6 beste IC 555 inverterkretser utforsket

De 6 unike designene nedenfor forklarer oss hvordan en vanlig enkelt IC 555-stabil multivibrator kan brukes effektivt til lage en inverter uten å involvere komplekse stadier.

Ingen tvil om at IC 555 er en allsidig IC som har mange applikasjoner i den elektroniske verdenen. Imidlertid når det gjelder omformere, blir IC 555 ideell for den.

I dette innlegget vil vi diskutere 5 fremragende IC 555-inverterkretser, fra en enkel firkantbølge-variant til litt mer avanserte SPWM-sinusbølgedesign, og til slutt en fullverdig ferritkjernebasert DC til DC pwm-inverterkrets. La oss begynne.

Ideen ble bedt om av Mr. ningrat_edan.

Det grunnleggende designet

Med henvisning til det viste diagrammet, en enkelt IC 555 kan sees konfigurert i sin standard astable-modus , hvor dens pinne nr. 3 brukes som oscillatorkilde for implementering av inverter-funksjonen.

MERK: Bytt ut 1 nF kondensatoren med en 0,47 uF kondensator for å optimalisere 50 Hz ved utgangen . Det kan være en polar eller en ikke-polar .

Hvordan det fungerer

Arbeidet til denne IC 555 inverterkretsen kan forstås med følgende trinnvise analyse:

IC 555 er konfigurert i en stabil multivibratormodus, som gjør det mulig for pin # 3 å bytte kontinuerlige høye / lave pulser med en bestemt frekvens. Denne frekvenshastigheten avhenger av verdiene til motstandene og kondensatoren over pinnen # 7, Pin # 6, 2 etc.

Pinne nr. 3 på IC 555 genererer den nødvendige 50 Hz eller 60 Hz frekvensen for MOSFETene.

Som vi vet at MOSFET-ene her er pålagt å kjøre vekselvis for å muliggjøre en push-pull-svingning på den vedlagte transformatorens senterkranvikling.

Derfor kan ikke begge MOSFET-portene kobles til pin 3 på IC. Hvis vi gjør dette, vil begge MOSFETene utføre samtidig som begge primærviklingen bytter sammen. Dette vil føre til at to antifasesignaler indusert ved sekundæren forårsaker kortslutning av utgangsstrømmen, og det vil være netto nullstrøm ved utgangen og oppvarming av transformatoren.

For å unngå denne situasjonen, må de to MOSFETene betjenes vekselvis sammen.

Funksjonen til BC547

For å sikre at MOSFETene skifter vekselvis ved 50 Hz frekvens fra pin nr. 3 på IC 555, introduserer vi et BC547-trinn for å invertere pin # 3-utgangen over samleren.

Ved å gjøre dette aktiverer vi pinnen # 3-pulsen effektivt for å skape motsatte +/- frekvenser, den ene på pinnen # 3 og den andre ved samleren til BC547.

Med denne ordningen opererer den ene MOSFET-porten fra pinne nr. 3, mens den andre MOSFET opererer fra samleren til BC547.

Dette betyr at når MOSFET på stift nr. 3 er PÅ, er MOSFET ved BC547-samleren AV, og omvendt.

Dette gjør at MOSFET-ene effektivt kan bytte vekselvis for den nødvendige push-pull-bryteren.

Hvordan transformatoren fungerer

De arbeid av transformatoren i denne IC 555 inverterkretsen kan læres av følgende forklaring:

Når MOSFET-ene utfører vekselvis, får den aktuelle halvviklingen den høye strømmen fra batteriet.

Responsen gjør at transformatoren kan generere en push pull-bryter over senterkranens vikling. Effekten av dette fører til at den nødvendige vekselstrømmen på 50 Hz eller 220 V vekselstrøm induseres over sekundærviklingen

I ON-periodene lagrer den respektive viklingen energi i form av elektromagnetisk energi. Når MOSFET er slått AV, slår den aktuelle viklingen tilbake den lagrede energien på den sekundære hovedviklingen og induserer 220V eller 120V syklusen på utgangssiden av transformatoren.

Dette fortsetter å skifte vekselvis for de to primærviklingene, og forårsaker en vekslende 220V / 120V nettspenning på sekundærsiden.

Viktigheten av omvendte beskyttelsesdioder

Denne typen senterkran topologi har en ulempe. Når den primære halvviklingen kaster omvendt EMF, utsettes dette også for MOSFET-avløps- / kildeterminalene.

Dette kan ha en ødeleggende effekt på MOSFETene hvis omvendt beskyttelsesdioder er ikke inkludert over primærsiden av transformatoren. Men inkludert disse diodene betyr også dyrebar energi som blir shuntet til bakken, noe som får omformeren til å fungere med lavere effektivitet.

