6 meilleurs circuits d'onduleur IC 555 explorés

Les 6 conceptions uniques ci-dessous nous expliquent comment un multivibrateur simple IC 555 astable ordinaire pourrait être utilisé efficacement pour faire un onduleur sans impliquer d'étapes complexes.

Nul doute que l'IC 555 est un circuit intégré polyvalent qui a de nombreuses applications dans le monde électronique. Cependant, en ce qui concerne les onduleurs, l'IC 555 lui convient parfaitement.

Dans cet article, nous discuterons de 5 circuits onduleurs IC 555 exceptionnels, d'une simple variante d'onde carrée à des conceptions d'onde sinusoïdale SPWM légèrement plus avancées, et enfin d'un circuit onduleur pwm CC à CC à base de noyau de ferrite à part entière. Commençons.

L'idée a été demandée par M. ningrat_edan.

La conception de base

En se référant au diagramme illustré, un seul IC 555 peut être vu configuré dans son mode standard astable , dans lequel sa broche n ° 3 est utilisée comme source d'oscillateur pour mettre en œuvre la fonction d'inverseur.

REMARQUE: veuillez remplacer le condensateur 1 nF par un condensateur 0,47 uF pour optimiser 50 Hz à la sortie . Il peut s'agir d'un polaire ou d'un non polaire .

Comment ça fonctionne

Le fonctionnement de ce circuit onduleur IC 555 peut être compris avec l'analyse étape par étape suivante:

L'IC 555 est configuré dans un mode multivibrateur astable, ce qui permet à sa broche n ° 3 de commuter des impulsions hautes / basses continues à une fréquence de fréquence particulière. Ce taux de fréquence dépend des valeurs des résistances et du condensateur sur sa broche n ° 7, sa broche n ° 6, 2, etc.

La broche n ° 3 de l'IC 555 génère la fréquence requise de 50 Hz ou 60 Hz pour les MOSFET.

Comme nous savons que les MOSFET ici doivent fonctionner en alternance pour permettre une oscillation push-pull sur l'enroulement de prise centrale du transformateur attaché.

Par conséquent, les deux portes MOSFET ne peuvent pas être connectées à la broche n ° 3 de l'IC. Si nous faisons cela, les deux MOSFET conduiraient simultanément, provoquant la commutation des deux enroulements primaires. Cela provoquerait deux signaux anti-phase induits au secondaire provoquant un court-circuit de la sortie AC et il y aurait un AC net zéro à la sortie, et un échauffement du transformateur.

Pour éviter cette situation, les deux MOSFET doivent fonctionner alternativement en tandem.

La fonction de BC547

Pour garantir que les MOSFET commutent alternativement à une fréquence de 50 Hz à partir de la broche n ° 3 de l'IC 555, nous introduisons un étage BC547 pour inverser la sortie de la broche n ° 3 à travers son collecteur.

En faisant cela, nous activons efficacement l'impulsion de la broche n ° 3 pour créer des fréquences +/- opposées, l'une à la broche n ° 3 et l'autre au collecteur du BC547.

Avec cet agencement, une porte MOSFET fonctionne à partir de la broche n ° 3, tandis que l'autre MOSFET fonctionne à partir du collecteur du BC547.

Cela signifie que lorsque le MOSFET sur la broche n ° 3 est activé, le MOSFET du collecteur BC547 est désactivé, et vice versa.

Cela permet effectivement aux MOSFET de commuter en alternance pour la commutation push pull requise.

Comment fonctionne le transformateur

Le fonctionnement du transformateur dans ce circuit onduleur IC 555 peut être appris de l'explication suivante:

Lorsque les MOSFET conduisent en alternance, le demi-enroulement correspondant est alimenté par le courant élevé de la batterie.

La réponse permet au transformateur de générer une commutation push-pull à travers son enroulement de prise central. L'effet de ceci provoque l'induction du courant alternatif requis de 50 Hz ou du 220 V CA à travers son enroulement secondaire.

