如何构建带有集成自动电池充电器级的500瓦逆变器电路

在这篇文章中，我们将全面讨论如何构建带有集成自动电池充电器级的 500 瓦逆变器电路。

在本文中，我们还将学习如何升级系统以获得更高的负载，以及如何将 ot 增强为纯正弦波版本。

这款 500 瓦电源逆变器可将铅酸电池的 12 V DC 或 24 V DC 转换为 220 V 或 120 V

AC，可用于为所有类型的负载供电，直接从 CFL 灯、LED 灯泡、风扇、加热器、电机、泵、混合器、计算机等。

基本设计

逆变器可以以许多不同的方式设计，只需根据用户偏好用另一种类型的振荡器级替换振荡器级即可。

振荡器级基本上是一个非稳定的多谐振荡器，可以使用IC或晶体管。

虽然基于非稳态振荡器的设计方式多种多样，但我们在这里将使用IC

4047选项，因为它是一种多功能、精确且专用的非稳态芯片，专为内侧等应用而设计。

使用 IC 4047

由于IC的高精度和可读性，使用IC 4047制造任何逆变器可能是最推荐的选择。该器件是一款多功能振荡器 IC，在其引脚 10 和引脚 11上提供双推挽或触发器输出，并在引脚 13 上提供单方波输出。

基本电路

具有方波输出的基本 500瓦逆变器可以像上面一样简单构建。但是，要使用电池充电器对其进行升级，我们可能必须使用根据电池规格适当额定的充电器变压器。

在学习充电器配置之前，让我们首先熟悉该项目所需的电池规格。

从我们之前的一篇文章中，我们知道铅酸电池更合适的充电和放电速率应该是 0.1C 速率或比电池 Ah 额定值小 10 倍的电源电流。这意味着要在 7瓦负载下至少备份 500 小时，电池 Ah 可以按以下方式计算

500V 电池的 12 瓦负载所需的工作电流约为 500 / 12 = 41 安培

这个 41 安培需要持续 7 小时，这意味着电池 Ah 必须 = 41 x 7 = 287 Ah。但是，在现实生活中，这至少需要 350Ah。

对于 24 V 电池，在 50 Ah 时可能会减少 200%。这就是为什么当逆变器的额定功率偏高时，始终建议使用更高的工作电压。

使用 24 V 电池

为了使电池和变压器尺寸更小，电缆更细，您可能需要使用24 V电池来操作建议的500瓦设计。

基本设计将保持不变，除了在IC 7812电路中添加了4047 IC，如下所示：

示意图

充电器

为了保持设计简单而有效，我避免在这里使用电池充电器的自动切断，并确保逆变器和充电器操作使用单个公共变压器。

建议的带电池充电器的500瓦逆变器的完整电路图如下所示：

相同的概念已经在其他相关帖子中详细讨论过，您可以参考以获取更多信息。

基本上，逆变器使用相同的变压器为电池充电并将电池电源转换为 220 V AC输出。该操作通过继电器转换网络实现，该网络交替将变压器绕组更改为充电模式和逆变器模式。

工作原理

当电网电源交流不可用时，继电器触点位于各自的常闭点（常闭）。这将MOSFET的漏极与变压器初级连接，电器或负载与变压器的次级连接。

设备进入逆变器模式并开始从电池产生所需的 220V AC 或 120 V AC。

继电器线圈由一个简单的粗糙的无变压器（电容）电源电路供电，使用2uF / 400V压降电容器。

电源不需要稳定或良好调节，因为负载是继电器线圈的形式，继电器线圈非常重载，可以轻松承受来自 2uF 电容器的开关导通浪涌。

控制变压器电源交流侧的RL1继电器线圈连接在阻断二极管之前，而控制MOSFET侧的RL2线圈位于二极管之后并与大电容器并联。

这样做是为了给RL2产生一个小的延迟效果，或者确保RL1在RL2之前打开和关闭。这是出于安全考虑，并确保每当继电器从逆变器模式切换到充电模式时，MOSFET永远不会受到反向充电电源的影响。

