इन्वर्टर कैसे डिजाइन करें - थ्योरी और ट्यूटोरियल

पोस्ट उन मूल युक्तियों और सिद्धांतों की व्याख्या करता है जो मूल इनवर्टर अवधारणाओं से डिजाइन या व्यवहार करते समय नए लोगों के लिए उपयोगी हो सकते हैं। आइए और जानें।

क्या एक इन्वर्टर है

यह एक ऐसा उपकरण है जो 12V ऑटोमोटिव बैटरी स्रोत से 220V AC आउटपुट तक एक कम वोल्टेज, उच्च डीसी क्षमता को निम्न वर्तमान उच्च प्रत्यावर्ती वोल्टेज में परिवर्तित या परिवर्तित करता है।

उपरोक्त रूपांतरण के पीछे मूल सिद्धांत

एक कम वोल्टेज डीसी को एक उच्च वोल्टेज एसी में परिवर्तित करने के पीछे मूल सिद्धांत डीसी स्रोत (आमतौर पर एक बैटरी) के अंदर संग्रहीत उच्च धारा का उपयोग करना और इसे उच्च वोल्टेज एसी तक बढ़ाना है।

यह मूल रूप से एक प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जो प्राथमिक रूप से एक ट्रांसफार्मर है जिसमें प्राथमिक (इनपुट) और द्वितीयक (आउटपुट) अर्थात् वाइंडिंग के दो सेट होते हैं।

प्राथमिक वाइंडिंग प्रत्यक्ष उच्च वर्तमान इनपुट प्राप्त करने के लिए होती है, जबकि माध्यमिक इस इनपुट को संबंधित उच्च वोल्टेज कम वर्तमान वैकल्पिक आउटपुट में परिवर्तित करने के लिए होता है।

वैकल्पिक वोल्टेज या करंट क्या है

वैकल्पिक वोल्टेज से हमारा तात्पर्य एक ऐसे वोल्टेज से है जो अपनी ध्रुवता को धनात्मक से ऋणात्मक में बदल देता है और इसके विपरीत कई बार ट्रांसफार्मर के इनपुट पर निर्धारित आवृत्ति के आधार पर दूसरी बार होता है।

आम तौर पर यह फ्रीक्वेंसी 50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज होती है जो विशेष रूप से देश के यूटिलिटी स्पेक्स पर निर्भर करती है।

आउटपुट चरणों को खिलाने के लिए उपरोक्त दरों पर एक कृत्रिम रूप से उत्पन्न आवृत्ति का उपयोग किया जाता है, जिसमें बिजली ट्रांसफार्मर के साथ पावर ट्रांजिस्टर या मॉस्फ़ेट या जीबीटी शामिल हो सकते हैं।

पावर डिवाइस फीड किए गए दालों का जवाब देते हैं और दिए गए बैटरी करंट और वोल्टेज पर संबंधित आवृत्ति के साथ कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग को चलाते हैं।

उपरोक्त क्रिया ट्रांसफॉर्मर सेकेंडरी वाइंडिंग में एक समान हाई वोल्टेज को प्रेरित करती है जो अंततः आवश्यक 220V या 120V AC को आउटपुट करती है।

एक साधारण मैनुअल सिमुलेशन

निम्नलिखित मैनुअल सिमुलेशन एक केंद्र नल ट्रांसफार्मर आधारित पुश पुल इन्वर्टर सर्किट के मूल ऑपरेटिंग सिद्धांत को दर्शाता है।

जब प्राथमिक वाइंडिंग को एक बैटरी करंट के साथ बारी-बारी से स्विच किया जाता है, तो एक समान मात्रा में वोल्टेज और करंट को द्वितीयक वाइंडिंग के माध्यम से प्रेरित किया जाता है वापिस जाना मोड, जो जुड़े बल्ब को रोशन करता है।

