- 인버터는 어떻게 작동합니까?
- 인버터 IC TL494
- 필요한 구성 요소
- TL494 인버터 회로도
- TL494CN 인버터 회로 구성
- 계산
- TL494 PWM 인버터 회로 테스트
- MOSFET 입력
- 수정 된 구형파 인버터 회로를 DIY 프로젝트로 만들지 않는 이유는 무엇입니까?
- 추가 향상
- TL494 인버터 회로의 응용
인버터는 직류 (DC) 를 교류 (AC) 로 변환 하는 회로입니다. PWM 인버터 용도가 회로의 형태 인 교류 전류 (AC)의 효과를 시뮬레이션하는 구형파를 개질 하여 가전 제품의 대부분에 전력을 공급하기에 적합하다. 나는 일반적으로 인버터의 두 가지 유형이 존재 때문에 대부분의-말 첫 번째 유형은 은 A 이른바 수정 구형파 인버터 이름이 출력이 인 의미로, 구형파 보다는 사인파가 아닌 순수한 사인이 너무 파, AC 모터 또는 TRIACS에 전원을 공급하려고하면 다른 문제가 발생합니다.
두 번째 유형은 순수 사인파 인버터 라고합니다. 따라서 모든 종류의 AC 기기 에 문제없이 사용할 수 있습니다. 여기에서 다양한 유형의 인버터에 대해 자세히 알아보십시오.
그러나 제 생각 에는 인버터를 DIY 프로젝트로 구축해서는 안됩니다. 이유를 묻는다면 따라 가라!이 프로젝트에서는 인기있는 TL494 칩 을 사용하여 간단한 수정 구형파 PWM 인버터 회로 를 구축하고 이러한 인버터의 장단점을 설명 하고 마지막에, 수정 된 구형파 인버터 회로를 DIY 프로젝트로 만들지 않는 이유 를 살펴 보겠습니다 .
경고! 이 회로는 교육 목적으로 만 제작 및 시연되었으며, 상업용 기기에 이러한 유형의 회로를 구축하고 사용하는 것은 절대 권장하지 않습니다.
주의! 이러한 유형의 회로를 만드는 경우 입력 파의 비 사인파 특성으로 인해 생성되는 고전압 및 전압 스파이크에 특히주의하십시오.
인버터는 어떻게 작동합니까?
인버터 회로 의 매우 기본적인 회로도 가 위에 나와 있습니다. 입력 역할을하는 변압기의 중간 핀에 양의 전압이 연결됩니다. 그리고 다른 두 핀은 스위치 역할 을하는 MOSFET 과 연결 됩니다.
이제 MOSFET Q1 을 활성화 하면 게이트 단자에 전압을 가하여 전류가 위의 이미지와 같이 화살표의 한 방향으로 흐릅니다. 따라서 자속은 화살표 방향으로도 유도되고 변압기의 코어는 2 차 코일의 자속을 통과하여 출력에서 220V를 얻습니다.
이제 MOSFET Q1을 비활성화하고 MOSFET Q2를 활성화하면 전류가 위 이미지에 표시된 화살표 방향으로 흐르므로 코어의 자속 방향이 반전됩니다. 여기에서 MOSFET 작동에 대해 자세히 알아보십시오.
이제 우리 모두는 변압기가 자속 변화에 의해 작동한다는 것을 알고 있습니다. 따라서 MOSFET을 모두 켜고 끄고, 하나를 다른 것으로 반전하고 1 초에 50 회 수행하면 변압기 코어 내부에 좋은 진동 자속이 생성되고 변화하는 자속은 2 차 코일에 다음과 같이 전압을 유도합니다. 우리는 패러데이의 법칙을 알고 있습니다. 이것이 기본 인버터가 작동하는 방식입니다.
인버터 IC TL494
이제 TL494 PWM 컨트롤러를 기반으로 회로를 구축하기 전에 PWM 컨트롤러 TL494가 어떻게 작동하는지 알아 보겠습니다.
