以下の6つのユニークなデザインは、通常のシングルIC555非安定マルチバイブレータを効果的に使用してインバーターを作る複雑な段階を伴うことなく。

間違いなくIC555は、電子の世界で多くの用途を持つ多用途のICです。ただし、インバーターに関しては、IC555が理想的に適しています。

この投稿では、単純な方形波バリアントからわずかに高度なSPWM正弦波設計まで、5つの優れたIC 555インバータ回路について説明し、最後に本格的なフェライトコアベースのDC-DCpwmインバータ回路について説明します。さぁ、始めよう。

アイデアはningrat_edanさんからリクエストされました。

基本設計

示されている図を参照すると、単一の IC 555は、標準の非安定モードで構成されていることがわかります。ここで、そのピン＃３は、インバータ機能を実装するための発振器源として使用される。

注：出力で50 Hzを最適化するには、1nFコンデンサを0.47uFコンデンサに交換してください。 。 極性または非極性にすることができます 。

使い方

このIC555インバータ回路の動作は、次の段階的な分析で理解できます。

IC 555は非安定マルチバイブレータモードで構成されており、ピン＃3が特定の周波数レートで連続的な高/低パルスを切り替えることができます。この周波数レートは、ピン＃7、ピン＃6、2などの抵抗とコンデンサの値に依存します。

IC 555のピン＃3は、MOSFETに必要な50Hzまたは60Hzの周波数を生成します。

ここでのMOSFETは、接続されているトランスのセンタータップ巻線でプッシュプル発振を可能にするために交互に動作する必要があることを知っています。

したがって、両方のMOSFETゲートをICのピン＃3に接続することはできません。これを行うと、両方のMOSFETが同時に導通し、両方の一次巻線が一緒に切り替わります。これにより、2次側で2つの逆位相信号が誘導され、出力ACが短絡し、出力に正味ゼロACが発生し、変圧器が加熱されます。

この状況を回避するには、2つのMOSFETを交互にタンデムで動作させる必要があります。

BC547の機能

MOSFETがIC555のピン＃3から50 Hzの周波数で交互に切り替わるようにするために、コレクターの両端でピン＃3の出力を反転するためのBC547ステージを導入します。

これを行うことにより、ピン＃3パルスが反対の+/-周波数を作成できるようにします。1つはピン＃3に、もう1つはBC547のコレクターにあります。

この配置では、一方のMOSFETゲートはピン＃3から動作し、もう一方のMOSFETはBC547のコレクタから動作します。

これは、ピン＃3のMOSFETがオンの場合、BC547コレクタのMOSFETがオフの場合、またはその逆の場合を意味します。

これにより、MOSFETは必要なプッシュプルスイッチングのために交互に切り替えることができます。

トランスフォーマーのしくみ

ザ・変圧器の働きこのIC555インバータ回路では、次の説明から学ぶことができます。

MOSFETが交互に導通する場合、関連する半巻線にはバッテリーから大電流が供給されます。

この応答により、トランスはセンタータップ巻線全体にプッシュプルスイッチングを生成できます。この影響により、必要な50Hzの交流電流または220VACが2次巻線の両端に誘導されます。

オン期間中、それぞれの巻線は電磁エネルギーの形でエネルギーを蓄積します。 MOSFETがオフになると、関連する巻線が二次主巻線に蓄積されたエネルギーをキックバックし、トランスの出力側に220Vまたは120Vのサイクルを引き起こします。

これは、2つの一次巻線で交互に発生し続け、220V / 120Vの交互の主電源電圧が二次側で発生します。

逆保護ダイオードの重要性

このタイプのセンタータップトポロジには欠点があります。一次半巻線が逆起電力を発生させると、これはMOSFETのドレイン/ソース端子にも影響を受けます。

これは、次の場合にMOSFETに壊滅的な影響を与える可能性があります。 逆保護ダイオード 変圧器の一次側には含まれていません。しかし、これらのダイオードまた、貴重なエネルギーが地面に分流され、インバーターの効率が低下することも意味します。

