220V DC đến 220V AC: DIY Biến tần Phần 2: 17 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Xin chào tất cả mọi người. Tôi hy vọng tất cả các bạn được an toàn và luôn khỏe mạnh. Trong hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tôi tạo ra bộ chuyển đổi DC sang AC này để chuyển đổi điện áp một chiều 220V thành điện áp xoay chiều 220V. Điện áp xoay chiều được tạo ra ở đây là tín hiệu sóng vuông chứ không phải tín hiệu sóng sin thuần túy. Dự án này là sự tiếp nối của dự án xem trước của tôi được thiết kế để chuyển đổi 12Volts DC thành 220V DC. Chúng tôi rất khuyến khích bạn nên ghé thăm dự án trước đây của tôi trước khi tiếp tục hướng dẫn này. Liên kết đến dự án bộ chuyển đổi DC sang DC của tôi là:

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

Hệ thống này chuyển đổi tín hiệu 220V DC thành và tín hiệu xoay chiều 220Vol thành 50 Hertz, tần số cung cấp AC thương mại ở hầu hết các quốc gia. Có thể dễ dàng điều chỉnh tần số đến 60 Hertz nếu cần. Để điều này xảy ra, tôi đã sử dụng cấu trúc liên kết cầu H đầy đủ bằng cách sử dụng 4 MOSFETS điện áp cao.

Bạn có thể chạy bất kỳ thiết bị thương mại nào trong mức công suất 150 watt và khoảng 200 watt cao nhất trong thời gian ngắn. Tôi đã thử nghiệm thành công mạch này với bộ sạc Di động, bóng đèn CFL, bộ sạc máy tính xách tay và quạt bàn và tất cả chúng đều hoạt động tốt với thiết kế này. Cũng không có âm thanh ồn ào khi đang vận hành quạt. Do hiệu suất cao của bộ chuyển đổi DC-DC, mức tiêu thụ dòng điện không tải của hệ thống này chỉ khoảng 60 miliampe.

Dự án sử dụng các thành phần rất đơn giản và dễ kiếm và một số trong số chúng thậm chí còn được tận dụng từ các bộ nguồn máy tính cũ.

Vì vậy, không có bất kỳ sự chậm trễ nào nữa, hãy để chúng tôi bắt đầu với quá trình xây dựng!

CẢNH BÁO: Đây là một dự án điện áp cao và có thể gây cho bạn một cú sốc chết người nếu bạn không cẩn thận. Chỉ thử dự án này nếu bạn đã thành thạo với việc xử lý điện áp cao và có kinh nghiệm trong việc chế tạo mạch điện tử. KHÔNG cố gắng nếu bạn không biết mình đang làm gì

Quân nhu

1. IRF840 kênh N MOSFETS - 4
2. IC SG3525N - 1
3. IC điều khiển MOSFET IR2104 - 2
4. Đế IC 16 chân (tùy chọn) -1
5. Đế IC 8 chân (tùy chọn) - 1
6. Tụ gốm 0,1uF - 2
7. Tụ điện 10uF - 1
8. Tụ điện 330uF 200 volt - 2 (Tôi đã trục vớt chúng từ một SMPS)
9. Tụ điện 47uF - 2
10. Diode đa năng 1N4007 - 2
11. 100K điện trở -1
12. Điện trở 10K - 2
13. 100 ohm điện trở -1
14. Điện trở 10 ohm - 4
15. Biến trở 100K (đặt trước / trimpot) - 1
16. Thiết bị đầu cuối vít - 2
17. Veroboard hoặc perfboard
18. Kết nối dây
19. Bộ hàn
20. Đồng hồ vạn năng
21. Máy hiện sóng (tùy chọn nhưng sẽ giúp tinh chỉnh tần số)

Bước 1: Thu thập tất cả các bộ phận cần thiết

Điều quan trọng là chúng tôi phải tập hợp tất cả các phần cần thiết trước để chúng tôi có thể nhanh chóng chuyển sang thực hiện dự án. Trong số này, một vài thành phần đã được tận dụng từ bộ nguồn máy tính cũ.