Pendant les périodes de marche, l'enroulement respectif emmagasine de l'énergie sous forme d'énergie électromagnétique. Lorsque les MOSFET sont désactivés, l'enroulement concerné repousse son énergie stockée sur l'enroulement du secteur secondaire induisant le cycle de 220 V ou 120 V du côté sortie du transformateur.

Cela continue à se produire en alternance pour les deux enroulements primaires, provoquant le développement d'une tension alternative du secteur 220V / 120V du côté secondaire.

L'importance des diodes de protection inverse

Ce type de topologie de prise centrale a un inconvénient. Lorsque le demi-enroulement primaire jette la FEM inverse, celle-ci est également soumise aux bornes drain / source du MOSFET.

Cela peut avoir un effet dévastateur sur les MOSFET si le diodes de protection inverse ne sont pas inclus sur le côté primaire du transformateur. Mais y compris ces diodes signifie également qu'une énergie précieuse est shuntée à la terre, ce qui fait que l'onduleur fonctionne avec une efficacité inférieure.

Spécifications techniques:

• Puissance de sortie : Illimité, peut être compris entre 100 watts et 5000 watts
• Transformateur : Selon vos préférences, la puissance sera conforme à l'exigence de puissance de charge de sortie
• Batterie : 12 V et la cote Ah doit être 10 fois plus élevée que le courant sélectionné pour le transformateur.
• Forme d'onde : Onde carrée
• La fréquence : 50 Hz ou 60 Hz selon l'indicatif du pays.
• Tension de sortie : 220V ou 120V selon le code du pays

Comment calculer la fréquence IC 555

La fréquence de Circuit oscillateur astable IC 555 est essentiellement déterminé par un réseau RC (résistance, condensateur) configuré sur sa broche n ° 7, sa broche n ° 2/6 et sa masse.

Lorsque l'IC 555 est appliqué en tant que circuit inverseur, les valeurs de ces résistances et du condensateur sont calculées de telle sorte que la broche n ° 3 de l'IC produit une fréquence d'environ 50 Hz ou 60 Hz. 50 Hz est la valeur standard compatible pour la sortie 220V AC, tandis que 60Hz est recommandé pour les sorties 120V AC.

La formule pour calcul des valeurs RC dans un circuit IC 555 est montré ci-dessous:

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

Où F est la sortie de fréquence prévue, R1 est la résistance qui est connectée entre la broche n ° 7 et la masse dans le circuit, tandis que R2 est la résistance entre la broche n ° 7 et la broche n ° 6/2 du circuit intégré. C est le condensateur trouvé entre la broche # 6/2 et la masse.

Rappelez-vous que F sera en Farads, F sera en Hertz, R sera en Ohms et C sera en microFarads (μF)

Clip vidéo:

Image de forme d'onde:

Utilisation de BJT au lieu de MOSFET

Dans le diagramme ci-dessus, nous avons étudié un onduleur basé sur MOSFET avec un transformateur de prise centrale. La conception utilise 4 transistors en tout, ce qui semble un peu long et moins rentable.

Pour les amateurs qui pourraient être intéressés par la construction d'un onduleur IC 555 en utilisant seulement quelques BJT de puissance, le circuit suivant sera très utile:

REMARQUE: les transistors sont représentés à tort comme TIP147, qui sont en fait TIP142

METTRE À JOUR : Saviez-vous que vous pouviez créer un onduleur sinusoïdal modifié en combinant simplement un IC 555 avec IC 4017, voir le deuxième diagramme de cet article : Recommandé pour tous les amateurs d'onduleurs dédiés

2) Circuit onduleur à pont complet IC 555

L'idée présentée ci-dessous peut être considérée comme le circuit onduleur à pont complet basé sur IC 555 le plus simple qui n'est pas seulement simple et bon marché à construire mais est également très puissant. La puissance de l'onduleur peut être augmentée jusqu'à toutes les limites raisonnables y modifiant convenablement le nombre de mosfets à l'étage de sortie.

Comment ça fonctionne

Le circuit d'un onduleur de puissance à pont complet le plus simple expliqué nécessite un seul IC 555, quelques mosfets et un transformateur de puissance comme ingrédients principaux.