技術仕様：

電力出力 ：無制限、100ワットから5000ワットの間で可能
変成器 ：好みに応じて、ワット数は出力負荷のワット数要件に従います
電池：12V、Ah定格は変圧器に選択された電流の10倍でなければなりません。
波形：方形波
周波数 ：50 Hz、または国コードに従って60Hz。
出力電圧 ：国コードによる220Vまたは120V

IC555周波数の計算方法

の頻度 IC555非安定発振回路基本的に、ピン＃7、ピン＃2/6、およびグランド間に構成されたRC（抵抗、コンデンサ）ネットワークによって決定されます。

IC 555をインバータ回路として使用する場合、これらの抵抗とコンデンサの値は、ICのピン＃3が約50Hzまたは60Hzの周波数を生成するように計算されます。 220VAC出力に対応する標準値は50Hzですが、120VAC出力には60Hzを推奨します。

の式 IC555回路のRC値の計算以下に示します。

F = 1.44 /（R1 + 2 x R2）C

ここで、Fは目的の周波数出力であり、R1は回路のピン＃7とグランドの間に接続されている抵抗であり、R2はICのピン＃7とピン＃6/2の間にある抵抗です。 Cはピン＃6/2とグランドの間にあるコンデンサです。

Fはファラッド、Fはヘルツ、Rはオーム、Cはマイクロファラッド（μF）になることを忘れないでください。

“アーク障害ブレーカーの配線図 ”

ビデオクリップ：

波形画像：

MOSFETの代わりにBJTを使用

上の図では、センタータップトランスを備えたMOSFETベースのインバータを検討しました。この設計では、全部で4つのトランジスタを使用しましたが、これは少し長く、費用効果が低いようです。

いくつかのパワーBJTのみを使用してIC555インバーターを構築することに興味があるかもしれない愛好家にとって、次の回路が非常に役立つことがわかります。

注：トランジスタはTIP147として誤って表示されますが、実際にはTIP142です。

更新：ご存知ですか、IC555とIC4017を組み合わせるだけで、クールな修正正弦波インバーターを作成できます。この記事の2番目の図： すべての熱心なインバーター愛好家に推奨

2）IC555フルブリッジインバータ回路

以下に示すアイデアは、最も単純なIC555ベースのフルブリッジインバータ回路と見なすことができます。シンプルで安価に構築しかし、非常に強力でもあります。インバータの電力は、出力段のMOSFETの数を適切に変更して、任意の妥当な制限まで増やすことができます。

使い方

説明されている最も単純なフルブリッジパワーインバーターの回路には、単一のIC 555、2つのMOSFET、および電源トランスが主要な構成要素として必要です。

図に示すように、IC555は通常どおり非安定マルチバイブレータ形式で配線されています。抵抗R1とR2は、インバータのデューティサイクルを決定します。

R1とR2は、50％のデューティサイクルを得るために正確に調整および計算する必要があります。そうしないと、インバータ出力が不均等な波形を生成する可能性があり、AC出力が不均衡になり、アプライアンスにとって危険であり、MOSFETが不均一に放散する傾向があります。回路内の複数の問題。

C1の値は、出力周波数が220V仕様の場合は約50 Hz、120V仕様の場合は60Hzになるように選択する必要があります。

MOSFETは、大電流を処理できる任意のパワーMOSFETであり、最大10アンペア以上である可能性があります。

ここから操作はフルブリッジですフルブリッジドライバICのないタイプでは、トランスの接地電位を供給するため、およびトランスの2次巻線をMOSFET動作からの正と負の両方のサイクルに応答させるために、1つではなく2つのバッテリーが組み込まれています。

このアイデアは私が設計したものですが、まだ実際にテストされていないので、この問題を考慮して作成してください。

おそらく、インバーターは最大200ワットの電力を非常に効率的に簡単に処理できるはずです。

出力は方形波タイプになります。

パーツリスト

R1およびR2 =テキストを参照、
C1 =テキストを参照、
C2 = 0.01uF
R3 = 470オーム、1ワット、
R4、R5 = 100オーム、
D1、D2 = 1N4148
MOSFET =テキストを参照してください。
Z1 = 5.1V1ワットツェナーダイオード。
変圧器= Asperの電力要件、
B1、B2 = 2つの12ボルトバッテリー、AHは好みに応じてなります。
IC1 = 555