एक सर्किट में संचालित इनवर्टर एक ही ऑपरेशन को लागू किया जाता है, लेकिन बिजली उपकरणों और एक ऑसिलेटर सर्किट के माध्यम से जो बहुत तेज़ गति से घुमावदार होता है, आमतौर पर 50Hz या 60Hz की दर से।

इस प्रकार, एक इन्वर्टर में तेजी से स्विचिंग के कारण एक ही कार्रवाई लोड को हमेशा चालू रहने का कारण बनेगी, हालांकि वास्तव में लोड को 50Hz या 60Hz दर पर ON / OFF पर स्विच किया जाएगा।

ट्रांसफार्मर एक दिए गए इनपुट को कैसे परिवर्तित करता है

जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, ट्रांसफार्मर आमतौर पर दो घुमावदार, एक प्राथमिक और दूसरा माध्यमिक होगा।

दो वाइंडिंग इस तरह से प्रतिक्रिया करते हैं कि जब प्राथमिक स्विचिंग पर एक स्विचिंग करंट लगाया जाता है तो आनुपातिक रूप से प्रासंगिक शक्ति को विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से द्वितीयक वाइंडिंग में स्थानांतरित किया जाएगा।

इसलिए, मान लीजिए, यदि प्राथमिक को 12V और माध्यमिक को 220V पर रेट किया गया है, तो प्राथमिक पक्ष में 12V DC इनपुट को दोलन या स्पंदित करने से माध्यमिक टर्मिनलों में 220V AC उत्पन्न और उत्पन्न होगा।

हालाँकि, प्राथमिक में इनपुट एक प्रत्यक्ष धारा नहीं हो सकता है, जिसका अर्थ है कि स्रोत डीसी हो सकता है, इसे प्राथमिक रूप से स्पंदित रूप में या रुक-रुक कर या निर्दिष्ट स्तर पर आवृत्ति के रूप में लागू किया जाना चाहिए, हमारे पास है पिछले अनुभाग में इस पर चर्चा की।

यह आवश्यक है ताकि एक प्रारंभ करनेवाला की अंतर्निहित विशेषताओं को लागू किया जा सके, जिसके अनुसार एक प्रारंभ करनेवाला एक उतार-चढ़ाव वाले वर्तमान को प्रतिबंधित करता है और इनपुट पल्स की अनुपस्थिति के दौरान सिस्टम में एक समतुल्य वर्तमान फेंककर इसे संतुलित करने की कोशिश करता है, जिसे फ्लाईबैक घटना भी कहा जाता है। ।

इसलिए जब डीसी को लागू किया जाता है, प्राथमिक इस वर्तमान को संग्रहीत करता है, और जब डीसी को घुमावदार से काट दिया जाता है, तो घुमावदार को अपने टर्मिनलों में संग्रहीत वर्तमान को वापस किक करने की अनुमति देता है।

हालाँकि, चूंकि टर्मिनलों को काट दिया जाता है, इसलिए यह बैक ईएमएफ द्वितीयक वाइंडिंग में प्रेरित हो जाता है, जिससे माध्यमिक आउटपुट टर्मिनलों में आवश्यक एसी का निर्माण होता है।

इस प्रकार उपरोक्त व्याख्या से पता चलता है कि एक पुल्सर सर्किट या अधिक सरल रूप से, एक पलटनेवाला डिजाइन करते समय एक थरथरानवाला सर्किट जरूरी हो जाता है।

एक इन्वर्टर के मौलिक सर्किट चरण

यथोचित प्रदर्शन के साथ एक बुनियादी कार्यात्मक इन्वर्टर बनाने के लिए, आपको निम्नलिखित बुनियादी तत्वों की आवश्यकता होगी:

• ट्रांसफार्मर
• पावर डिवाइस, जैसे कि एन-चैनल MOSFETs या NPN Biploar पावर ट्रांजिस्टर
• लेड एसिड बैटरी

ब्लॉक आरेख

यहाँ ब्लॉक आरेख है जो दिखाता है कि उपरोक्त तत्वों को एक साधारण कॉन्फ़िगरेशन (सेंटर टैप पुश-पुल) के साथ कैसे लागू किया जाए।