TL494 IC에는 8 개의 기능 블록이 있으며 아래에 나와 있습니다.
1. 5V 기준 레귤레이터
5V 내부 기준 레귤레이터 출력은 IC의 14 번 핀인 REF 핀입니다. 레퍼런스 레귤레이터는 펄스 스티어링 플립 플롭, 오실레이터, 데드 타임 제어 비교기 및 PWM 비교기와 같은 내부 회로에 안정적인 전원을 제공하기 위해 있습니다. 레귤레이터는 출력 제어를 담당하는 오류 증폭기를 구동하는 데에도 사용됩니다.
노트! 레퍼런스는 내부적으로 ± 5 %의 초기 정확도로 프로그래밍되고 7V ~ 40V의 입력 전압 범위에서 안정성을 유지합니다. 입력 전압이 7V 미만인 경우 레귤레이터는 입력의 1V 내에서 포화되어이를 추적합니다.
2. 발진기
발진기는 다양한 제어 신호를 위해 데드 타임 컨트롤러와 PWM 비교기에 톱니파를 생성하고 제공합니다.
발진기의 주파수는 타이밍 요소를 선택하여 설정할 수있는 R T C 및 T를.
발진기의 주파수는 아래 공식으로 계산할 수 있습니다.
Fosc = 1 / (RT * CT)
간단히하기 위해 스프레드 시트를 만들었습니다.이 스프레드 시트를 사용하면 빈도를 매우 쉽게 계산할 수 있습니다.
노트! 발진기 주파수는 단일 종단 애플리케이션의 경우에만 출력 주파수와 동일합니다. 푸시 풀 애플리케이션의 경우 출력 주파수는 오실레이터 주파수의 절반입니다.
3. 데드 타임 제어 비교기
데드 타임 또는 단순히 오프 타임 제어라고 말하면 데드 타임 또는 오프 타임을 최소화합니다. 데드 타임 비교기의 출력은 입력 전압이 오실레이터의 램프 전압보다 클 때 스위칭 트랜지스터를 차단합니다. DTC 핀에 전압을 적용하면 추가 데드 타임이 부과 될 수 있으므로 입력 전압이 0 ~ 3V로 변함에 따라 최소 3 % ~ 100 %의 추가 데드 타임이 제공됩니다. 간단히 말해서, 오류 증폭기를 조정하지 않고 출력 파형의 듀티 사이클을 변경할 수 있습니다.
노트! 110mV의 내부 오프셋은 데드 타임 제어 입력이 접지 된 상태에서 최소 데드 타임 3 %를 보장합니다.
4. 오류 증폭기
두 고 이득 에러 증폭기는 모두 VI 공급 레일에서 바이어스를받습니다. 이를 통해 공통 모드 입력 전압 범위는 –0.3V에서 VI보다 2V 미만입니다. 두 증폭기 모두 단일 종단 단일 전원 증폭기의 특성상 동작하며, 각 출력은 하이로 만 활성화됩니다.
5. 출력 제어 입력
출력 제어 입력은 출력 트랜지스터가 병렬 또는 푸시 풀 모드로 작동하는지 여부를 결정합니다. 핀 -13 인 출력 제어 핀을 접지에 연결하면 출력 트랜지스터가 병렬 작동 모드로 설정됩니다. 그러나이 핀을 5V-REF 핀에 연결하면 출력 트랜지스터가 푸시 풀 모드로 설정됩니다.
6. 출력 트랜지스터
IC에는 최대 200mA의 최대 전류를 소싱하거나 싱킹 할 수있는 오픈 컬렉터 및 오픈 이미 터 구성의 2 개의 내부 출력 트랜지스터가 있습니다.
노트! 트랜지스터의 포화 전압은 공통 이미 터 구성에서 1.3V 미만이고 이미 터-팔로어 구성에서 2.5V 미만입니다.
풍모
- 완전한 PWM 전력 제어 회로
- 200mA 싱크 또는 소스 전류에 대해 커밋되지 않은 출력
- 출력 제어는 단일 종단 또는 푸시 풀 작동을 선택합니다.
