220V DC ถึง 220V AC: DIY Inverter Part 2: 17 Steps

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สวัสดีทุกคน. ขอให้ทุกท่านปลอดภัย สุขภาพแข็งแรง ในคำแนะนำนี้ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าฉันสร้างตัวแปลง DC เป็น AC ที่แปลงแรงดันไฟ 220V DC เป็นแรงดันไฟ AC 220V ได้อย่างไร แรงดันไฟ AC ที่สร้างขึ้นที่นี่เป็นสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมและไม่ใช่สัญญาณคลื่นไซน์บริสุทธิ์ โปรเจ็กต์นี้เป็นโปรเจ็กต์ตัวอย่างต่อเนื่องจากออกแบบมาเพื่อแปลงไฟ DC 12Volts เป็น 220V DC ขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณเยี่ยมชมโครงการก่อนหน้าของฉันก่อนที่จะดำเนินการต่อตามคำแนะนำนี้ ลิงก์ไปยังโครงการตัวแปลง DC เป็น DC ของฉันคือ:

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

ระบบนี้จะแปลงไฟ 220V DC เป็นและสลับสัญญาณ 220Volts ที่ 50 Hertz ซึ่งเป็นความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับเชิงพาณิชย์ในประเทศส่วนใหญ่ ความถี่สามารถปรับได้อย่างง่ายดายถึง 60 เฮิรตซ์หากต้องการ สำหรับสิ่งนี้ที่จะเกิดขึ้นฉันได้ใช้โทโพโลยีแบบบริดจ์ H เต็มรูปแบบโดยใช้ MOSFET แรงดันสูง 4 ตัว

คุณสามารถใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ใดๆ ภายในพิกัดกำลังไฟฟ้า 150 วัตต์ และสูงสุดประมาณ 200 วัตต์ในระยะเวลาอันสั้น ฉันประสบความสำเร็จในการทดสอบวงจรนี้กับที่ชาร์จมือถือ หลอดไฟ CFL ที่ชาร์จแล็ปท็อป และพัดลมตั้งโต๊ะ และทั้งหมดนี้ใช้งานได้ดีกับการออกแบบนี้ ไม่มีเสียงหึ่งในขณะใช้งานพัดลมเช่นกัน เนื่องจากตัวแปลง DC-DC มีประสิทธิภาพสูง การใช้กระแสไฟที่ไม่มีโหลดของระบบนี้จึงอยู่ที่ประมาณ 60 มิลลิแอมป์เท่านั้น

โปรเจ็กต์นี้ใช้ส่วนประกอบที่ง่ายและสะดวกในการรับส่วนประกอบ และบางส่วนยังได้รับการกู้คืนจากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์เครื่องเก่า

ดังนั้นโดยไม่รอช้า เรามาเริ่มกระบวนการสร้างกันเลย!

คำเตือน: นี่เป็นโครงการที่มีไฟฟ้าแรงสูงและสามารถทำให้คุณช็อกได้หากคุณไม่ระวัง ลองทำโครงการนี้เฉพาะเมื่อคุณเชี่ยวชาญในการจัดการไฟฟ้าแรงสูงและมีประสบการณ์ในการทำวงจรอิเล็กทรอนิกส์ อย่าพยายามถ้าคุณไม่รู้ว่ากำลังทำอะไรอยู่

เสบียง

1. IRF840 N ช่อง MOSFETS - 4
2. ไอซี SG3525N - 1
3. IR2104 mosfet ไดรเวอร์ IC - 2
4. ฐาน IC 16 พิน (อุปกรณ์เสริม) -1
5. ฐาน IC 8 พิน (อุปกรณ์เสริม) - 1
6. ตัวเก็บประจุเซรามิก 0.1uF - 2
7. ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10uF - 1
8. 330uF ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 200 โวลต์ - 2 (ฉันกอบกู้พวกเขาจาก SMPS)
9. ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 47uF - 2
10. 1N4007 ไดโอดเอนกประสงค์ - 2
11. ตัวต้านทาน 100K -1
12. ตัวต้านทาน 10K - 2
13. ตัวต้านทาน 100 โอห์ม -1
14. ตัวต้านทาน 10 โอห์ม - 4
15. ตัวต้านทานปรับค่าได้ 100K (พรีเซ็ต/ ทริมพอต) - 1
16. ขั้วเกลียว - 2
17. Veroboard หรือ perfboard
18. สายต่อ
19. ชุดบัดกรี
20. มัลติมิเตอร์
21. ออสซิลโลสโคป (เป็นทางเลือก แต่จะช่วยในการปรับความถี่)

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมชิ้นส่วนที่จำเป็นทั้งหมด

สิ่งสำคัญคือเราต้องรวบรวมส่วนที่จำเป็นทั้งหมดก่อนเพื่อให้เราสามารถดำเนินการทำโครงการได้อย่างรวดเร็ว ส่วนประกอบบางส่วนเหล่านี้ได้รับการกู้คืนจากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์รุ่นเก่า