Comme le montre la figure, l'IC 555 a été câblé comme d'habitude sous la forme d'un multivibrateur astable. Les résistances R1 et R2 déterminent le cycle de service de l'onduleur.

R1 et R2 doivent être ajustés et calculés avec précision pour obtenir un cycle de service de 50%, sinon la sortie de l'onduleur peut générer une forme d'onde inégale, ce qui peut conduire à une sortie CA déséquilibrée, dangereuse pour les appareils et les mosfets auront également tendance à se dissiper de manière inégale, donnant lieu à plusieurs problèmes dans le circuit.

La valeur du C1 doit être choisie de telle sorte que la fréquence de sortie soit d'environ 50 Hz pour les spécifications 220V et 60 Hz pour les spécifications 120V.

Les mosfets peuvent être n'importe quels mosfets de puissance, capables de gérer des courants énormes, pouvant aller jusqu'à 10 ampères ou plus.

Ici depuis le l'opération est un pont complet de type sans circuits intégrés de pilote de pont complet, deux batteries sont incorporées au lieu d'une pour fournir le potentiel de terre du transformateur et afin de rendre l'enroulement secondaire du transformateur sensible aux cycles positifs et négatifs des opérations mosfet.

L'idée a été conçue par moi, mais elle n'a pas encore été testée pratiquement, donc veuillez prendre cette question en considération lors de sa réalisation.

On suppose que l'onduleur doit être capable de gérer jusqu'à 200 watts de puissance facilement avec une grande efficacité.

La sortie sera de type onde carrée.

Liste des pièces

• R1 et R2 = voir texte,
• C1 = Voir le texte,
• C2 = 0,01 uF
• R3 = 470 Ohms, 1 watt,
• R4, R5 = 100 Ohms,
• D1, D2 = 1N4148
• Mosfets = voir le texte.
• Z1 = diode Zener de 5,1 V 1 watt.
• Transformateur = exigence de puissance Asper,
• B1, B2 = deux batteries 12 volts, AH sera selon vos préférences.
• IC1 = 555

3) Circuit d'inverseur pur Sinewave SPWM IC 555

L'onde sinusoïdale pure basée sur l'IC 555 circuit inverseur génère des impulsions PWM espacées avec précision qui imitent de très près une onde sinusoïdale et peuvent donc être considérées comme aussi bonnes que la conception de sa contre-partie sinusoïdale.

Ici, nous utilisons deux étapes pour créer les impulsions PWM requises, l’étage comprenant les IC 741 et l’autre comprenant l’IC 555. Apprenons tout le concept en détail.

Fonctionnement du circuit - L'étape PWM

Le schéma électrique peut être compris avec les points suivants:

Les deux amplificateurs opérationnels sont essentiellement agencés pour générer les tensions de source d'échantillons requises pour l'IC 555.
Le couple de sorties de cette étape est responsable de la génération d'ondes carrées et d'ondes triangulaires.

La deuxième étape qui est en fait le cœur de la circuit se compose de l'IC 555 . Ici, le circuit intégré est câblé dans un mode monostable avec les ondes carrées de l'étage de l'amplificateur opérationnel appliquées à sa broche de déclenchement # 2 et les ondes triangulaires appliquées à sa broche de tension de commande # 5.

L'entrée d'onde carrée déclenche le monostable pour générer une chaîne d'impulsions à la sortie où le signal triangulaire module la largeur de cette sortie d'impulsions d'onde carrée.

La sortie de l'IC 555 suit maintenant les «instructions» de l'étage de l'amplificateur opérationnel et optimise sa sortie en réponse aux deux signaux d'entrée, produisant le impulsions PWM équivalentes sinusoïdales.

Il s’agit maintenant d’alimenter de manière appropriée les impulsions PWM aux étages de sortie d’un onduleur composé des périphériques de sortie, du transformateur et de la batterie.