Tekniske spesifikasjoner:

• Effekt : Ubegrenset, kan være mellom 100 watt og 5000 watt
• Transformator : Avhengig av preferanse, vil Wattage være i henhold til kravene til ytelseeffekt
• Batteri : 12V, og Ah-klassifisering bør være 10 ganger mer enn gjeldende valgt for transformatoren.
• Bølgeform : Square Wave
• Frekvens : 50 Hz, eller 60 Hz i henhold til landskoden.
• Utgangsspenning : 220V eller 120V i henhold til landskode

Hvordan beregne IC 555 frekvens

Hyppigheten av IC 555 astabel oscillatorkrets er i utgangspunktet bestemt av et RC-nettverk (motstand, kondensator) konfigurert over pin # 7, pin # 2/6 og bakken.

Når IC 555 blir brukt som en inverterkrets, beregnes verdiene til disse motstandene og kondensatoren slik at pinnen # 3 på IC produserer en frekvens på enten rundt 50Hz eller 60 Hz. 50 Hz er standardverdien som er kompatibel for 220V AC-utgang, mens 60Hz anbefales for 120V AC-utganger.

Formelen for beregne RC-verdiene i en IC 555-krets er vist nedenfor:

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

Der F er den tiltenkte frekvensutgangen, er R1 motstanden som er koblet mellom pin # 7 og jord i kretsen, mens R2 er motstanden mellom pin # 7 og pin # 6/2 av IC. C er kondensatoren som finnes mellom pin # 6/2 og jord.

Husk F vil være i Farads, F vil være i Hertz, R vil være i Ohms, og C vil være i microFarads (μF)

Videoklipp:

Bølgeformbilde:

Bruke BJT i ​​stedet for MOSFET

I diagrammet ovenfor studerte vi en MOSFET-basert inverter med senterkranstransformator. Designet brukte 4 transistorer i alt som ser ut til å være litt lange og mindre kostnadseffektive.

For hobbyister som kan være interessert i å bygge en IC 555-inverter ved å bruke et par kraftige BJT-er, vil følgende krets være veldig nyttig:

MERK: Transistorene vises feilaktig som TIP147, som faktisk er TIP142

OPPDATER : Visste du at du kan lage en kul modifisert sinusomformer ved å kombinere en IC 555 med IC 4017, se andre diagram fra denne artikkelen : Anbefalt for alle dedikerte inverterhobbyister

2) IC 555 Full Bridge Inverter Circuit

Ideen som presenteres nedenfor kan betraktes som den enkleste IC 555-baserte fullbro-inverterkretsen, som ikke bare er enkelt og billig å bygge men er også betydelig kraftig. Omformerens effekt kan økes til alle rimelige grenser, og som modifiserer antall mosfetter på utgangstrinnet.

Hvordan det fungerer

Kretsen til en enkleste fullbro-inverter som er forklart, krever en enkelt IC 555, et par mosfeter og en strømtransformator som de viktigste ingrediensene.

Som vist i figuren, er IC 555 koblet til som vanlig i en astabel multivibratorform. Motstandene R1 og R2 bestemmer omformerens driftssyklus.

R1 og R2 må justeres og beregnes nøyaktig for å få en 50% driftssyklus, ellers kan omformerens utgang generere ulik bølgeform, noe som kan føre til ubalansert vekselstrøm, farlig for apparatene, og også mosfets vil ha en tendens til å spre seg ujevnt og gi opphav til flere problemer i kretsen.

Verdien av C1 må velges slik at utgangsfrekvensen blir omtrent 50 Hz for 220V spesifikasjoner og 60 Hz for 120V spesifikasjoner.

Mosfets kan være hvilken som helst power mosfets, som kan håndtere store strømmer, kan være opptil 10 ampere eller mer.

Her siden drift er en full bro type uten fullbro-driver-IC-er, er to batterier innlemmet i stedet for ett for å levere jordpotensialet for transformatoren, og for å gjøre transformatoren sekundærvikling lydhør overfor både positive og negative sykluser fra mosfet-operasjonene.

Ideen er designet av meg, men den er ennå ikke testet praktisk talt så vennlig ta dette problemet i betraktning mens du lager det.

Antagelig bør omformeren være i stand til å håndtere opptil 200 watt med letthet med stor effektivitet.

Utgangen vil være en firkantbølgetype.