ขั้นตอนที่ 2: ธนาคารตัวเก็บประจุ

ธนาคารตัวเก็บประจุมีบทบาทสำคัญในที่นี่ ในโครงการนี้ DC ไฟฟ้าแรงสูงจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแรงสูง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่การจ่ายไฟ DC ออกจะราบรื่นและไม่มีความผันผวน นี่คือจุดที่ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เหล่านี้เข้ามามีบทบาท ฉันได้ตัวเก็บประจุพิกัด 330uF 200V สองตัวจาก SMPS การรวมพวกมันเป็นอนุกรมทำให้ฉันมีความจุเทียบเท่าประมาณ 165uF และเพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้าได้มากถึง 400 โวลต์ การใช้ตัวเก็บประจุแบบอนุกรมรวมกัน ความจุที่เท่ากันจะลดลงแต่ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น วิธีนี้ช่วยแก้ไขจุดประสงค์ในการสมัครของฉัน DC ไฟฟ้าแรงสูงถูกปรับให้เรียบโดยธนาคารตัวเก็บประจุนี้ ซึ่งหมายความว่าเราจะได้สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่คงที่และแรงดันไฟฟ้าจะคงที่พอสมควรในระหว่างการสตาร์ทเครื่องหรือเมื่อมีการต่อโหลดหรือตัดการเชื่อมต่ออย่างกะทันหัน

คำเตือน: ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแรงสูงเหล่านี้สามารถเก็บประจุไว้ได้เป็นเวลานาน ซึ่งอาจใช้เวลาหลายชั่วโมง! ดังนั้นให้พยายามทำโครงการนี้เฉพาะเมื่อคุณมีพื้นฐานด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีและมีประสบการณ์ในการจัดการไฟฟ้าแรงสูง ทำสิ่งนี้ด้วยความเสี่ยงของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 3: ตัดสินใจจัดวางส่วนประกอบ

เนื่องจากเราจะทำโปรเจ็กต์นี้บน veroboard สิ่งสำคัญคือต้องวางส่วนประกอบทั้งหมดอย่างมีกลยุทธ์เพื่อให้ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องอยู่ใกล้กันมากขึ้น ด้วยวิธีนี้ ร่องรอยการบัดกรีจะมีน้อยที่สุดและจะใช้สายจัมเปอร์น้อยลง ทำให้การออกแบบมีความเป็นระเบียบและเรียบร้อยมากขึ้น

ขั้นตอนที่ 4: ส่วนออสซิลเลเตอร์

สัญญาณ 50Hz (หรือ 60Hz) ถูกสร้างขึ้นโดย PWM IC- SG3525N ยอดนิยมพร้อมส่วนประกอบเวลา RC ร่วมกัน

หากต้องการทราบรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของ SG3525 IC ให้ไปที่ลิงก์ไปยังแผ่นข้อมูลของ IC:

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

เพื่อให้ได้เอาต์พุตสลับกันที่ 50Hz ความถี่การสั่นภายในควรเป็น 100 Hz ซึ่งสามารถตั้งค่าได้โดยใช้ Rt ประมาณ 130KHz และ Ct เท่ากับ 0.1uF สูตรสำหรับการคำนวณความถี่แสดงอยู่ในแผ่นข้อมูลของ IC ตัวต้านทาน 100 โอห์มระหว่างพิน 5 และ 7 ใช้เพื่อเพิ่มเวลาตายเล็กน้อยระหว่างการสวิตชิ่ง เพื่อความปลอดภัยของส่วนประกอบสวิตชิ่ง (MOSFETS)

ขั้นตอนที่ 5: ส่วนไดรเวอร์ MOSFET

เนื่องจากกระแสตรงแรงสูงจะถูกเปลี่ยนผ่าน MOSFET จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเชื่อมต่อเอาต์พุต SG3525 กับเกตของ MOSFET โดยตรง อีกทั้งการสลับ N ช่อง MOSFET ที่ด้านสูงของวงจรนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย และเป็นการชดเชยวงจรการบูตที่เหมาะสม ทั้งหมดนี้สามารถจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไดรเวอร์ MOSFET IC IR2104 ซึ่งสามารถขับ/สลับ MOSFET ที่อนุญาตให้ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 600 โวลต์ ทำให้ไอซีเหมาะสำหรับการใช้งานภายนอก เนื่องจาก IR2104 เป็นไดร์เวอร์ MOSFET แบบ half-bridge เราจึงจำเป็นต้องมีสองตัวในการควบคุม full bridge

แผ่นข้อมูลของ IR2104 สามารถพบได้ที่นี่:

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

ขั้นตอนที่ 6: ส่วน H Bridge

สะพาน H คือสิ่งที่รับผิดชอบในการเปลี่ยนทิศทางของกระแสไหลผ่านโหลดโดยการเปิดใช้งานและปิดใช้งานชุดของ MOSFETS ที่กำหนด

