流である必要があることがわかっています。これは、500ワットの負荷で最低7時間バックアップを取得するには、バッテリーAhを次の方法で計算できることを意味します。

12Vバッテリーからの500ワットの負荷に必要な動作電流は、約500/12 = 41アンペアになります。

この41アンペアは7時間持続する必要があります。これは、バッテリーAhが= 41 x 7 = 287Ahでなければならないことを意味します。ただし、実際には、これは少なくとも350Ahである必要があります。

24 Vバッテリーの場合、これは200 Ahで50％少なくなる可能性があります。これが、インバータのワット数定格が高くなるにつれて、常に高い動作電圧が推奨される理由です。

24Vバッテリーの使用

バッテリーと変圧器のサイズを小さくし、ケーブルを細く保つために、提案された500ワットの設計を操作するために24Vバッテリーを使用することをお勧めします。

基本設計は、 7812 IC 以下に示すように、IC4047回路に追加されます。

回路図

充電器

デザインをシンプルかつ効果的に保つために、私は使用を避けましたバッテリー充電器の自動カットオフここで、また、単一の共通変圧器がインバーターと充電器の操作に使用されることを保証しました。

“バターワースハイパスフィルターの設計 ”

バッテリー充電器を備えた提案された500ワットインバーターの完全な回路図を以下に示します。

同じ概念は、他の関連する投稿の1つですでに詳細に説明されており、追加情報について参照できます。

基本的に、インバータはバッテリーを充電するための同じ変圧器バッテリー電源を220VAC出力に変換します。この動作は、変圧器の巻線を充電モードとインバーターモードに交互に変更するリレー切り替えネットワークを介して実装されます。

使い方

グリッド主電源ACが使用できない場合、リレー接点はそれぞれのN / Cポイントに配置されます（通常は閉じています）。これにより、MOSFETのドレインが変圧器の一次側に接続され、アプライアンスまたは負荷が変圧器の二次側に接続されます。

ユニットはインバーターモードになり、バッテリーから必要な220VACまたは120VACの生成を開始します。

リレーコイルは単純な原油から電力を供給されますトランスレス（容量性）電源回路 2uF / 400Vのドロップコンデンサを使用します。

負荷は非常に頑丈で、2uFコンデンサからのスイッチオンサージに容易に耐えるリレーコイルの形であるため、電源を安定化または適切に調整する必要はありません。

トランスの主AC側を制御するRL1リレーのコイルは、ブロッキングダイオードの前に接続されているのがわかります。一方、MOSFET側を制御するRL2のコイルは、ダイオードの後ろにあり、大きなコンデンサと並列に配置されています。

これは、RL2に小さな遅延効果を作成するため、またはRL1がRL2の前にオンとオフに切り替わるようにするために意図的に行われます。これは安全上の懸念のためであり、リレーがインバータモードから充電モードに移行するたびにMOSFETが逆充電電源にさらされないようにするためです。

安全上の提案

ご存知のように、どのインバータ回路でも、トランスは重い誘導負荷のように機能します。このような重い誘導負荷が周波数で切り替わると、大量の電流スパイクが発生し、敏感な電子機器や関連するICにとって潜在的に危険になる可能性があります。

電子ステージの適切な安全性を確保するために、7812セクションを次のように変更することが重要な場合があります。

12Vアプリケーションの場合、上記のスパイク保護回路を次のバージョンに減らすことができます。

バッテリー、MOSFET、変圧器がワット数を決定します

これについては、さまざまな投稿を通じて何度も議論してきましたが、インバーターが生成できる電力量を実際に決定するのは、変圧器、バッテリー、およびMOSFETの定格です。

前の段落でバッテリーの計算についてはすでに説明しましたが、次に、変圧器は計算できます必要な電力出力を補完するため。

それは実際には非常に簡単です。電圧は24V、電力は500ワットであると想定されているため、500を24で割ると20.83アンペアになります。つまり、変圧器の定格電流は21アンペアを超え、できれば最大25アンペアでなければなりません。

ただし、充電モードとインバーターモードの両方に同じ変圧器を使用しているため、両方の操作に最適になるように電圧を選択する必要があります。

一次側の20-0-20Vは適切な妥協点のように見えます。実際、両方のモードでのインバーターの全体的な動作に理想的な定格です。

バッテリーの充電には半分の巻線しか使用されないため、変圧器の20 V RMS定格を使用して、バッテリーに接続された関連フィルターコンデンサーを使用して、バッテリー全体で20 x 1.41 = 28.2VのピークDcを得ることができます。端子。この電圧は、適切な速度と正しい速度でバッテリーを充電します。

インバーターモードでは、バッテリーが約26 Vの場合、インバーター出力は24/26 = 220 / Outになります。

出力= 238 V

これは、バッテリーが最適に充電されている間は正常な出力に見え、バッテリーが23 Vに低下した場合でも、出力は正常な210Vを維持することが期待できます。

MOSFETの計算 ：MOSFETは基本的に、定格電流のスイッチング中に燃焼してはならないスイッチのように機能し、スイッチング電流に対する抵抗の増加によって加熱してはなりません。

上記の側面を満たすには、MOSFETの電流処理容量またはID仕様が500ワットのインバーターで25アンペアをはるかに超えていることを確認する必要があります。また、高損失と非効率的なスイッチングを防ぐために、MOSFETのRDSon仕様は可能な限り低くする必要があります。

図に示されているデバイスは IRF3205 、IDは110アンペア、RDSonは8ミリオーム（0.008オーム）です。これは実際には非常に印象的で、このインバータープロジェクトに完全に適しています。

パーツリスト

上記の500ワットのインバーターをバッテリー充電器で作成するには、次の部品表が必要です。

IC 4047 = 1
抵抗器
56K = 1
10オーム= 2
コンデンサ0.1uF = 1
コンデンサ4700uF / 50 V = 1（バッテリ端子間）
MOSFET IRF3205 = 2
ダイオード20アンペア= 1
MOSFET用ヒートシンク=大型フィンタイプ
MOSFET間のブロッキングダイオードドレイン/ソース= 1N5402（トランス一次側からの逆起電力に対する保護を強化するために、各MOSFETのドレイン/ソース間にダイオードを接続してください。カソードはドレインピンに接続されます。
リレーDPDT40アンペア= 2個

変更された正弦波インバーターへのアップグレード

上記の方形波バージョンは、効果的に変換できます。変更された正弦波出力波形が大幅に改善された500ワットのインバータ回路。

“eceシニアデザインプロジェクトのアイデア ”

このために私たちは古いものを使用します IC555およびIC741 目的の正弦波形を製造するための組み合わせ。

バッテリー充電器を備えた完全な回路を以下に示します。

この考え方は、このWebサイトの他のいくつかの正弦波インバーター設計に適用されているものと同じです。計算されたSPWMを使用してパワーMOSFETのゲートをチョップし、複製された大電流SPWMがトランスの一次側のプッシュプル巻線で発振するようにします。

IC 741は、2つの入力にまたがる2つの三角波を比較するコンパレータとして使用されます。低速の基本三角波はIC4047 Ctピンから取得され、高速の三角波は外部IC555非安定ステージから取得されます。結果は、IC 741のピン6で計算されたSPWMです。このSPWMは、同じSPWM周波数でトランスによってスイッチングされるパワーMOSFETのゲートでチョップされます。

これにより、2次側が純粋な正弦波出力になります（ある程度のフィルタリング後）。