कैसे एक इन्वर्टर के लिए एक थरथरानवाला सर्किट डिजाइन करने के लिए

किसी भी पलटनेवाला में एक थरथरानवाला सर्किट महत्वपूर्ण सर्किट चरण है, क्योंकि यह चरण ट्रांसफार्मर के प्राथमिक घुमावदार में डीसी को स्विच करने के लिए जिम्मेदार होता है।

एक पलटनेवाला सर्किट में एक थरथरानवाला चरण शायद सबसे सरल हिस्सा है। यह मूल रूप से एक ज्योतिषी मल्टीविब्रेटर कॉन्फ़िगरेशन है जिसे कई अलग-अलग तरीकों से बनाया जा सकता है।

आप NAND गेट्स, NOR गेट्स, बिल्ट-इन ऑसिलेटर्स जैसे IC 4060, IC LM567 या केवल 555 IC वाले उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं। एक और विकल्प मानक एस्टेबल मोड में ट्रांजिस्टर और कैपेसिटर का उपयोग है।

निम्नलिखित छवियां अलग-अलग थरथरानवाला विन्यास दिखाती हैं जिन्हें किसी भी प्रस्तावित इन्वर्टर डिजाइन के लिए बुनियादी दोलनों को प्राप्त करने के लिए प्रभावी ढंग से नियोजित किया जा सकता है।

निम्नलिखित आरेखों में हम कुछ लोकप्रिय थरथरानवाला सर्किट डिजाइनों को देखते हैं, आउटपुट वर्ग तरंग हैं जो वास्तव में सकारात्मक दालें हैं, उच्च वर्ग ब्लॉक सकारात्मक क्षमता का संकेत देते हैं, वर्ग ब्लॉकों की ऊंचाई वोल्टेज स्तर को इंगित करती है, जो सामान्य रूप से लागू के बराबर होती है आईसी को आपूर्ति वोल्टेज, और वर्ग ब्लॉकों की चौड़ाई उस समय अवधि को इंगित करती है जिसके लिए यह वोल्टेज जीवित रहता है।

इन्वर्टर सर्किट में एक थरथरानवाला की भूमिका

जैसा कि पिछले अनुभाग में चर्चा की गई है, बाद के बिजली चरणों को खिलाने के लिए बुनियादी वोल्टेज दालों को उत्पन्न करने के लिए एक थरथरानवाला चरण की आवश्यकता होती है।

हालाँकि, इन चरणों से दालें अपने वर्तमान आउटपुट के साथ बहुत कम हो सकती हैं, और इसलिए इसे सीधे ट्रांसफार्मर या आउटपुट चरण में पावर ट्रांजिस्टर को नहीं खिलाया जा सकता है।

आवश्यक स्तरों तक दोलन धारा को धक्का देने के लिए, एक मध्यवर्ती चालक चरण सामान्य रूप से नियोजित किया जाता है, जिसमें उच्च लाभ वाले मध्यम शक्ति ट्रांजिस्टर या कुछ और जटिल भी शामिल हो सकते हैं।

हालांकि आज परिष्कृत मच्छरों के आगमन के साथ, एक ड्राइवर चरण पूरी तरह से समाप्त हो सकता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि मॉस्फ़ेट्स वोल्टेज पर निर्भर उपकरण हैं और ऑपरेटिंग के लिए वर्तमान परिमाण पर भरोसा नहीं करते हैं।

अपने गेट और स्रोत पर 5 वी से ऊपर की क्षमता की उपस्थिति के साथ, अधिकांश मस्जिदें अपने नाली और स्रोत पर पूरी तरह से संतृप्त और आचरण करेगी, भले ही वर्तमान 1mA जितना कम हो।

यह इनवर्टर अनुप्रयोगों के लिए उन्हें लागू करने के लिए बेहद उपयुक्त परिस्थितियों और आसान बनाता है।