Bước 2: Ngân hàng tụ điện

Ở đây tụ bù đóng một vai trò quan trọng. Trong dự án này, DC điện áp cao được chuyển đổi thành AC điện áp cao, do đó điều quan trọng là nguồn cung cấp DC ra phải thông suốt và không có bất kỳ dao động nào. Tôi nhận được hai tụ điện định mức 330uF 200V từ một SMPS. Kết hợp chúng trong chuỗi sẽ cho tôi và điện dung tương đương khoảng 165uF và tăng định mức điện áp lên đến 400 vôn. Bằng cách sử dụng kết hợp nối tiếp các tụ điện, điện dung tương đương sẽ giảm nhưng giới hạn điện áp tăng lên. Điều này đã giải quyết được mục đích cho ứng dụng của tôi. Điện áp cao một chiều bây giờ được làm mịn bằng tụ điện này. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ nhận được tín hiệu AC ổn định và điện áp sẽ duy trì khá ổn định trong quá trình khởi động hoặc khi tải đột ngột được gắn hoặc ngắt kết nối.

CẢNH BÁO: Các tụ điện điện áp cao này có thể lưu trữ điện tích của chúng trong một thời gian dài, có thể lên đến vài giờ! Vì vậy, chỉ nên cố gắng thực hiện dự án này nếu bạn có kiến thức về điện tử tốt và có kinh nghiệm xử lý điện áp cao. Làm điều này có nguy cơ đến bạn

Bước 3: Quyết định vị trí của các thành phần

Vì chúng tôi sẽ thực hiện dự án này trên một tấm veroboard, điều quan trọng là tất cả các thành phần phải được đặt một cách chiến lược để các thành phần có liên quan gần nhau hơn. Bằng cách này, dấu vết hàn sẽ được giảm thiểu và số lượng dây nối sẽ được sử dụng ít hơn, làm cho thiết kế gọn gàng và ngăn nắp hơn.

Bước 4: Phần Dao động

Tín hiệu 50Hz (hoặc 60Hz) được tạo ra bởi PWM IC- SG3525N phổ biến với sự kết hợp của các thành phần định thời RC.

Để biết thêm chi tiết về hoạt động của IC SG3525, đây là liên kết đến bảng dữ liệu của IC:

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

Để có được đầu ra xoay chiều 50Hz, tần số dao động bên trong phải là 100 Hz, tần số dao động bên trong có thể được thiết lập bằng cách sử dụng Rt xấp xỉ 130KHz và Ct bằng 0,1uF. Công thức tính tần số được đưa ra trong biểu dữ liệu của IC. Một điện trở 100 ohm giữa chân 5 và 7 được sử dụng để thêm một chút thời gian chết giữa các lần chuyển mạch để đảm bảo an toàn cho các thành phần chuyển mạch (MOSFETS).

Bước 5: Phần trình điều khiển MOSFET

Do đó DC điện áp cao sẽ được chuyển qua MOSFET, không thể kết nối trực tiếp các đầu ra SG3525 với cổng của MOSFET, việc chuyển đổi MOSFET kênh N ở phía cao của mạch cũng không dễ dàng và cần phải có mạch khởi động thích hợp. Tất cả điều này có thể được xử lý hiệu quả nhờ IC điều khiển MOSFET IR2104 có khả năng điều khiển / chuyển mạch MOSFET cho phép điện áp lên đến 600Volts. Điều này làm cho vi mạch phù hợp với ứng dụng ngoài. Vì IR2104 là trình điều khiển MOSFET nửa cầu, chúng tôi sẽ cần hai trong số họ để điều khiển toàn cầu.

Bạn có thể tìm thấy biểu dữ liệu của IR2104 tại đây:

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

Bước 6: Phần cầu H

Cầu H là bộ phận chịu trách nhiệm thay đổi hướng của dòng điện chạy qua tải bằng cách kích hoạt và hủy kích hoạt bộ MOSFETS đã cho.

