6 migliori circuiti inverter IC 555 esplorati

I 6 design unici riportati di seguito ci spiegano come un normale multivibratore astabile IC 555 singolo potrebbe essere utilizzato in modo efficace per fare un inverter senza coinvolgere fasi complesse.

Senza dubbio l'IC 555 è un circuito integrato versatile che ha molte applicazioni nel mondo dell'elettronica. Tuttavia, quando si tratta di inverter, IC 555 diventa l'ideale per questo.

In questo post discuteremo 5 circuiti inverter IC 555 eccezionali, da una semplice variante a onda quadra a progetti a onda sinusoidale SPWM leggermente più avanzati, e infine un circuito inverter DC a DC pwm basato su nucleo di ferrite completo. Cominciamo.

L'idea è stata richiesta dal Sig. Ningrat_edan.

Il design di base

Facendo riferimento al diagramma mostrato, un singolo IC 555 può essere visto configurato nella sua modalità astabile standard , in cui il suo pin # 3 viene utilizzato come sorgente dell'oscillatore per implementare la funzione inverter.

NOTA: sostituire il condensatore da 1 nF con un condensatore da 0,47 uF per ottimizzare 50 Hz in uscita . Può essere polare o non polare .

Come funziona

Il funzionamento di questo circuito inverter IC 555 può essere compreso con la seguente analisi saggia:

L'IC 555 è configurato in una modalità multivibratore astabile, che consente al suo pin n. 3 di commutare un impulso alto / basso continuo a una determinata frequenza. Questo tasso di frequenza dipende dai valori delle resistenze e del condensatore sui suoi pin # 7, Pin # 6, 2 ecc.

Il pin # 3 dell'IC 555 genera la frequenza richiesta di 50 Hz o 60 Hz per i MOSFET.

Come sappiamo, i MOSFET qui devono funzionare alternativamente per consentire un'oscillazione push-pull sull'avvolgimento della presa centrale del trasformatore collegato.

Pertanto entrambe le porte MOSFET non possono essere collegate al pin 3 dell'IC. Se lo facciamo entrambi i MOSFET conducono simultaneamente causando la commutazione di entrambi gli avvolgimenti primari. Ciò provocherebbe due segnali anti-fase indotti al secondario provocando un cortocircuito dell'uscita AC e ci sarebbe uno zero netto AC in uscita, e il riscaldamento del trasformatore.

Per evitare questa situazione, i due MOSFET devono essere azionati alternativamente in tandem.

La funzione di BC547

Per garantire che i MOSFET commutino alternativamente a una frequenza di 50 Hz dal pin n. 3 dell'IC 555, introduciamo uno stadio BC547 per invertire l'uscita del pin n. 3 sul suo collettore.

In questo modo abilitiamo efficacemente l'impulso del pin # 3 a creare frequenze +/- opposte, una al pin # 3 e l'altra al collettore del BC547.

Con questa disposizione, un gate MOSFET opera dal pin n. 3, mentre l'altro MOSFET opera dal collettore del BC547.

Ciò significa che quando il MOSFET sul pin n. 3 è ON, il MOSFET sul collettore BC547 è OFF e viceversa.

Ciò consente efficacemente ai MOSFET di commutare alternativamente per la commutazione push pull richiesta.

Come funziona il trasformatore

Il funzionamento del trasformatore in questo circuito inverter IC 555 si può apprendere dalla seguente spiegazione:

Quando i MOSFET conducono alternativamente, il relativo mezzo avvolgimento viene alimentato con l'alta corrente dalla batteria.

La risposta consente al trasformatore di generare una commutazione push pull attraverso il suo avvolgimento centrale. L'effetto di ciò fa sì che la corrente alternata di 50 Hz o 220 V CA richiesta venga indotta attraverso il suo avvolgimento secondario

Durante i periodi di ON il rispettivo avvolgimento immagazzina energia sotto forma di energia elettromagnetica. Quando i MOSFET vengono spenti, il relativo avvolgimento restituisce la sua energia immagazzinata sull'avvolgimento di rete secondario inducendo il ciclo di 220V o 120V sul lato di uscita del trasformatore.

Ciò continua ad accadere alternativamente per i due avvolgimenti primari provocando lo sviluppo di una tensione di rete alternata 220V / 120V sul lato secondario.

L'importanza dei diodi di protezione inversa

Questo tipo di topologia del rubinetto centrale ha uno svantaggio. Quando il semi-avvolgimento primario lancia l'EMF inverso, anche questo viene sottoposto ai terminali di drain / source del MOSFET.

Questo può avere un effetto devastante sui MOSFET se il diodi di protezione inversa non sono inclusi sul lato primario del trasformatore. Ma compreso questi diodi significa anche energia preziosa deviata a terra, facendo funzionare l'inverter con un'efficienza inferiore.