3）純粋な正弦波SPWM IC555インバータ回路

提案されたIC555ベースの純粋な正弦波インバータ回路正確な間隔のPWMパルスを生成します。これは、正弦波を非常に厳密に模倣するため、正弦波のカウンターパーツの設計と同じくらい優れていると見なすことができます。

ここでは、必要なPWMパルスを作成するために2つのステージを使用します。1つはIC 741で構成され、もう1つはIC555で構成されます。概念全体を詳しく学びましょう。

回路の機能–PWMステージ

回路図は次の点で理解できます。

2つのオペアンプは基本的にIC555に必要なサンプルソース電圧を生成するように配置されています。
このステージからのいくつかの出力は、方形波と三角波の生成を担当します。

実際に心臓部である第二段階回路はIC555で構成されています。ここで、ICは単安定モードで配線され、オペアンプ段からの方形波がトリガーピン＃2に適用され、三角波が制御電圧ピン＃5に適用されます。

方形波入力は単安定をトリガーして出力でパルスのチェーンを生成しますが、三角波信号はこの出力方形波パルスの幅を変調します。

IC 555からの出力は、オペアンプ段からの「指示」に従い、2つの入力信号に応答して出力を最適化し、サイン等価PWMパルス。

今では、出力デバイス、トランス、バッテリーで構成されるインバーターの出力段にPWMパルスを適切に供給するだけです。

PWMと出力段の統合

上記のPWM出力は、図に示すように出力段に適用されます。

トランジスタT1とT2は、そのベースでPWMパルスを受信し、PWM最適化波形のデューティサイクルに従ってバッテリ電圧をトランス巻線に切り替えます。

他の2つのトランジスタは、T1とT2の導通がタンデムで行われることを確認します。つまり、トランスからの出力oがPWMパルスの2つの半分で1つの完全なACサイクルを生成するように交互に行われます。

波形画像：

（提供：ロビン・ピーター氏）

こちらもご覧ください 500VA修正正弦波設計、私が開発しました。

上記IC555純正弦波インバータ回路の部品リスト

R1、R2、R3、R8、R9、R10 = 10K、
R7 = 8K2、
R11、R14、R15、R16 = 1K、
R12、R13 = 33オーム5ワット、
R4 = 1Mプリセット、
R5 = 150 Kプリセット、
R6 = 1K5
C1 = 0.1 uF、
C2 = 100 pF、
IC1 = TL 072、
IC2 = 555、
T1、T2 = BDY29、
T5、T6 =タイプ127、
T3、T4 = TIP122
変圧器= 12 – 0 – 12 V、200ワット、
バッテリー= 12ボルト、100AH。
IC555ピン配列

ICTL072ピン配列の詳細

SPWM波形は、正弦波パルス幅変調波形の略であり、これは、いくつかの555ICと単一のオペアンプを使用して説明したSPWMインバータ回路に適用されます。

4）IC555を使用した別の正弦波バージョン

私の以前の投稿の1つで、私たちは入念に構築する方法を学びましたオペアンプを使用したSPWMジェネレータ回路 2つの三角波入力。この投稿では、同じ概念を使用してSPWMを生成し、IC555ベースのインバータ回路内でそれを適用する方法も学習します。

インバーターにIC555を使用

上の図は、IC 555を使用した提案されたSPWMインバータ回路の全体的な設計を示しています。ここで、中央のIC555と関連するBJT / MOSFETステージは基本的な方形波インバータ回路を形成します。

私たちの目的は、オペアンプベースの回路を使用して、これらの50Hz方形波を必要なSPWM波形に切り刻むことです。

したがって、図の下のセクションに示すように、IC741を使用して単純なオペアンプコンパレータステージを構成します。

過去のSPWMの記事ですでに説明したように、このオペアンプには、ピン＃3（非反転入力）での高速三角波とピンでのはるかに低速の三角波の形で、2つの入力にまたがる2つの三角波ソースが必要です。＃2（反転入力）。