Đối với hoạt động này, tôi đã chọn MOSFET IRF840 kênh N có thể xử lý tối đa 500 volt với dòng điện tối đa là 5 Amps, quá đủ cho ứng dụng của chúng tôi. Cầu H là cầu nối trực tiếp với thiết bị AC.

Biểu dữ liệu cho MOSFET này được cung cấp dưới đây:

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

Bước 7: Kiểm tra mạch trên Breadboard

Trước khi hàn các linh kiện vào vị trí, bạn nên kiểm tra mạch điện trên bảng mạch chính và khắc phục bất kỳ sai sót hoặc lỗi nào có thể phát sinh. Trong bài kiểm tra breadboard của mình, tôi đã lắp ráp mọi thứ theo sơ đồ (được cung cấp ở bước sau) và xác minh phản hồi đầu ra bằng cách sử dụng DSO. Ban đầu, tôi đã kiểm tra hệ thống với điện áp thấp và chỉ sau khi được xác nhận rằng nó đang hoạt động, tôi mới kiểm tra nó với đầu vào điện áp cao

Bước 8: Hoàn tất kiểm tra bảng mạch

Khi tải thử nghiệm, tôi đã sử dụng một quạt 60 watt nhỏ cùng với thiết lập bảng mạch của tôi và một pin axit chì 12V. Tôi đã kết nối đồng hồ vạn năng để đo điện áp đầu ra và dòng điện tiêu thụ từ pin. Các phép đo là cần thiết để đảm bảo rằng không có quá tải và cũng để tính toán hiệu quả.

Bước 9: Sơ đồ mạch và tệp sơ đồ

Sau đây là toàn bộ sơ đồ mạch của dự án và kèm theo đó tôi có đính kèm file sơ đồ EAGLE để các bạn tham khảo. Hãy tự do sửa đổi và sử dụng tương tự cho các dự án của bạn.

Bước 10: Bắt đầu quá trình hàn trên Veroboard

Với thiết kế đã được kiểm tra và xác minh, bây giờ chúng tôi chuyển sang quy trình hàn. Đầu tiên, tôi đã hàn tất cả các thành phần liên quan đến phần dao động.

Bước 11: Thêm trình điều khiển MOSFET

Cơ sở vi mạch trình điều khiển MOSFET và các thành phần bootstrap giờ đã được hàn

Bước 12: Lắp IC vào đúng vị trí

Hãy cẩn thận về hướng của vi mạch trong khi lắp vào. Tìm một vết khía trên IC để tham khảo chân

Bước 13: Hàn tụ điện

Bước 14: Thêm MOSFETS của H Bridge

4 MOSFET của cầu H được hàn tại chỗ cùng với điện trở cổng giới hạn dòng 10Ohms và cùng với các đầu nối vít để dễ dàng kết nối điện áp DC đầu vào và điện áp đầu ra AC.

Bước 15: Hoàn thành Mô-đun

Đây là toàn bộ mô-đun trông như thế nào sau khi quá trình hàn hoàn tất. Lưu ý rằng hầu hết các kết nối đã được thực hiện bằng cách sử dụng dấu vết hàn và rất ít dây nhảy. Hãy cẩn thận với bất kỳ kết nối lỏng lẻo nào vì rủi ro điện áp cao.

Bước 16: Hoàn thiện biến tần với mô-đun chuyển đổi DC-DC

Biến tần hiện đã hoàn thiện với cả hai mô-đun đã hoàn chỉnh và được gắn với nhau. Điều này đã hoạt động thành công trong việc sạc máy tính xách tay của tôi và cấp nguồn đồng thời cho một quạt bàn nhỏ.

Tôi hy vọng bạn thích dự án này:)

Vui lòng chia sẻ ý kiến, nghi ngờ và phản hồi của bạn trong phần bình luận bên dưới. Xem hướng dẫn đầy đủ và video xây dựng để biết thêm chi tiết cần thiết về dự án và cách tôi xây dựng nó, và trong khi bạn ở đó, hãy cân nhắc đăng ký kênh của tôi:)