Specifiche tecniche:

• Potenza in uscita : Illimitato, può essere compreso tra 100 watt e 5000 watt
• Trasformatore : Come da preferenza, il wattaggio sarà secondo il requisito di wattaggio del carico di uscita
• Batteria : 12 V e la potenza in Ah dovrebbero essere 10 volte superiori alla corrente selezionata per il trasformatore.
• Forma d'onda : Onda quadra
• Frequenza : 50 Hz o 60 Hz secondo il codice del paese.
• Tensione di uscita : 220 V o 120 V secondo il codice del paese

Come calcolare la frequenza IC 555

La frequenza di Circuito oscillatore astabile IC 555 è fondamentalmente determinato da una rete RC (resistore, condensatore) configurata tra i suoi pin # 7, pin # 2/6 e terra.

Quando l'IC 555 viene applicato come circuito inverter, i valori di queste resistenze e del condensatore vengono calcolati in modo tale che il pin # 3 dell'IC produca una frequenza di circa 50 Hz o 60 Hz. 50 Hz è il valore standard compatibile per l'uscita a 220 V CA mentre 60 Hz è consigliato per le uscite a 120 V CA.

La formula per calcolare i valori RC in un circuito IC 555 è mostrato di seguito:

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

Dove F è l'uscita in frequenza prevista, R1 è il resistore che è collegato tra il pin # 7 e la massa nel circuito, mentre R2 è il resistore tra il pin # 7 e il pin # 6/2 dell'IC. C è il condensatore che si trova tra il pin # 6/2 e la massa.

Ricorda che F sarà in Farads, F sarà in Hertz, R sarà in Ohm e C sarà in microFarads (μF)

Video clip:

Immagine della forma d'onda:

Utilizzando BJT invece di MOSFET

Nello schema sopra abbiamo studiato un inverter basato su MOSFET con trasformatore di presa centrale. Il design ha fatto uso di 4 transistor in tutto, il che sembra essere un po 'lungo e meno economico.

Per gli hobbisti che potrebbero essere interessati a costruire un inverter IC 555 utilizzando solo un paio di BJT di potenza troveranno molto utile il seguente circuito:

NOTA: I transistor sono mostrati erroneamente come TIP147, che in realtà sono TIP142

AGGIORNARE : Lo sapevi che potresti realizzare un fantastico inverter a onda sinusoidale modificata semplicemente combinando un IC 555 con un IC 4017, vedi il secondo diagramma da questo articolo : Consigliato a tutti gli appassionati di inverter dedicati

2) Circuito inverter a ponte intero IC 555

L'idea presentata di seguito può essere considerata come il più semplice circuito inverter full bridge basato su IC 555 che non è solo semplice ed economico da costruire ma è anche molto potente. La potenza dell'inverter può essere aumentata fino a limiti ragionevoli y modificando opportunamente il numero di mosfet allo stadio di uscita.

Come funziona

Il circuito di un più semplice inverter di potenza full bridge spiegato richiede un singolo IC 555, un paio di mosfet e un trasformatore di potenza come ingredienti principali.

Come mostrato nella figura, l'IC 555 è stato cablato come al solito nella forma di un multivibratore astabile. I resistori R1 e R2 decidono il ciclo di lavoro dell'inverter.

R1 e R2 devono essere regolati e calcolati con precisione per ottenere un duty cycle del 50%, altrimenti l'uscita dell'inverter potrebbe generare una forma d'onda disuguale, che potrebbe portare ad un'uscita AC sbilanciata, pericolosa per gli apparecchi ed inoltre i mosfet tenderanno a dissiparsi in modo non uniforme dando luogo a più problemi nel circuito.

Il valore di C1 deve essere scelto in modo tale che la frequenza di uscita arrivi a circa 50 Hz per le specifiche a 220 V e a 60 Hz per le specifiche a 120 V.

I mosfet possono essere qualsiasi mosfet di potenza, in grado di gestire enormi correnti, fino a 10 amp o più.

Qui dal l'operazione è un ponte completo tipo senza alcun circuito integrato driver a ponte pieno, sono incorporate due batterie invece di una per fornire il potenziale di terra per il trasformatore e per rendere il secondario del trasformatore sensibile ai cicli positivi e negativi delle operazioni mosfet.

L'idea è stata progettata da me, tuttavia non è stata ancora testata praticamente, quindi prendi in considerazione questo problema mentre lo realizzi.

Presumibilmente l'inverter dovrebbe essere in grado di gestire facilmente fino a 200 watt di potenza con grande efficienza.

L'output sarà del tipo a onda quadra.