हम देख सकते हैं कि उपरोक्त थरथरानवाला सर्किट में, आउटपुट एक एकल स्रोत है, हालांकि सभी इन्वर्टर टोपोलॉजी में हमें दो स्रोतों से वैकल्पिक या विपरीत ध्रुवीकृत पल्सिंग आउटपुट की आवश्यकता होती है। यह बस एक इन्वर्टर गेट स्टेज (वोल्टेज को इन्वर्ट करने के लिए) को ऑसिलेटर्स से मौजूदा आउटपुट में जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है, नीचे दिए गए आंकड़े देखें।

छोटे इन्वर्टर सर्किट डिजाइन करने के लिए ऑसिलेटर स्टेज को कॉन्फ़िगर करना

अब आइए उन आसान तरीकों को समझने की कोशिश करते हैं जिनके माध्यम से ऊपर वर्णित थरथरानवाला चरणों को जल्दी से प्रभावी इन्वर्टर डिजाइन बनाने के लिए एक पावर स्टेज के साथ जोड़ा जा सकता है।

गेट इनसिलेटर का उपयोग करके एक इन्वर्टर सर्किट डिजाइन करना

निम्न आंकड़ा दिखाता है कि आईसी 4049 से नॉट गेट ऑसिलेटर जैसे छोटे इंवर्टर को कैसे कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

यहां मूल रूप से N1 / N2 ऑसिलेटर चरण बनाता है जो इन्वर्टर ऑपरेशन के लिए आवश्यक 50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज क्लॉक या दोलन बनाता है। एन 3 का उपयोग इन घड़ियों को निष्क्रिय करने के लिए किया जाता है क्योंकि हमें बिजली ट्रांसफार्मर चरण के लिए विरोधात्मक रूप से ध्रुवीकृत घड़ियों को लागू करने की आवश्यकता है।

हालाँकि हम N4, N5 N6 गेट भी देख सकते हैं, जिन्हें N3 की इनपुट लाइन और आउटपुट लाइन में कॉन्फ़िगर किया गया है।

वास्तव में N4, N5, N6 केवल IC 4049 के अंदर उपलब्ध 3 अतिरिक्त फाटकों को समायोजित करने के लिए शामिल किए गए हैं, अन्यथा केवल N1, N2, N3 ही संचालन के लिए अकेले उपयोग किए जा सकते हैं, बिना किसी समस्या के।

3 अतिरिक्त गेट्स बफ़र्स की तरह काम करते हैं और यह भी सुनिश्चित करें कि ये द्वार असंबद्ध नहीं हैं, जो लंबे समय में आईसी पर प्रतिकूल प्रभाव पैदा कर सकते हैं।

N4, और N5 / N6 के आउटपुट में विपरीत ध्रुवीकृत घड़ियाँ TIP142 पॉवर BJTs का उपयोग करते हुए बिजली BJT स्टेज के ठिकानों पर लागू होती हैं, जो एक अच्छे 10 amp करंट को संभालने में सक्षम हैं। ट्रांसफार्मर को BJTs के संग्राहकों में विन्यस्त देखा जा सकता है।

आप पाएंगे कि उपरोक्त डिज़ाइन में किसी भी मध्यवर्ती एम्पलीफायर या ड्राइवर चरणों का उपयोग नहीं किया गया है क्योंकि TIP142 में आवश्यक अंतर्निर्मित प्रवर्धन के लिए एक आंतरिक BJT डार्लिंगटन चरण है और इसलिए वे आराम से कम वर्तमान घड़ियों को उच्च फाटकों में उच्च द्वार से कम करने में सक्षम हैं। कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में वर्तमान दोलन।

अधिक आईसी 4049 इन्वर्टर डिजाइन नीचे पाए जा सकते हैं:

