220 V CC a 220 V CA: Inversor de bricolaje Parte 2:17 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Hola, todos. Espero que todos estén a salvo y se mantengan saludables. En este instructivo, le mostraré cómo hice este convertidor de CC a CA que convierte el voltaje de 220 V CC en voltaje de 220 V CA. El voltaje CA generado aquí es una señal de onda cuadrada y no una señal de onda sinusoidal pura. Este proyecto es una continuación de mi proyecto de avances que fue diseñado para convertir 12 voltios CC a 220 V CC. Es muy recomendable que visite mi proyecto anterior primero antes de continuar con este instructivo. El enlace a mi proyecto de convertidor de CC a CC es:

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

Este sistema convierte los 220 V CC en una señal alterna de 220 voltios a 50 hercios, que es la frecuencia de suministro de CA comercial en la mayoría de los países. La frecuencia se puede ajustar fácilmente a 60 Hertz si es necesario. Para que esto suceda, he utilizado una topología de puente H completa usando 4 MOSFET de alto voltaje.

Puede ejecutar cualquier aparato comercial con una potencia nominal de 150 vatios y un pico de aproximadamente 200 vatios durante un período corto. He probado con éxito este circuito con cargadores móviles, bombillas CFL, cargador de portátil y ventilador de mesa, y todos funcionan bien con este diseño. Tampoco hubo un zumbido mientras se operaba el ventilador. Debido a la alta eficiencia del convertidor CC-CC, el consumo de corriente sin carga de este sistema es de solo 60 miliamperios.

El proyecto utiliza componentes muy simples y fáciles de obtener y algunos de ellos incluso se recuperan de fuentes de alimentación de computadoras antiguas.

Entonces, sin más demora, ¡comencemos con el proceso de compilación!

ADVERTENCIA: Este es un proyecto de alto voltaje y puede causarle una descarga letal si no tiene cuidado. Intente este proyecto solo si está bien versado en el manejo de alto voltaje y tiene experiencia en la fabricación de circuitos electrónicos. NO intente si no sabe lo que está haciendo

Suministros

1. MOSFETS de canal N IRF840 - 4
2. IC SG3525N - 1
3. IC controlador mosfet IR2104 - 2
4. Base IC de 16 pines (opcional) -1
5. Base IC de 8 pines (opcional) - 1
6. Condensador cerámico 0.1uF - 2
7. Condensador electrolítico 10uF - 1
8. Condensador electrolítico 330uF 200 voltios - 2 (los rescaté de un SMPS)
9. Condensador electrolítico 47uF - 2
10. Diodo de propósito general 1N4007 - 2
11. Resistencia de 100 K -1
12. Resistencia de 10K - 2
13. Resistencia de 100 ohmios -1
14. Resistencia de 10 ohmios - 4
15. Resistencia variable de 100 K (preajuste / potenciómetro) - 1
16. Terminales de tornillo - 2
17. Veroboard o perfboard
18. Cables de conexión
19. Kit de soldadura
20. Multimetro
21. Osciloscopio (opcional pero ayudará a ajustar la frecuencia)

Paso 1: reunir todas las piezas necesarias

Es importante que primero recopilemos todas las partes necesarias para que podamos pasar rápidamente a la realización del proyecto. De estos, algunos componentes se han recuperado de una antigua fuente de alimentación de computadora.

Paso 2: el banco de condensadores

El banco de condensadores juega un papel importante aquí. En este proyecto, la CC de alto voltaje se convierte en CA de alto voltaje, por lo que es importante que nuestro suministro de CC sea uniforme y sin fluctuaciones. Aquí es donde entran en juego estos enormes condensadores robustos. Obtuve dos capacitores de clasificación 330uF 200V de un SMPS. Combinarlos en serie me da una capacitancia equivalente de aproximadamente 165uF y aumenta la clasificación de voltaje hasta 400 voltios. Al usar la combinación en serie de condensadores, la capacitancia equivalente se reduce pero el límite de voltaje aumenta. Esto resolvió el propósito de mi aplicación. La CC de alto voltaje ahora se suaviza mediante este banco de condensadores. Esto significa que obtendremos una señal de CA constante y el voltaje permanecerá bastante constante durante el arranque o cuando una carga se conecta o desconecta repentinamente.

ADVERTENCIA: ¡Estos condensadores de alto voltaje pueden almacenar su carga durante un período de tiempo prolongado, que puede ser de hasta varias horas! Así que solo intente realizar este proyecto si tiene una buena experiencia en electrónica y experiencia práctica en el manejo de alto voltaje. Haga esto bajo su propio riesgo

Paso 3: decidir la ubicación de los componentes

Dado que haremos este proyecto en un veroboard, es importante que todos los componentes estén colocados estratégicamente para que los componentes relevantes estén más cerca unos de otros. De esta manera, los rastros de soldadura serán mínimos y se utilizará una menor cantidad de cables de puente, lo que hará que el diseño sea más ordenado y ordenado.