Elenco delle parti

• R1 e R2 = Vedi testo,
• C1 = Vedi testo,
• C2 = 0,01 uF
• R3 = 470 Ohm, 1 watt,
• R4, R5 = 100 Ohm,
• D1, D2 = 1N4148
• Mosfet = vedi testo.
• Z1 = diodo zener 5,1 V 1 watt.
• Trasformatore = fabbisogno di potenza Asper,
• B1, B2 = due batterie da 12 volt, AH sarà come da preferenza.
• IC1 = 555

3) Circuito inverter SPWM IC 555 a onda sinusoidale pura

L'onda sinusoidale pura basata su IC 555 proposta circuito inverter genera impulsi PWM accuratamente distanziati che imitano molto da vicino un'onda sinusoidale e quindi possono essere considerati buoni quanto il design della sua controparte sinusoidale.

Qui utilizziamo due fasi per creare gli impulsi PWM richiesti, lo stadio che comprende gli IC 741 e l'altro che comprende l'IC 555. Apprendiamo l'intero concetto nei dettagli.

Come funziona il circuito - Lo stadio PWM

Lo schema elettrico può essere compreso con i seguenti punti:

I due amplificatori operazionali sono sostanzialmente disposti per generare le tensioni di sorgente del campione richieste per l'IC 555.
La coppia di uscite di questa fase è responsabile della generazione di onde quadre e onde triangolari.

La seconda fase che in realtà è il cuore del circuito è costituito dall'IC 555 . Qui l'IC è cablato in una modalità monostabile con le onde quadre dallo stadio opamp applicate al suo pin trigger n. 2 e le onde triangolari applicate al pin della sua tensione di controllo n. 5.

L'ingresso a onda quadra attiva il monostabile per generare una catena di impulsi in uscita dove il segnale triangolare modula la larghezza di questo impulso a onda quadra in uscita.

L'uscita dall'IC 555 ora segue le 'istruzioni' dallo stadio operazionale e ottimizza la sua uscita in risposta ai due segnali di ingresso, producendo il impulsi PWM sinusoidali equivalenti.

Ora si tratta solo di alimentare opportunamente gli impulsi PWM agli stadi di uscita di un inverter costituito dai dispositivi di uscita, dal trasformatore e dalla batteria.

Integrazione del PWM con lo stadio di uscita

L'uscita PWM sopra viene applicata allo stadio di uscita come mostrato in figura.

I transistor T1 e T2 ricevono gli impulsi PWM alle loro basi e commutano la tensione della batteria nell'avvolgimento del trasformatore in base ai cicli di lavoro della forma d'onda ottimizzata PWM.

Gli altri due transistor fanno sì che la conduzione di T1 e T2 avvenga in tandem, cioè alternativamente in modo che l'uscita o dal trasformatore generi un ciclo AC completo con le due metà degli impulsi PWM.

Immagini della forma d'onda:

(Cortesia: Mr Robin Peter)

Si prega di vedere anche questo Design a onda sinusoidale modificata da 500 VA , sviluppato da me.

Elenco delle parti per il circuito inverter a onda sinusoidale IC 555 di cui sopra

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

IC TL072 Pinout Dettagli

La forma d'onda SPWM sta per forma d'onda di modulazione della larghezza dell'impulso sinusoidale e questo viene applicato nel circuito inverter SPWM discusso utilizzando alcuni 555 IC e un singolo amplificatore operazionale.

4) Un'altra versione dell'onda sinusoidale utilizzando IC 555

In uno dei miei primi post abbiamo imparato in modo elaborato come costruire un file Circuito generatore SPWM che utilizza un amplificatore operazionale e due ingressi a onda triangolare, in questo post utilizziamo lo stesso concetto per generare gli SPWM e apprendiamo anche il metodo per applicarlo all'interno di un circuito inverter basato su IC 555.

Utilizzo di IC 555 per l'inverter

Lo schema sopra mostra l'intero progetto del circuito inverter SPWM proposto utilizzando IC 555, dove l'IC 555 centrale e gli stadi BJT / mosfet associati formano un circuito inverter a onda quadra di base.

Il nostro obiettivo è tagliare queste onde quadre a 50 Hz nella forma d'onda SPWM richiesta utilizzando un circuito basato su opamp.

Pertanto configuriamo di conseguenza un semplice stadio comparatore operazionale utilizzando l'IC 741, come mostrato nella sezione inferiore del diagramma.

Come già discusso nel nostro precedente articolo SPWM, questo amplificatore operazionale necessita di un paio di sorgenti di onde triangolari tra i suoi due ingressi sotto forma di un'onda triangolare veloce sul suo pin n. 3 (ingresso non invertente) e un'onda triangolare molto più lenta sul suo pin # 2 (ingresso invertente).

