220V CC a 220V CA: inversor de bricolatge Part 2: 17 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Hola a tothom. Espero que tots estigueu segurs i estigueu sans. En aquest instructiu us mostraré com he fabricat aquest convertidor de CC a CA que converteix el voltatge de 220 V CC a 220 V. El voltatge de CA que es genera aquí és un senyal d’ona quadrada i no un senyal d’ona sinusoïdal pura. Aquest projecte és una continuació del meu projecte de previsualitzacions que va ser dissenyat per convertir 12Volts DC a 220V DC. És molt recomanable que visiteu primer el meu projecte anterior abans de continuar endavant. L’enllaç al meu projecte de convertidor de CC a CC és:

www.instructables.com/id/200Watts-12V-to-2…

Aquest sistema converteix el corrent continu de 220 V i el senyal altern de 220 volts a 50 Hz que és la freqüència comercial de subministrament de CA a la majoria de països. La freqüència es pot ajustar fàcilment a 60 Hz si cal. Perquè això passi, he utilitzat una topologia de pont H completa amb 4 MOSFETS d’alta tensió.

Podeu fer funcionar qualsevol aparell comercial amb una potència nominal de 150 watts i uns 200 watts de pic durant una curta durada. He provat amb èxit aquest circuit amb carregadors mòbils, bombetes CFL, carregador per a portàtils i ventilador de taula, i tots funcionen bé amb aquest disseny. No es va produir cap so durant el funcionament del ventilador. A causa de l'alta eficiència del convertidor DC-DC, el consum de corrent sense càrrega d'aquest sistema és només d'uns 60 miliamperis.

El projecte utilitza components molt senzills i fàcils d’obtenir i alguns fins i tot es recuperen de fonts d’alimentació d’ordinadors antigues.

Per tant, sense més demora, comencem amb el procés de compilació.

ADVERTÈNCIA: es tracta d’un projecte d’alta tensió i us pot causar un xoc letal si no teniu cura. Intenteu aquest projecte només si coneixeu bé el maneig d’alta tensió i teniu experiència en la fabricació de circuits electrònics. NO intenteu si no sabeu què feu

Subministraments

1. MOSFETS del canal IRF840 N: 4
2. IC SG3525N - 1
3. Controlador de mosfet IR2104 IC - 2
4. Base IC de 16 pins (opcional) -1
5. Base IC de 8 pins (opcional) - 1
6. Condensador ceràmic 0.1uF - 2
7. Condensador electrolític de 10uF: 1
8. Condensador electrolític 330uF de 200 volts - 2 (els he recuperat d'un SMPS)
9. Condensador electrolític 47uF - 2
10. 1N4007 díode d'ús general - 2
11. Resistència 100K -1
12. Resistència de 10K - 2
13. Resistència de 100 ohm -1
14. Resistència de 10 ohm - 4
15. Resistència variable de 100 K (preset / trimpot) - 1
16. Terminals de cargol - 2
17. Veroboard o perfboard
18. Connexió de cables
19. Kit de soldadura
20. Multímetre
21. Oscil·loscopi (opcional però ajudarà a afinar la freqüència)

Pas 1: recopilació de totes les parts necessàries

És important que primer reunim totes les parts necessàries per poder passar ràpidament a la realització del projecte. D’aquests, alguns components s’han recuperat de l’antiga font d’alimentació de l’ordinador.

Pas 2: el banc de condensadors

El banc de condensadors té un paper important aquí. En aquest projecte, el corrent continu d’alta tensió es converteix en corrent altern d’alt voltatge, per la qual cosa és important que el subministrament de corrent continu sigui suau i sense fluctuacions. Aquí és on entren en joc aquests enormes condensadors resistents. Tinc dos condensadors de 330uF de 200V d’un SMPS. La seva combinació en sèrie em proporciona una capacitat equivalent aproximada de 165 uF i augmenta la tensió nominal fins a 400 volts. En utilitzar la combinació de condensadors en sèrie, la capacitat equivalent es redueix, però augmenta el límit de tensió. Això va solucionar el propòsit de la meva sol·licitud. Aquest banc de condensadors permet suavitzar la corrent continu d'alta tensió. Això vol dir que obtindrem un senyal de corrent altern i la tensió es mantindrà bastant constant durant l’arrencada o quan es carregui o desconnecti de sobte una càrrega.

ADVERTÈNCIA: Aquests condensadors d'alta tensió poden emmagatzemar la seva càrrega durant un llarg i llarg període de temps, que pot durar fins a diverses hores. Per tant, intenteu fer aquest projecte només si teniu una bona experiència en electrònica i teniu experiència pràctica en el maneig d’alta tensió. Feu-ho sota el vostre propi risc

Pas 3: decidir la col·locació dels components

Atès que farem aquest projecte en un veroboard, és important que tots els components estiguin col·locats estratègicament de manera que els components rellevants estiguin més a prop els uns dels altres. D'aquesta manera, les traces de soldadura seran mínimes i s'utilitzarà un menor nombre de cables de pont, cosa que farà que el disseny sigui més ordenat i ordenat.