- 내부 회로가 두 출력 모두에서 이중 펄스를 금지 함
- 가변 데드 타임으로 전체 범위 제어
- 안정적인 5V를 제공하는 내부 레귤레이터
- 5 % 허용 오차의 기준 공급
- 회로 아키텍처로 손쉬운 동기화 가능
노트! 대부분의 내부 회로도와 운영 설명은 데이터 시트에서 가져와 이해를 돕기 위해 어느 정도 수정되었습니다.
필요한 구성 요소
Sl. 아니요 |
부속 |
유형 |
수량 |
1 |
TL494 |
IC |
1 |
2 |
IRFZ44N |
Mosfet |
2 |
삼 |
나사 터미널 |
나사 식 터미널 5mmx2 |
1 |
4 |
나사 터미널 |
나사 식 터미널 5mmx3 |
1 |
5 |
0.1uF |
콘덴서 |
1 |
6 |
50,000,1 % |
저항기 |
2 |
7 |
560R |
저항기 |
2 |
8 |
10,000,1 % |
저항기 |
2 |
9 |
15 만, 1 % |
저항기 |
1 |
10 |
클래드 보드 |
일반 50x 50mm |
1 |
11 |
PSU 방열판 |
일반적인 |
1 |
TL494 인버터 회로도
TL494CN 인버터 회로 구성
이 데모를 위해 회로는 회로도와 PCB 설계 파일을 사용하여 수제 PCB에 구성됩니다. 변압기의 출력에 큰 부하가 연결되면 엄청난 양의 전류가 PCB 트레이스를 통해 흐르고 트레이스가 타 버릴 가능성이 있습니다. 따라서 PCB 트레이스가 소손되는 것을 방지하기 위해 전류 흐름을 증가시키는 데 도움이되는 몇 가지 점퍼를 포함했습니다.
계산
TL494를 사용 하는이 인버터 회로에 대한 이론적 계산은 많지 않습니다. 그러나 회로 섹션의 테스트에서 수행 할 몇 가지 실제 계산이 있습니다.
발진기 주파수를 계산하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
Fosc = 1 / (RT * CT)
노트! 간단히하기 위해 발진기 주파수를 쉽게 계산할 수 있는 스프레드 시트 가 제공됩니다.
TL494 PWM 인버터 회로 테스트
회로를 테스트하기 위해 다음 설정이 사용됩니다.
- 12V 납축 배터리.
- 6-0-6 탭과 12-0-12 탭이있는 변압기
- 부하로 100W 백열 전구
- Meco 108B + TRMS 멀티 미터
- Meco 450B + TRMS 멀티 미터
- Hantek 6022BE 오실로스코프
- 그리고 오실로스코프 프로브를 연결 한 Test-PCB입니다.
MOSFET 입력
TL494 칩을 설정 한 후 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 MOSFET의 게이트에 대한 입력 PWM 신호를 측정했습니다.
부하없는 변압기의 출력 파형 (출력 파형을 측정하기 위해 다른 2 차 변압기를 연결했습니다)
위의 이미지에서 볼 수 있듯이 시스템은 부하 가 전혀 걸리지 않은 상태 에서 12.97W 주변을 끌어 당깁니다.
따라서 위의 두 이미지에서 인버터의 효율을 매우 쉽게 계산할 수 있습니다.
효율성은 약 65 %입니다.
나쁘지는 않지만 좋지 않습니다.
보시다시피 출력 전압은 상용 AC 주전원 입력의 절반으로 떨어집니다.
다행히 내가 사용하는 변압기에는 12-0-12 테이핑과 함께 6-0-6 테이핑이 포함되어 있습니다.
그래서 출력 전압을 높이기 위해 6-0-6 테이핑을 사용 하지 않는 이유를 생각했습니다.
위 그림에서 볼 수 있듯이 무부하 전력 소비는 12.536W입니다.
이제 변압기의 출력 전압이 치명적 수준입니다.