Deleliste

• R1 og R2 = Se tekst,
• C1 = Se tekst,
• C2 = 0,01 uF
• R3 = 470 ohm, 1 watt,
• R4, R5 = 100 ohm,
• D1, D2 = 1N4148
• Mosfets = se tekst.
• Z1 = 5.1V 1 watts zenerdiode.
• Transformator = Asper strømbehov,
• B1, B2 = to 12 volt batterier, AH vil være som ønsket.
• IC1 = 555

3) Ren Sinewave SPWM IC 555 inverterkrets

Den foreslåtte IC 555-baserte rene sinusbølgen inverter krets genererer PWM-pulser med nøyaktig avstand som imiterer en sinusbølge veldig tett og kan derfor betraktes like bra som sin sinusbølgeteller.

Her bruker vi to trinn for å lage de nødvendige PWM-pulser, trinnet som omfatter ICs 741 og det andre som omfatter IC 555. La oss lære hele konseptet i detaljer.

Hvordan kretsfunksjonene fungerer - PWM-scenen

Kretsskjemaet kan forstås med følgende punkter:

De to opampene er i utgangspunktet ordnet for å generere de nødvendige prøveskillespenningene for IC 555.
Paret av utgangene fra dette stadiet er ansvarlig for genereringen av firkantbølger og trekantede bølger.

Den andre fasen som faktisk er hjertet av kretsen består av IC 555 . Her er IC koblet i en monostabil modus med firkantbølgene fra opamp-scenen påført utløserpinnen nr. 2 og de trekantede bølgene påført kontrollspenningspinnen nr. 5.

Firkantbølgeinngangen utløser den monostabile for å generere en kjede av pulser ved utgangen der det trekantede signalet modulerer bredden på denne utgangen firkantbølgepulser.

Utgangen fra IC 555 følger nå 'instruksjonene' fra opamp-trinnet og optimaliserer utgangen som svar på de to inngangssignalene, og produserer sinusekvivalente PWM-pulser.

Nå er det bare å passe PWM-pulsene på riktig måte til utgangstrinnene til en inverter som består av utgangsenhetene, transformatoren og batteriet.

Integrering av PWM med Output Stage

Ovennevnte PWM-utgang påføres utgangstrinnet som vist i figuren.

Transistorer T1 og T2 mottar PWM-pulser ved basene og bytter batterispenningen til transformatorviklingen i henhold til driftssyklusene til den PWM-optimaliserte bølgeformen.

De to andre transistorer sørger for at ledningen av T1 og T2 foregår i tandem, det vil si vekselvis slik at utgangen o fra transformatoren genererer en komplett vekselstrømssyklus med de to halvdelene av PWM-pulser.

Bølgeformbilder:

(Hilsen: Mr. Robin Peter)

Se også dette 500 VA modifisert sinusbølgedesign , utviklet av meg.

Deleliste for ovennevnte IC 555 ren sinusbølgeomformerkrets

• R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
• R7 = 8K2,
• R11, R14, R15, R16 = 1K,
• R12, R13 = 33 ohm 5 watt,
• R4 = 1M forhåndsinnstilt,
• R5 = 150 K forhåndsinnstilt,
• R6 = 1K5
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 100 pF,
• IC1 = TL 072,
• IC2 = 555,
• T1, T2 = BDY29,
• T5, T6 = TYPE 127,
• T3, T4 = TIP122
• Transformator = 12 - 0 - 12 V, 200 watt,
• Batteri = 12 volt, 100 AH.
• IC 555 Pinout

IC TL072 Pinout Detaljer

SPWM-bølgeform står for sinusbølge-pulsbreddemodulasjonsbølgeform, og dette brukes i den omtalte SPWM-inverterkretsen ved å bruke noen få 555 ICer og en enkelt opamp.

4) En annen Sinebølgeversjon ved bruk av IC 555

I et av mine tidligere innlegg lærte vi utførlig hvordan vi bygger en SPWM generator krets ved hjelp av en opamp og to trekantbølgeinnganger, i dette innlegget bruker vi det samme konseptet for å generere SPWM og lærer også metoden for å bruke den i en IC 555-basert inverterkrets.

Bruker IC 555 for omformeren

Diagrammet ovenfor viser hele utformingen av den foreslåtte SPWM-inverterkretsen ved bruk av IC 555, der senter IC 555 og de tilhørende BJT / mosfet-trinnene danner en grunnleggende firkantbølge-inverterkrets.

Målet vårt er å hugge disse 50Hz firkantbølgene i den nødvendige SPWM-bølgeformen ved hjelp av en opamp-basert krets.

Derfor konfigurerer vi følgelig et enkelt opamp-komparatorstrinn ved hjelp av IC 741, som vist i nedre del av diagrammet.

Som allerede diskutert i vår forrige SPWM-artikkel, trenger denne opampen et par trekantbølgekilder over sine to innganger i form av en rask trekantbølge på pinnen nr. 3 (ikke-inverterende inngang) og en mye langsommere trekantbølge ved pinnen. # 2 (inverterende inngang).