Pas 4: la secció Oscil·lador

El senyal de 50Hz (o 60Hz) està sent generat pel popular PWM IC-SG3525N amb una combinació de components de temporització RC.

Per obtenir més detalls sobre el funcionament del SG3525 IC, aquí teniu un enllaç al full de dades del CI:

www.st.com/resource/en/datasheet/sg2525.pd…

Per obtenir una sortida alternativa de 50Hz, la freqüència d’oscil·lació interna hauria de ser de 100 Hz, que es pot establir utilitzant Rt aproximadament 130 KHz i Ct és igual a 0,1uF. La fórmula per al càlcul de freqüència es dóna al full de dades de l’IC. S’utilitza una resistència de 100 ohm entre els pins 5 i 7 per afegir una mica de temps mort entre la commutació per garantir la seguretat dels components de commutació (MOSFETS).

Pas 5: la secció del controlador MOSFET

Com que el corrent continu d’alta tensió es commutarà a través dels MOSFET, no és possible connectar directament les sortides SG3525 a la porta del MOSFET, també canviar els MOSFET de canal N a la banda alta del circuit no és fàcil i requereixen un circuit d’arrencada adequat. Tot això es pot gestionar eficientment amb el controlador MOSFET IC IR2104, és capaç de conduir / canviar MOSFET que permeten tensions de fins a 600 volts. Això fa que el CI sigui adequat per a aplicacions externes. Com que l'IR2104 és un controlador MOSFET de mig pont, en necessitarem dos per controlar el pont complet.

El full de dades d’IR2104 es pot trobar aquí:

www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2104-DS-v…

Pas 6: la secció del pont H

El pont H és el que s’encarrega de canviar alternativament la direcció del flux de corrent a través de la càrrega activant i desactivant el conjunt donat de MOSFETS.

Per a aquesta operació he triat els MOSFET de canal IRF840 N que poden gestionar fins a 500 volts amb un corrent màxim de 5 amperes, que és més que suficient per a la nostra aplicació. El pont H és el que es connectarà directament a l'aparell de corrent altern.

A continuació es mostra el full de dades d’aquest MOSFET:

www.vishay.com/docs/91070/sihf840.pdf

Pas 7: provar el circuit a la placa de pa

Abans de soldar els components al seu lloc, sempre és una bona idea provar el circuit en una placa de correcció i corregir els errors o errors que poguessin escapar. A la meva prova de la taula de treball, vaig muntar tot segons l'esquema (proporcionat en un pas posterior) i vaig verificar la resposta de sortida mitjançant un DSO. Inicialment vaig provar el sistema amb baixa tensió i només després de confirmar-me que funcionava el vaig provar amb entrada d’alta tensió

Pas 8: prova de taulers de pa completada

Com a càrrega de prova, he utilitzat un petit ventilador de 60 watts juntament amb la configuració de la meva placa de control i una bateria de plom àcid de 12V. Tenia els multímetres connectats per mesurar el voltatge de sortida i el corrent consumit per la bateria. Es necessiten mesures per assegurar-se que no hi hagi sobrecàrrega i també per calcular l'eficiència.

Pas 9: el diagrama del circuit i el fitxer esquemàtic

A continuació es mostra tot el diagrama de circuits del projecte i junt amb ell he adjuntat el fitxer esquemàtic EAGLE per a la vostra referència. No dubteu a modificar-lo i fer-lo servir per als vostres projectes.

Pas 10: Inici del procés de soldadura a Veroboard

Amb la prova i verificació del disseny, ara avançem al procés de soldadura. En primer lloc, he soldat tots els components de la secció de l’oscil·lador.

Pas 11: Afegir els controladors MOSFET

La base IC del controlador MOSFET i els components d’arrencada ja estaven soldats

Pas 12: inserir l'IC al seu lloc

Aneu amb compte amb l'orientació del CI mentre s'insereix. Cerqueu una osca a l'IC per a la referència dels pins

Pas 13: Soldar el banc de condensadors

Pas 14: Afegir els MOSFETS del pont H

Els 4 MOSFET del pont H es solden al seu lloc juntament amb les seves resistències de portes limitants de corrent de 10 Ohms i junt amb terminals de cargol per facilitar la connexió de la tensió CC d’entrada i la tensió de sortida de CA.

Pas 15: completeu el mòdul

Així és com es veu tot el mòdul després de completar el procés de soldadura. Fixeu-vos en què la majoria de les connexions s’han fet mitjançant traces de soldadura i molt pocs cables de pont. Aneu amb compte amb les connexions soltes a causa de riscos d’alta tensió.

Pas 16: Invertiu complet amb el mòdul convertidor DC-DC

Ara l’inversor està complet amb els mòduls complets i connectats entre si. Això ha funcionat amb èxit en la càrrega del meu ordinador portàtil i l’alimentació simultània d’un petit ventilador de taula.

Espero que aquest projecte us agradi:)

No dubteu a compartir els vostres comentaris, dubtes i comentaris a la secció de comentaris a continuació. Mireu les instruccions completes i creeu un vídeo per obtenir més detalls essencials sobre el projecte i com el vaig construir i, mentre hi sigueu, considereu la possibilitat de subscriure-us al meu canal:)