주의! 고전압으로 작업 할 때는 특히주의하십시오. 이 정도의 전압은 확실히 당신을 죽일 수 있습니다.
100W 전구가 부하로 연결된 경우 다시 입력 전력 소비
이 시점에서 내 멀티 미터의 작은 프로브는 10.23Amps의 전류를 통과하기에 충분하지 않았기 때문에 1.5sqmm의 와이어를 멀티 미터 단자에 직접 연결하기로 결정했습니다.
입력 전력 소비는 121.94 와트입니다.
다시 100W 전구가 부하로 연결 되었을 때의 출력 전력 소비
부하가 소비하는 출력 전력은 80.70W입니다. 보시다시피 전구가 매우 밝게 빛나고 있었기 때문에 테이블 옆에 두었습니다.
다시 효율 을 계산하면 약 67 %입니다.
그리고 지금은 백만 달러짜리 질문이 남아 있습니다
수정 된 구형파 인버터 회로를 DIY 프로젝트로 만들지 않는 이유는 무엇입니까?
이제 위의 결과를보고 나면이 회로가 충분히 좋다고 생각해야합니다.
말해 보자 이 절대적으로 전혀 사실이 아니다 때문에
우선, 효율성은 정말 매우 열악합니다.
따라 부하 출력 전압 은 출력 주파수, 및 파형의 형상 변화의 피드백이 없기 때문에 주파수 보상 및 깨끗한 것까지 출력 없음 LC 필터.
지금 은 출력 스파이크 를 측정 할 수 없습니다. 스파이크가 오실로스코프 와 연결된 노트북을 죽일 수 있기 때문 입니다. 그리고 제가 Afrotechmods 비디오를보고 알고있는 트랜스포머에 의해 생성되는 엄청난 스파이크가 확실히 있다는 것을 말씀 드리겠습니다. 이는 인버터 출력을 6-0-6 V 단자에 연결 하는 것이 1000V 이상의 피크 대 피크 전압에 도달했으며 이는 생명을 위협하는 것 입니다.
이제, 단지 전원을 공급 생각 CFL 램프, 전화 충전기, 또는 10W 전구 인버터와를, 그것은 즉시 날려 버리겠다.
인터넷에서 찾은 많은 디자인 은 출력에 고전압 커패시터 를 부하 로 사용하여 전압 스파이크를 줄이지 만 작동하지 않습니다. 1000V의 스파이크는 즉시 커패시터를 날릴 수 있습니다. 노트북 충전기 나 SMPS 회로에 연결하면 내부의 MOV (Metal-Oxide Varistor)가 즉시 폭발합니다.
그것으로 나는 하루 종일 죄수를 계속할 수 있습니다.
이러한 유형의 회로는 신뢰할 수없고 보호되지 않으며 선을 위해 해를 끼칠 수 있으므로 이러한 유형의 회로를 구축하고 사용하지 않는 것이 좋습니다. 이전에는 실제 응용 프로그램에 적합하지 않은 인버터를 구축했습니다. 대신, 나는 당신에게 약간의 돈을 쓰고 많은 보호 기능이있는 상용 인버터를 사라고 말할 것입니다.
추가 향상
이 회로에 대해 수행 할 수있는 유일한 개선 사항은 회로를 완전히 버리고 SPWM (Sine Pulse Width Modulation) 이라는 기술로 수정하고 적절한 피드백 주파수 보상 및 단락 보호 등을 추가하는 것입니다. 그러나 그것은 곧 다가올 다른 프로젝트의 주제입니다.
TL494 인버터 회로의 응용
이 모든 것을 읽은 후 응용 프로그램에 대해 생각하고 있다면 긴급 상황에서 알려 드리겠습니다. 휴대폰 노트북 및 기타 물건을 충전하는 데 사용할 수 있습니다.
이 기사를 좋아하고 새로운 것을 배웠기를 바랍니다. 계속 읽고, 배우고, 계속 건축하세요. 다음 프로젝트에서 뵙겠습니다.