Intégration de PWM à l'étage de sortie

La sortie PWM ci-dessus est appliquée à l'étage de sortie comme indiqué sur la figure.

Les transistors T1 et T2 reçoivent les impulsions PWM à leurs bases et commutent la tension de la batterie dans l'enroulement du transformateur en fonction des cycles de service de la forme d'onde optimisée PWM.

Les deux autres transistors veillent à ce que la conduction de T1 et T2 se fasse en tandem, c'est-à-dire que la sortie o du transformateur génère un cycle alternatif complet avec les deux moitiés des impulsions PWM.

Images de forme d'onde:

(Avec l'aimable autorisation de M. Robin Peter)

S'il vous plaît voir aussi ceci Conception à onde sinusoïdale modifiée de 500 VA , développé par moi.

Liste des pièces du circuit onduleur à onde sinusoïdale pure IC 555 ci-dessus

• R1, R2, R3, R8, R9, R10 = 10K,
• R7 = 8K2,
• R11, R14, R15, R16 = 1K,
• R12, R13 = 33 Ohms 5 Watt,
• R4 = 1M préréglé,
• R5 = 150 K préréglé,
• R6 = 1K5
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 100 pF,
• IC1 = TL 072,
• IC2 = 555,
• T1, T2 = BDY29,
• T5, T6 = TYPE 127,
• T3, T4 = TIP122
• Transformateur = 12 - 0 - 12 V, 200 Watts,
• Batterie = 12 volts, 100 AH.
• Brochage IC 555

Détails du brochage IC TL072

La forme d'onde SPWM représente la forme d'onde de modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale et cela est appliqué dans le circuit inverseur SPWM discuté en utilisant quelques 555 circuits intégrés et un seul amplificateur opérationnel.

4) Une autre version d'onde sinusoïdale utilisant IC 555

Dans l'un de mes articles précédents, nous avons minutieusement appris à créer un Circuit générateur SPWM utilisant un opamp et deux entrées d'onde triangulaire, dans cet article, nous utilisons le même concept pour générer les SPWM et apprendre également la méthode pour l'appliquer dans un circuit onduleur basé sur IC 555.

Utilisation de l'IC 555 pour l'onduleur

Le schéma ci-dessus montre la conception complète du circuit inverseur SPWM proposé utilisant IC 555, où le IC central 555 et les étages BJT / mosfet associés forment un circuit inverseur à onde carrée de base.

Notre objectif est de découper ces ondes carrées de 50 Hz dans la forme d'onde SPWM requise en utilisant un circuit basé sur un amplificateur optique.

Par conséquent, nous configurons en conséquence un étage de comparateur d'amplis op simple en utilisant l'IC 741, comme indiqué dans la section inférieure du schéma.

Comme déjà discuté dans notre précédent article SPWM, cet ampli op a besoin de deux sources d'ondes triangulaires sur ses deux entrées sous la forme d'une onde triangulaire rapide sur sa broche n ° 3 (entrée non inverseuse) et d'une onde triangulaire beaucoup plus lente sur sa broche # 2 (entrée inversée).

Utilisation de l'IC 741 pour le SPWM

Nous réalisons ce qui précède en utilisant un autre circuit astable IC 555 qui peut être observé à l'extrême gauche du diagramme, et l'utilisons pour créer les ondes triangulaires rapides requises, qui sont ensuite appliquées à la broche n ° 3 de l'IC 741.

Pour les ondes triangulaires lentes, nous extrayons simplement la même chose du centre IC 555 qui est réglé à 50% du cycle de service et son condensateur de synchronisation C est ajusté de manière appropriée pour obtenir une fréquence de 50 Hz sur sa broche n ° 3.

La dérivation des ondes triangulaires lentes de la source 50Hz / 50% garantit que le découpage des SPWM à travers les BJT tampons est parfaitement synchronisé avec les ions conducteurs mosfet, ce qui garantit à son tour que chacune des ondes carrées est parfaitement `` sculptée '' comme par le SPWM généré à partir de la sortie opamp.