安全建议

众所周知，在任何逆变器电路中，变压器的工作方式都像重感负载一样。当如此重的感性负载以一定频率切换时，必然会产生大量的电流尖峰，这可能对敏感电子设备和相关IC造成潜在危险。

为了确保电子载物台的适当安全性，按以下方式修改 7812 部分可能很重要：

对于12V应用，可以将上述尖峰保护电路降低到以下版本：

电池、MOSFET 和变压器决定功率

我们已经通过不同的帖子多次讨论过这个问题，变压器、电池和 MOSFET 额定值实际上决定了逆变器可以产生多少功率。

我们已经在前面的段落中讨论了电池计算，现在让我们看看如何计算变压器以补充所需的功率输出。

这其实很简单。由于电压应该是 24 V，功率为 500 瓦，因此将 500 除以 24 得到 20.83 安培。这意味着变压器安培额定值必须高于 21安培，最好高达 25 安培。

但是，由于我们在充电和逆变器模式下都使用相同的变压器，因此我们必须以最适合两种操作的方式选择电压。

初级侧的20-0-20 V似乎是一个很好的折衷方案，实际上，它是逆变器在两种模式下整体工作的理想额定值。

由于仅使用半绕组为电池充电，因此变压器的20 V RMS额定值可用于借助连接在电池端子上的相关滤波电容器在电池两端获得20 x 1.41 = 28.2V峰值直流。该电压将以良好的速率和正确的速度为电池充电。

在逆变器模式下，当电池处于 26 V 左右时，将允许逆变器输出处于 24/26 = 220 / 输出

输出 = 238 V

当电池处于最佳充电状态时，这看起来是一个健康的输出，即使电池降至 23 V，输出也有望维持健康的 210V计算MOSFET：MOSFET基本上像开关一样工作，在切换额定电流时不得燃烧，并且由于对开关电流的电阻增加，也不得升温。

为了满足上述方面，我们必须确保MOSFET的电流处理能力或ID规格远远超过25瓦逆变器的500安培。此外，为了防止高耗散和低效开关，MOSFET 的RDSon 规格必须尽可能低。

图中所示的设备是IRF3205，其ID为110安培，RDSon为8毫欧（0.008欧姆），实际上看起来相当令人印象深刻，非常适合这个逆变器项目。

零件清单

要使上述500瓦逆变器与电池充电器，您将需要以下物料清单：

IC 4047 = 1

电阻

56K = 1

10 欧姆 = 2

电容 0.1uF = 1

电容器 4700uF / 50 V = 1（电池端子两端）

场效应管 IRF3205 = 2

二极管 20 A = 1

MOSFET 散热器 = 大型翅片式

MOSFET 两端的阻断二极管漏极/源极 = 1N5402（请将它们连接在每个 MOSFET的漏极/源极上，以增加对变压器初级反电动势的保护。阴极将进入漏极引脚。

继电器 DPDT 40 A = 2 nos

升级到改进正弦波逆变器

上面讨论的方波版本可以有效地转换为改进的正弦波500瓦逆变器电路，输出波形得到极大改善。

为此，我们使用古老的IC 555和IC 741组合来制造预期的正弦波形。

带电池充电器的完整电路如下：

这个想法与本网站的其他一些正弦波逆变器设计中应用的想法相同。它是用计算出的SPWM斩波功率MOSFET的栅极，以便复制的高电流SPWM在变压器初级的推挽绕组上振荡。

IC 741用作比较器，用于比较其两个输入端上的两个三角波。慢基三角波从IC 4047 Ct引脚获取，而快速三角波从外部IC555非稳态级获得。结果是计算出的 IC 6 引脚 741 处的SPWM。该SPWM在功率MOSFET的栅极处斩波，该功率MOSFET由变压器以相同的SPWM频率进行开关。

这导致次级侧具有纯正弦波输出（经过一些过滤）。

全桥设计

上述概念的全桥版本使用以下给定配置构建：

为简单起见，不包括自动电池切断，因此建议在电池电压达到完全充电水平后立即关闭电源。或者，您也可以在电池的充电正极线上添加一个适当的灯丝灯泡，以确保电池的安全充电。