สำหรับการดำเนินการนี้ ฉันได้เลือก IRF840 N channel MOSFET ที่สามารถรองรับกระแสไฟสูงสุด 500 โวลต์ด้วยกระแสไฟสูงสุด 5 แอมป์ ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานของเรา สะพาน H คือสิ่งที่จะเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ

แผ่นข้อมูลของ MOSFET นี้แสดงไว้ด้านล่าง:

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

ขั้นตอนที่ 7: ทดสอบวงจรบนเขียงหั่นขนม

ก่อนที่จะบัดกรีส่วนประกอบเข้าที่ จะเป็นความคิดที่ดีเสมอที่จะทดสอบวงจรบนเขียงหั่นขนมและแก้ไขข้อผิดพลาดใดๆ ที่อาจคืบคลานขึ้น ในการทดสอบเขียงหั่นขนมของฉัน ฉันรวบรวมทุกอย่างตามแผนผัง (ให้ไว้ในขั้นตอนต่อมา) และตรวจสอบการตอบสนองเอาต์พุตโดยใช้ DSO ตอนแรกฉันทดสอบระบบด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำและหลังจากได้รับการยืนยันแล้วว่าใช้งานได้ ฉันจึงทดสอบด้วยอินพุตไฟฟ้าแรงสูง

ขั้นตอนที่ 8: การทดสอบ Breadboard เสร็จสมบูรณ์

ในการโหลดทดสอบ ฉันใช้พัดลมขนาดเล็ก 60 วัตต์พร้อมกับการตั้งค่าเขียงหั่นขนมและแบตเตอรี่ตะกั่วกรด 12V ฉันเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์เพื่อวัดแรงดันไฟขาออกและกระแสไฟที่ใช้จากแบตเตอรี่ จำเป็นต้องมีการวัดเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการโอเวอร์โหลดและเพื่อคำนวณประสิทธิภาพด้วย

ขั้นตอนที่ 9: แผนภาพวงจรและไฟล์แผนผัง

ต่อไปนี้เป็นแผนภาพวงจรทั้งหมดของโครงการและฉันได้แนบไฟล์แผนผัง EAGLE เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง อย่าลังเลที่จะปรับเปลี่ยนและใช้งานเหมือนกันสำหรับโครงการของคุณ

ขั้นตอนที่ 10: เริ่มต้นกระบวนการบัดกรีบน Veroboard

ด้วยการออกแบบที่ได้รับการทดสอบและยืนยัน ตอนนี้เราจึงก้าวไปสู่กระบวนการบัดกรี ก่อนอื่น ฉันได้บัดกรีส่วนประกอบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับส่วนออสซิลเลเตอร์แล้ว

ขั้นตอนที่ 11: การเพิ่มไดรเวอร์ MOSFET

ฐาน IC ไดรเวอร์ MOSFET และส่วนประกอบบูตสแตรปได้รับการบัดกรีแล้ว

ขั้นตอนที่ 12: ใส่ IC เข้าที่

ระวังการวางแนวของไอซีขณะใส่ มองหารอยบากบน IC สำหรับการอ้างอิงพิน

ขั้นตอนที่ 13: บัดกรี Capacitor Bank

ขั้นตอนที่ 14: การเพิ่ม MOSFET ของ H Bridge

MOSFET 4 ตัวของสะพาน H ถูกบัดกรีเข้าที่พร้อมกับตัวต้านทานเกทที่จำกัดกระแสที่ 10 โอห์ม และขั้วต่อสกรูสำหรับการเชื่อมต่อที่ง่ายดายของแรงดันไฟ DC อินพุตและแรงดันเอาต์พุต AC

ขั้นตอนที่ 15: สร้างโมดูลให้สมบูรณ์

นี่คือลักษณะของโมดูลทั้งหมดหลังจากกระบวนการบัดกรีเสร็จสิ้น สังเกตว่าการเชื่อมต่อส่วนใหญ่ทำขึ้นโดยใช้รอยประสานและสายจัมเปอร์น้อยมาก ระวังการเชื่อมต่อหลวมเนื่องจากความเสี่ยงจากไฟฟ้าแรงสูง

ขั้นตอนที่ 16: อินเวอร์เตอร์ที่สมบูรณ์ด้วยโมดูลตัวแปลง DC-DC

ขณะนี้อินเวอร์เตอร์พร้อมทั้งโมดูลที่สมบูรณ์และต่อเข้าด้วยกัน สิ่งนี้ประสบความสำเร็จในการชาร์จแล็ปท็อปของฉันและเปิดพัดลมตั้งโต๊ะขนาดเล็กพร้อมกัน

ฉันหวังว่าคุณจะชอบโครงการนี้:)

อย่าลังเลที่จะแบ่งปันความคิดเห็นข้อสงสัยและข้อเสนอแนะของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง ดูคำแนะนำแบบเต็มและสร้างวิดีโอเพื่อดูรายละเอียดที่จำเป็นเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงการและวิธีที่ฉันสร้าง และในขณะที่คุณอยู่ที่นั่น ให้พิจารณาสมัครรับข้อมูลจากช่องของฉัน:)