La description ci-dessus explique clairement comment créer un simple circuit d'onduleur SPWM en utilisant IC 555 et IC 741, si vous avez des questions connexes, n'hésitez pas à utiliser la zone de commentaire ci-dessous pour des réponses rapides.

5) Onduleur IC 555 sans transformateur

La conception ci-dessous représente un circuit onduleur IC 555 à pont complet à 4 MOSFET n canal simple mais très efficace.

Le 12 V CC de la batterie est d'abord converti en 310 V CC via un module de conversion CC-CA prêt à l'emploi.

Ce 310 VDC est appliqué au pilote de pont complet MOSFET pour le convertir en une sortie 220 V AC.

Les MOSFET à 4 canaux N sont amorcés de manière appropriée en utilisant un dide individuel, un condensateur et un réseau BC547.

La commutation de la section de pont complète est exécutée par l'étage oscillateur IC 555. La fréquence est d'environ 50 Hz définie par le préréglage de 50 k à la broche n ° 7 de l'IC 555.

6) Onduleur IC 555 avec chargeur de batterie Arduino automatique

Dans cette 6ème conception d'onduleur, nous utilisons un compteur de décades 4017 et une minuterie ne555 Ic sont utilisés pour générer un signal pwm à onde sinusoïdale pour l'onduleur et une coupure automatique de batterie haute / basse basée sur Arduino avec alarme.

Par: Ainsworth Lynch

introduction

Dans ce circuit, ce qui se passe réellement est que le 4017 émet un signal pwm à partir de 2 de ses 4 broches de sortie qui est ensuite haché et si le filtrage de sortie approprié est en place sur le côté secondaire du transformateur, il prend la forme ou assez proche la forme d'une forme d'onde sinusoïdale réelle.

Le premier NE555 envoie un signal à la broche 14 du 4017 qui est 4 fois la fréquence de sortie requise dont vous avez besoin puisque le 4017 commute sur ses 4 sorties, en d'autres termes si vous avez besoin de 60 Hz, vous devrez fournir 4 * 60 Hz à la broche 14 du 4017 IC qui est de 240 Hz.

Ce circuit a une fonction d'arrêt de surtension, une fonction d'arrêt de sous-tension et une fonction d'alarme de batterie faible, tout ce qui est fait par une plate-forme de microcontrôleur appelée Arduino qui doit être programmée.

Le programme pour l'Arduino est simple et a été fourni à la fin de l'article.

Si vous pensez que vous ne pourrez pas terminer ce projet avec le microcontrôleur ajouté, il peut être omis et le circuit fonctionnera de la même manière.

Comment fonctionnent les circuits

Cet onduleur IC 555 avec circuit d'arrêt de batterie Arduino Hi / Low peut fonctionner de 12v, 24 et 48v à 48v, un régulateur de tension de version appropriée devrait être sélectionné et le transformateur dimensionné en conséquence également.

L'Arduino peut être alimenté en 7 à 12v ou même 5v à partir d'un usb, mais pour un circuit comme celui-ci, il serait bon de l'alimenter à partir de 12v afin de ne pas avoir de chute de tension sur les broches de sortie numérique qui sont utilisées pour alimenter un relais qui active l'Ic dans le circuit et également un buzzer pour l'alarme de basse tension.

L'Arduino sera utilisé pour lire les tensions de la batterie et il ne fonctionne qu'à partir de 5V DC donc un circuit diviseur de tension est utilisé.J'ai utilisé un 100k et un 10k dans ma conception et ces valeurs sont tracées dans le code qui est programmé dans la puce Arduino afin que vous Vous devez utiliser les mêmes valeurs à moins que vous n'ayez modifié le code ou que vous n'écriviez un code différent, ce qui peut être fait car l'Arduino est une plate-forme open source et son bon marché.

La carte Arduino dans cette conception est également connectée à un écran LCD 16 * 2 pour afficher la tension de la batterie.

Voici le schéma du circuit.

Programme pour la coupure de batterie:

#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)
}

Pour plus d'informations, n'hésitez pas à exprimer vos questions par le biais de commentaires.