Paso 4: la sección del oscilador

La señal de 50 Hz (o 60 Hz) la genera el popular PWM IC-SG3525N con una combinación de componentes de temporización RC.

Para obtener más detalles sobre el funcionamiento del SG3525 IC, aquí hay un enlace a la hoja de datos del IC:

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

Para obtener una salida alterna de 50Hz, la frecuencia de oscilación interna debe ser de 100 Hz, que se puede configurar usando Rt aproximadamente 130KHz y Ct igual a 0.1uF. La fórmula para el cálculo de frecuencia se da en la hoja de datos del IC. Se utiliza una resistencia de 100 ohmios entre los pines 5 y 7 para agregar un poco de tiempo muerto entre la conmutación para garantizar la seguridad de los componentes de conmutación (MOSFETS).

Paso 5: la sección del controlador MOSFET

Dado que la CC de alto voltaje se conmutará a través de los MOSFET, no es posible conectar directamente las salidas SG3525 a la puerta del MOSFET, también cambiar los MOSFET de canal N en el lado alto del circuito no es fácil y requiere un circuito de arranque adecuado. Todo esto puede ser manejado de manera eficiente por el controlador de MOSFET IC IR2104 el es capaz de conducir / cambiar MOSFET que permiten voltajes de hasta 600 voltios. Esto hace que el IC sea adecuado para su aplicación. Dado que IR2104 es un controlador MOSFET de medio puente, necesitaremos dos de ellos para controlar el puente completo.

La hoja de datos del IR2104 se puede encontrar aquí:

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

Paso 6: La sección del puente H

El puente H es el responsable de cambiar alternativamente la dirección del flujo de corriente a través de la carga activando y desactivando alternativamente el conjunto dado de MOSFETS.

Para esta operación he elegido los MOSFET de canal N IRF840 que pueden manejar hasta 500 voltios con una corriente máxima de 5 amperios, que es más que suficiente para nuestra aplicación. El puente H es lo que se conectará directamente a nuestro aparato de CA.

La hoja de datos de este MOSFET se proporciona a continuación:

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

Paso 7: Prueba del circuito en la placa de pruebas

Antes de soldar los componentes en su lugar, siempre es una buena idea probar el circuito en una placa y rectificar cualquier error o error que pueda surgir. En mi prueba de tablero, ensamblé todo según el esquema (proporcionado en un paso posterior) y verifiqué la respuesta de salida usando un DSO. Inicialmente probé el sistema con bajo voltaje y solo después de confirmar que estaba funcionando lo probé con entrada de alto voltaje

Paso 8: Prueba de placa de pruebas completa

Como carga de prueba, utilicé un pequeño ventilador de 60 vatios junto con la configuración de mi tablero y una batería de plomo-ácido de 12V. Tenía mis multímetros conectados para medir el voltaje de salida y la corriente consumida por la batería. Se necesitan mediciones para asegurarse de que no haya sobrecarga y también para calcular la eficiencia.

Paso 9: el diagrama de circuito y el archivo esquemático

El siguiente es el diagrama de circuito completo del proyecto y, junto con él, he adjuntado el archivo esquemático EAGLE para su referencia. Siéntase libre de modificar y usar lo mismo para sus proyectos.

Paso 10: Inicio del proceso de soldadura en Veroboard

Con el diseño probado y verificado, ahora avanzamos hacia el proceso de soldadura. Primero, he soldado todos los componentes relacionados con la sección del oscilador.

Paso 11: Agregar los controladores MOSFET

La base IC del controlador MOSFET y los componentes de arranque ahora estaban soldados

Paso 12: Inserción del IC en su lugar

Tenga cuidado con la orientación del IC mientras lo inserta. Busque una muesca en el IC para referencia de pin

Paso 13: Soldar el banco de condensadores

Paso 14: Agregar los MOSFETS del puente H

Los 4 MOSFET del puente H están soldados en su lugar junto con sus resistencias de compuerta de limitación de corriente de 10 ohmios y junto con terminales de tornillo para una fácil conexión del voltaje de entrada de CC y el voltaje de salida de CA.

Paso 15: ¡Completa el módulo

Así es como se ve todo el módulo después de que se ha completado el proceso de soldadura. Observe cómo la mayoría de las conexiones se han realizado utilizando pistas de soldadura y muy pocos cables de puente. Tenga cuidado con las conexiones sueltas debido a los riesgos de alto voltaje.

Paso 16: Inversor completo con módulo convertidor CC-CC

El inversor ahora está completo con ambos módulos completos y unidos entre sí. Esto ha funcionado con éxito al cargar mi computadora portátil y encender un pequeño ventilador de mesa simultáneamente.

Espero que les guste este proyecto:)

No dude en compartir sus comentarios, dudas y comentarios en la sección de comentarios a continuación. Mire las instrucciones completas y el video de compilación para obtener más detalles esenciales sobre el proyecto y cómo lo construí, y mientras esté allí, considere suscribirse a mi canal:)