घर का बना 2000 वीए पावर इन्वर्टर सर्किट

सरलतम निर्बाध विद्युत आपूर्ति (यूपीएस) सर्किट

श्मिट ट्रिगर NAND गेट थरथरानवाला का उपयोग कर एक इन्वर्टर सर्किट डिजाइन करना

निम्नलिखित आंकड़ा दिखाता है कि आईसी 4093 का उपयोग कर एक थरथरानवाला सर्किट को एक बनाने के लिए एक समान BJT पावर चरण के साथ कैसे एकीकृत किया जा सकता है उपयोगी पलटनेवाला डिजाइन ।

चित्रा आईसी 4093 श्मिट ट्रिगर नंद द्वार का उपयोग कर एक छोटे पलटनेवाला डिजाइन को प्रदर्शित करता है। काफी हद तक यहाँ भी N4 से बचा जा सकता था और BJT ठिकानों को सीधे इनपुट और आउटपुट A3 के साथ जोड़ा जा सकता था। लेकिन फिर से, एन 4 को आईसी 4093 के अंदर एक अतिरिक्त गेट को समायोजित करने और यह सुनिश्चित करने के लिए शामिल किया गया है कि इसके इनपुट पिन को असंबद्ध नहीं छोड़ा जाए।

अधिक समान आईसी 4093 इन्वर्टर डिजाइन को निम्न लिंक से संदर्भित किया जा सकता है:

सर्वश्रेष्ठ संशोधित इन्वर्टर सर्किट

सोलर इन्वर्टर सर्किट कैसे बनाये

चार्जर में निर्मित के साथ 400 वाट हाई पावर इन्वर्टर सर्किट का निर्माण कैसे करें

कैसे एक यूपीएस सर्किट डिजाइन करने के लिए - ट्यूटोरियल

आईसी 4093 और आईसी 4049 के लिए पिनआउट आरेख

नोट: आईसी के Vcc, और Vss आपूर्ति पिन इनवर्टर आरेख में नहीं दिखाए जाते हैं, इन्हें 12V इनवर्टर के लिए 12V बैटरी की आपूर्ति के साथ उचित रूप से जोड़ा जाना चाहिए। उच्च वोल्टेज इनवर्टर के लिए इस आपूर्ति को आईसी आपूर्ति पिन के लिए उचित रूप से 12V तक ले जाना चाहिए।

आईसी 555 थरथरानवाला का उपयोग करके एक मिनी इन्वर्टर सर्किट डिजाइन करना

उपरोक्त उदाहरणों से, यह काफी स्पष्ट हो जाता है कि इनवर्टर के सबसे बुनियादी रूपों को एक थरथरानवाला मंच के साथ केवल BJT + ट्रांसफार्मर पावर चरण को युग्मित करके डिजाइन किया जा सकता है।

एक ही सिद्धांत के बाद एक आईसी 555 थरथरानवाला एक छोटे पलटनेवाला डिजाइन करने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

उपरोक्त सर्किट स्वयं व्याख्यात्मक है, और शायद आगे किसी स्पष्टीकरण की आवश्यकता नहीं है।

अधिक आईसी 555 इन्वर्टर सर्किट नीचे पाया जा सकता है:

सरल आईसी 555 इन्वर्टर सर्किट

इन्वर्टर टोपोलॉजी को समझना (आउटपुट स्टेज को कॉन्फ़िगर कैसे करें)

उपरोक्त वर्गों में हमने थरथरानवाला चरणों के बारे में सीखा, और यह भी तथ्य यह है कि थरथरानवाला से स्पंदित वोल्टेज सीधे पूर्ववर्ती बिजली उत्पादन चरण में जाता है।

मुख्य रूप से तीन तरीके हैं जिनके माध्यम से एक इन्वर्टर का आउटपुट स्टेज डिजाइन किया जा सकता है।

एक का उपयोग करके:

1. उपरोक्त उदाहरणों में बताए अनुसार पुश पुल स्टेज (सेंटर टैप ट्रांसफार्मर के साथ)
2. पुश पुल आधा पुल चरण
3. पुश पुल-ब्रिज या एच-ब्रिज स्टेज

