IC4047を使用した純粋な正弦波インバータ回路

非常に効果的な純粋な正弦波インバータ回路は、IC4047といくつかのIC555を他のいくつかの受動部品と一緒に使用して作成できます。以下の詳細を学びましょう。

回路コンセプト

前回の投稿では、メインについて説明しました IC4047の仕様とデータシート ここでは、外部発振回路を使用せずに、ICを単純なインバータ回路に構成する方法を学びました。

この記事では、設計を少し先に進め、既存のIC4047とともにいくつかの追加のIC555を使用して、純粋な正弦波インバータ回路に拡張する方法を学習します。

IC 4047セクションは基本的に同じままで、通常のフリーランニングマルチバイブレータモードで構成され、必要な12VからACメインへの変換のために出力がMOSFET /トランスステージで拡張されます。

IC4047の機能

IC 4047は、接続されたMOSFETに通常の方形波を生成し、変圧器の2次側に主出力を生成します。これも方形波ACの形式です。

2つの555ICを上記のステージに統合すると、出力が完全に純粋な正弦波ACに変換されます。以下の説明は、上記のために機能するIC555の背後にある秘密を明らかにします。

以下に示すIC4047純粋な正弦波インベラー回路（私が設計）を参照すると、2つの同一のIC 555ステージがあり、左側のセクションは電流制御ののこぎり波ジェネレーターとして機能し、右側のセクションは電流制御のPWMジェネレーターとして機能します。 。

両方の555ICのトリガーは、IC 4047のピン＃13ですぐに利用できる発振器出力から得られます。この周波数は、インバーターが50Hz動作用の場合は100Hz、60Hzアプリケーション用の場合は120Hzになります。

PWM生成にIC555を使用

左側の555セクションは、コンデンサの両端に一定ののこぎり波を生成し、IC2 555の変調入力に供給されます。こののこぎり波信号は、IC1 555のピン3からの高周波信号と比較され、ピン＃で必要な純粋な正弦波相当のPWMを生成します。 555IC2の3。

上記のPWMは、MOSFETのゲートに直接適用されます。 IC4047のピン10/11を介してここで生成された方形パルスは、適用されたPWMに従って切り刻まれ、「刻まれ」ます。

結果として生じる変圧器への出力はまた、純粋な正弦波を変圧器の主AC二次出力でステップアップさせます。

R1、C1の計算式はこの記事に記載されており、IC4047のピン配置の詳細についても説明しています。

NE555の場合、ステージCは1uF付近で選択でき、Rは1Kとして選択できます。

想定される出力波形

使用方法の詳細 PWMを生成するためのIC555

以下に示すように、ピン5と三角ソース入力の間にポット分圧器ネットワークを導入することにより、RMS調整を上記の設計に追加できます。この設計には、MOSFETの動作を改善するためのバッファトランジスタも含まれています。

上記の純粋な正弦波インバーターの設計は、このブログの熱心な読者の1人であり、熱心な電子愛好家であるArunDev氏によってテストされました。彼から送られた次の画像は、同じことに対する彼の努力を証明しています。

その他のフィードバック

上記のIC4047インバーターの結果に関してアルン氏から受け取った感動的な応答：

このサーキットを完了した後、結果は驚くべきものでした。私は100Wの電球でフルワット数を得ました。私の目を信じることができませんでした。

この設計で私が行った唯一の違いは、周波数を正確に調整するために、2番目の555の180Kを220Kポットに置き換えることでした。

今回の結果はすべての点で実り多いものでした...ポットを調整すると、電球に邪魔にならない、ちらつきのないフルワットの輝きが得られました。また、負荷が50〜50の周波数を与えたため、230 / 15V変圧器が接続されました。 60（たとえば52 Hz）。

ポットは、2番目のic 555のピン＃3から高周波（たとえば2 Khz）出力が得られるように穏やかに調整されました。CD4047セクションは、2つの出力端子で52Hzになるように調整されています。

また、私は単純な問題に直面しています。出力段でIRF3205MOSFETを使用しました。各MOSFETのドレイン端子間に安全ダイオードを接続するのを忘れました...