SPWMにIC741を使用

図の左端にある別のIC555非安定回路を使用して上記を実現し、それを使用して必要な高速三角波を作成し、IC 741のピン＃3に適用します。

遅い三角波の場合、50％のデューティサイクルに設定された中央のIC 555から同じものを簡単に抽出し、そのタイミングコンデンサCを適切に調整してピン＃3で50Hzの周波数を取得します。

50Hz / 50％のソースから遅い三角波を導出することにより、バッファBJT全体でのSPWMのチョッピングがMOSFET伝導イオンと完全に同期し、これにより、各方形波が完全に「刻まれ」ます。オペアンプ出力から生成されたSPWMごと。

上記の説明は、IC555とIC741を使用して簡単なSPWMインバータ回路を作成する方法を明確に説明しています。関連する質問がある場合は、以下のコメントボックスを使用して迅速に返信してください。

5）トランスレスIC555インバーター

以下に示す設計は、シンプルでありながら非常に効果的な4 MOSFETnチャネルフルブリッジIC555インバータ回路を示しています。

バッテリーからの12V DCは、最初に既製のDCからACへのコンバーターモジュールを介して310 VDCに変換されます。

この310VDCは、220 VAC出力に変換するためにMOSFETフルブリッジドライバーに適用されます。

4 NチャネルMOSFETは、個々のディッド、コンデンサ、およびBC547ネットワークを使用して適切にブートストラップされます。

フルブリッジセクションの切り替えは、IC555オシレータステージによって実行されます。周波数は、IC 555のピン＃7にプリセットされた50kによって設定された約50Hzです。

6）自動Arduinoバッテリー充電器を備えたIC555インバーター

この6番目のインバーター設計では、4017ディケードカウンターとne555タイマーIcを使用して、インバーターの正弦波pwm信号と、アラーム付きのArduinoベースの自動高/低バッテリーカットオフを生成します。

投稿者：エインズワースリンチ

前書き

この回路で実際に発生するのは、4017が4つの出力ピンのうちの2つからpwm信号を出力し、それが切り刻まれ、トランスの2次側に適切な出力フィルタリングが設定されている場合、4017は次の形状または十分に近い形状になります。実際の正弦波形の形状。

最初のNE555は、4017のピン14に信号を送ります。これは、4017が4つの出力を切り替えるため、必要な出力周波数の4倍です。つまり、60hzが必要な場合は、ピン14に4 * 60hzを供給する必要があります。 240Hzである4017ICの。

この回路には、過電圧シャットダウン機能、低電圧シャットダウン機能、および低バッテリアラーム機能があり、プログラムが必要なArduinoと呼ばれるマイクロコントローラプラットフォームによって実行されます。

Arduinoのプログラムは単純明快で、記事の最後に提供されています。

マイクロコントローラーを追加してこのプロジェクトを完了できないと思われる場合は、省略してもかまいません。回路はまったく同じように機能します。

回路のしくみ

Arduino Hi / Lowバッテリーシャットダウン回路を備えたこのIC555インバーターは、12v、24、および48vから48vまで動作し、適切なバージョンの電圧レギュレーターを選択する必要があり、それに応じて変圧器のサイズも決定します。

Arduinoはusbから7〜12vまたは5vで電力を供給できますが、このような回路の場合、リレーに電力を供給するために使用されるデジタル出力ピンに電圧降下がないため、12vから電力を供給するのが良いでしょう。回路のIcをオンにし、低電圧アラームのブザーもオンにします。

Arduinoはバッテリー電圧の読み取りに使用され、5V DCでのみ動作するため、分圧回路を使用します。設計では100kと10kを使用し、これらの値はArduinoチップでプログラムされたコードにプロットされます。 Arduinoはオープンソースのプラットフォームであり、安価であるため、コードに変更を加えたり、別のコードを記述したりしない限り、同じ値を使用する必要があります。

この設計のArduinoボードは、バッテリー電圧を表示するためにLCDディスプレイ16 * 2にも接続されています。

以下は回路の回路図です。

バッテリーカットオフのプログラム：

#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) }