Utilizzo di IC 741 per SPWM

Otteniamo quanto sopra utilizzando un altro circuito astabile IC 555 che può essere visto all'estrema sinistra del diagramma, e lo usiamo per creare le onde triangolari veloci richieste, che vengono poi applicate al pin # 3 dell'IC 741.

Per le onde triangolari lente estraiamo semplicemente lo stesso dal centro IC 555 che è impostato al 50% di duty cycle e il suo condensatore di temporizzazione C è ottimizzato in modo appropriato per ottenere una frequenza di 50Hz sul suo pin # 3.

Derivare le onde triangolari lente dalla sorgente 50Hz / 50% assicura che il taglio degli SPWM attraverso i BJT buffer sia perfettamente sincronizzato con gli ioni di conduzione del mosfet, e questo a sua volta assicura che ciascuna delle onde quadre sia perfettamente 'intagliata' come per SPWM generato dall'uscita opamp.

La descrizione sopra spiega chiaramente come realizzare un semplice circuito inverter SPWM utilizzando IC 555 e IC 741, in caso di domande correlate non esitate a utilizzare la casella di commento sotto riportata per risposte rapide.

5) Inverter IC 555 senza trasformatore

Il progetto mostrato di seguito mostra un circuito inverter IC 555 a ponte intero a 4 MOSFET a canale n semplice ma molto efficace.

I 12 V CC della batteria vengono prima convertiti in 310 V CC tramite un modulo convertitore da CC a CA già pronto.

Questo 310 VDC viene applicato al driver MOSFET full bridge per convertirlo in un'uscita da 220 V AC.

I MOSFET a 4 canali N sono opportunamente avviati utilizzando dide, condensatore e rete BC547 individuali.

La commutazione dell'intera sezione del ponte viene eseguita dallo stadio oscillatore IC 555. La frequenza è di circa 50 Hz impostata dal preset 50 k al pin # 7 dell'IC 555.

6) Inverter IC 555 con caricabatteria automatico Arduino

In questo 6 ° inverter utilizziamo un contatore a decadi 4017 e un timer ne555 Ic vengono utilizzati per generare un segnale pwm a onda sinusoidale per l'inverter e un interruttore automatico alto / basso della batteria basato su Arduino con allarme.

Di: Ainsworth Lynch

introduzione

In questo circuito ciò che effettivamente accade è che il 4017 emette un segnale pwm da 2 dei suoi 4 pin di uscita che viene poi tagliato e se il filtraggio di uscita corretto è in atto sul lato secondario del trasformatore prende la forma o abbastanza vicino a la forma di una forma d'onda sinusoidale reale.

Il primo NE555 invia un segnale al pin 14 del 4017 che è 4 volte la frequenza di uscita richiesta di cui hai bisogno poiché il 4017 commuta sulle sue 4 uscite, in altre parole se hai bisogno di 60 hz dovresti fornire 4 * 60 hz al pin 14 del 4017 IC che è 240 Hz.

Questo circuito ha una funzione di spegnimento per sovratensione, funzione di spegnimento per sottotensione e una funzione di allarme per batteria scarica, tutto ciò che viene fatto da una piattaforma di microcontrollore chiamata Arduino che deve essere programmata.

Il programma per Arduino è semplice ed è stato fornito alla fine dell'articolo.

Se ritieni di non essere in grado di completare questo progetto con il microcontrollore aggiunto, puoi ometterlo e il circuito funzionerà allo stesso modo.

Come funzionano i circuiti

Questo inverter IC 555 con circuito di arresto della batteria Arduino Hi / Low può funzionare da 12 V, 24 V e 48 V fino a 48 V, è necessario selezionare una versione appropriata del regolatore di tensione e anche il trasformatore dimensionato di conseguenza.

L'Arduino può essere alimentato da 7 a 12v o anche 5v da usb ma per un circuito come questo sarebbe bene alimentarlo da 12v per non avere cadute di tensione sui pin di uscita digitale che servono per alimentare un relè che accende l'Ic nel circuito e anche un buzzer per allarme di bassa tensione.

L'Arduino verrà utilizzato per leggere le tensioni della batteria e funziona solo da 5 V CC, quindi viene utilizzato un circuito divisore di tensione Ho usato un 100k e un 10k nel mio progetto e quei valori sono tracciati nel codice che è programmato nel chip Arduino così tu devi usare gli stessi valori a meno che tu non abbia apportato modifiche al codice o scrivi un codice diverso che può essere fatto poiché Arduino è una piattaforma open source ed è economico.

La scheda Arduino in questo design è anche collegata a un display LCD 16 * 2 per visualizzare la tensione della batteria.

Di seguito è riportato lo schema del circuito.

Programma per lo spegnimento della batteria:

#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)
}

Per maggiori informazioni potresti sentirti libero di esprimere le tue domande tramite commenti.