そのため、別の負荷（テーブルファンなど）を所定の負荷（100 W電球）と並列に接続しようとすると、電球のグローとファンの速度が少し低下し、MOSFETの1つが飛んでしまいました。ダイオードがない。

上記の4047正弦波インバーター回路は、このブログの常連客であり、勤勉な電子愛好家であるダニエル・アドゥシー氏（biannz）によっても成功裏に試されました。結果を確認するために彼から送信された画像は次のとおりです。

のこぎり波オシロスコープ出力

100ワットのテスト電球を照らす

次の画像は、0.22uF / 400Vのコンデンサと適切な負荷を接続した後、DanielAdusie氏がキャプチャしたトランスの出力での変更された波形を示しています。

波形はやや台形であり、IC555ステージによって作成されたPWM処理の印象的な効果を明確に示す方形波よりもはるかに優れています。

コンデンサと一緒にインダクタを追加することで、波形をさらに滑らかにすることができます。

PWMろ過後の正弦波オシロスコープのトレースを表示

このブログの熱心な読者の1人であるジョンソンアイザック氏から受け取った興味深いフィードバック：

良い一日
あなたの投稿では、4047を使用するPure Sine Wave Inverterで、2番目のI.cステージ（ic.1）で、ピン7と6の間に100オームの抵抗を使用しました。
あれは正しいですか？私は、555ピン構成を使用する非安定マルチバイブレータはピン7と6の間で100オームでなければならないと思っていました。また、ピン8（+）とピン7の間で180k変数。plsはピン接続をチェックして私を修正します。時々振動し、時々振動しないからです。ありがとう、
アイザックジョンソン

回路の問題の解決：

私の意見では、より良い応答のために、100オームの外端とIC1のピン6/2の間に追加の1k抵抗を接続してみることができます

ジョンソン：

ご回答ありがとうございます。私は実際にあなたがあなたのブログで与えたインバーターを作りました、そしてそれは働きました。

私は出力波形を観察するためのオシロスコープを持っていませんが、読者はそれが良いものであるに違いありません。それは、変更されたまたはpwmインバーターがオンにならない蛍光管ランプを操作しました。

写真をご覧ください。しかし、今の私の課題は、負荷を追加すると、出力が時々ちらつくことです。しかし、その正弦波に満足しています。

よりシンプルな外観のオプション

次の概念では、IC4047を使用する通常の方形波インバーターをPWM技術を使用して正弦波インバーターに変更するかなり簡単な方法について説明します。アイデアはフィリップ氏から要求されました

技術仕様

煩わしくないことを願っていますが、私が設計しているPWM制御の修正正弦波インバーターについてアドバイスが必要なので、専門家の意見を求めたいと思います。

このシンプルなデザインは暫定的なもので、まだ実装していませんが、ぜひご覧になって、ご感想をお聞かせください。

また、私が答えを見つけることができなかったいくつかの質問に答えるのを手伝ってほしい。

私はあなたの考慮のために私の暫定的なデザインの準ブロック図の画像を添付する自由を取りました。

私を助けてください。この図では、 インバーターのICCD4047 MOSFETSQ1とQ2を交互にオンにするために使用される50Hzの方形波パルスを生成する役割を果たします。

PWM回路はICNE555に基づいており、その出力はQ3のゲートに適用され、Q3がPWMを提供します。これに加えて、2つの質問があります。

まず、PWMパルスに方形波を使用できますか？次に、PWM周波数と電源周波数の関係は何ですか？ 50Hzインバーター出力にはどのPWM周波数を使用する必要がありますか？

この設計が実現可能であることを願っています。実現可能だと思いますが、設計を実装するためのリソースが不足する前に、専門家の意見を求めています。

ご連絡をお待ちしております。

よろしくお願いいたします。フィリップ

回路要求の解決

2番目の図に示されている構成は機能しますが、センタータップPWMMOSFETが pチャネルMOSFET 。

PWMセクションは、この記事で説明されているように構築する必要があります。

PWMは、波形の全体的なRMSが実際の正弦波入力に等しいピークレベルを維持しながら、波形の全体的なRMSが可能な限り小さい計算セクションに切り刻むことにより、平坦な方形波を修正された方形波に変換します。 。概念は詳細に学ぶことができます ここに：

ただし、上記の変換は高調波の除去には役立ちません。

PWM周波数は、常に切り刻まれた方形波の形式になります。

PWM周波数は重要ではなく、任意の高い値、できればkHz単位にすることができます。