Bruker IC 741 for SPWM

Vi oppnår det ovennevnte ved å bruke en annen stabil 55 krets som kan sees ytterst til venstre i diagrammet, og bruke den til å lage de nødvendige raske trekantbølgene, som deretter påføres pinnen # 3 på IC 741.

For de langsomme trekantbølgene trekker vi enkelt ut det samme fra sentrum IC 555, som er satt til 50% driftssyklus, og timingskondensatoren C er tilpasset riktig for å få en 50Hz frekvens på pinnen # 3.

Utledning av de langsomme trekantbølgene fra 50Hz / 50% -kilden sørger for at hakking av SPWM-ene over buffer-BJT-ene blir perfekt synkronisert med mosfet-ledningsionene, og dette i sin tur sikrer at hver av de firkantede bølgene er perfekt 'skåret ut' som per generert SPWM fra opamp-utgangen.

Beskrivelsen ovenfor forklarer tydelig hvordan du lager en enkel SPWM-inverterkrets ved hjelp av IC 555 og IC 741. Hvis du har noen relaterte spørsmål, kan du gjerne bruke kommentarfeltet nedenfor for å få svar.

5) Transformerless IC 555 inverter

Utformingen som vises nedenfor viser en enkel, men likevel veldig effektiv 4 MOSFET n-kanal fullbro IC 555 inverterkrets.

12 V DC fra batteriet konverteres først til 310 V DC gjennom en ferdig DC til AC omformermodul.

Denne 310 VDC brukes på MOSFET fullbro-driver for å konvertere den til en 220 V AC-utgang.

De 4 N kanal MOSFETene er passende bootstrapped ved hjelp av individuell dide, kondensator og BC547 nettverk.

Bytte av hele broseksjonen utføres av IC 555-oscillatortrinnet. Frekvensen er rundt 50 Hz innstilt av 50 k forhåndsinnstilling på pin # 7 på IC 555.

6) IC 555 inverter med automatisk Arduino batterilader

I denne sjette inverterdesignen bruker vi en 4017 tiårteller og en ne555 timer Ic brukes til å generere et sinusbølge-pwm-signal for inverteren og et Arduino-basert automatisk høyt / lavt batteriutkobling med alarm.

Av: Ainsworth Lynch

Introduksjon

I denne kretsen er det som faktisk skjer at 4017 sender ut et pwm-signal fra 2 av de 4 utgangspinnene som deretter blir hakket opp, og hvis riktig utfiltrering er på plass på sekundærsiden av transformatoren, får den formen eller nær nok til formen til en faktisk sinusbølgeform.

Den første NE555 mater et signal til pinne 14 i 4017, som er 4 ganger den nødvendige utgangsfrekvensen du trenger siden 4017 bytter over sine 4 utganger, med andre ord hvis du trenger 60 Hz, må du levere 4 * 60 Hz til pinne 14 av 4017 IC som er 240Hz.

Denne kretsen har en overspenningsavstengingsfunksjon, en under-spenningsavstengingsfunksjon og en alarm med lavt batterinivå, alt som gjøres av en mikrokontrollerplattform kalt Arduino som må programmeres.

Programmet for Arduino er rett frem og har blitt gitt på slutten av artikkelen.

Hvis du føler at du ikke vil være i stand til å fullføre dette prosjektet med mikrokontrolleren lagt til, kan det utelates, og kretsen vil fungere akkurat det samme.

Hvordan kretsene fungerer

Denne IC 555-omformeren med Arduino Hi / Low Battery Shutdown Circuit kan fungere fra 12v, 24 og 48v, og går til 48v, og en passende versjons spenningsregulator må velges, og transformatoren må også tilpasses.

Arduino kan drives med 7 til 12v eller til og med 5v fra en usb, men for en krets som denne ville det være bra å drive den fra 12v for ikke å ha noe spenningsfall på de digitale utgangspinnene som brukes til å drive et relé som slår på Ic i kretsen og også en summer for lavspenningsalarm.

Arduino vil bli brukt til å lese batterispenninger, og den fungerer bare fra 5V DC, så det brukes en spenningsdelerkrets. Jeg brukte 100k og 10k i designet, og disse verdiene er plottet i koden som er programmert i Arduino-brikken, slik at du må du bruke de samme verdiene med mindre du endret koden eller skrev en annen kode som kan gjøres siden Arduino er en åpen kildekode platform og billig.

Arduino-kortet i dette designet er også koblet opp med en LCD-skjerm 16 * 2 for å vise batterispenning.

Nedenfor er skjematisk skjema for kretsen.

Program for batteriskjæring:

#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)
}

For mer info kan du gjerne uttrykke dine spørsmål gjennom kommentarer.