एक केंद्र नल ट्रांसफार्मर का उपयोग करके पुश पुल चरण सबसे लोकप्रिय डिजाइन है क्योंकि इसमें सरल कार्यान्वयन शामिल हैं और गारंटीकृत परिणाम उत्पन्न करते हैं।

हालाँकि इसके लिए बल्क ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है और उत्पादन दक्षता में कम होता है।

एक इनवर्टर डिज़ाइन के जोड़े को नीचे देखा जा सकता है जो एक केंद्र नल ट्रांसफार्मर को नियोजित करता है:

इस विन्यास में, मूल रूप से एक केंद्र-नल ट्रांसफार्मर का उपयोग आउटपुट उपकरणों (ट्रांजिस्टर या मच्छर) के गर्म सिरों से जुड़े बाहरी नल के साथ किया जाता है, जबकि केंद्र का नल या तो बैटरी के ऋणात्मक या बैटरी के धनात्मक के आधार पर जाता है उपयोग किए गए उपकरणों के प्रकार (एन प्रकार या पी प्रकार) पर।

हाफ-ब्रिज टोपोलॉजी

एक आधा पुल चरण एक केंद्र नल ट्रांसफार्मर का उपयोग नहीं करता है।

सेवा मेरे आधा पुल कॉन्फ़िगरेशन कॉम्पैक्ट और दक्षता के मामले में एक केंद्र नल पुश पुल प्रकार के सर्किट से बेहतर है, हालांकि उपरोक्त कार्यों को लागू करने के लिए बड़े मूल्य के कैपेसिटर की आवश्यकता होती है।

सेवा मेरे पूर्ण पुल या एक एच-पुल पलटनेवाला यह आधे पुल नेटवर्क के समान है क्योंकि इसमें एक साधारण दो नल ट्रांसफार्मर भी शामिल है और इसके लिए केंद्र नल ट्रांसफार्मर की आवश्यकता नहीं होती है।

एकमात्र अंतर कैपेसिटर के उन्मूलन और दो और बिजली उपकरणों को शामिल करने का है।

फुल-ब्रिज टोपोलॉजी

एक पूर्ण पुल इन्वर्टर सर्किट में 'एच' अक्षर से मिलता-जुलता एक विन्यास में व्यवस्थित चार ट्रांजिस्टर या मॉसफेट होते हैं।

सभी चार डिवाइस एन चैनल प्रकार या दो एन चैनल और दो पी चैनल के साथ हो सकते हैं जो कि उपयोग किए जा रहे बाहरी ड्राइवर ऑसिलेटर चरण पर निर्भर करता है।

एक आधे पुल की तरह, एक पूर्ण पुल को भी उपकरणों को चालू करने के लिए अलग-अलग, बारी-बारी से दोलन आउटपुट की आवश्यकता होती है।

परिणाम समान है, जुड़ा हुआ ट्रांसफार्मर प्राथमिक इसके माध्यम से बैटरी चालू के रिवर्स फॉरवर्ड स्विचिंग के अधीन है। यह ट्रांसफार्मर के आउटपुट सेकेंडरी वाइंडिंग में आवश्यक प्रेरित चरणबद्ध वोल्टेज उत्पन्न करता है। इस डिजाइन के साथ दक्षता सबसे अधिक है।

एच-ब्रिज ट्रांजिस्टर लॉजिक विवरण

निम्न आरेख एक विशिष्ट एच-ब्रिज कॉन्फ़िगरेशन दिखाता है, स्विचिंग निम्नानुसार बनाई गई है:

1. एक उच्च, डी उच्च - आगे धक्का
2. बी हाई, सी हाई - रिवर्स पुल
3. एक उच्च, बी उच्च - खतरनाक (निषिद्ध)
4. सी हाई, डी हाई - खतरनाक (निषिद्ध)

उपरोक्त विवरण एक इन्वर्टर डिजाइन करने के तरीके के बारे में बुनियादी जानकारी प्रदान करता है, और केवल एक साधारण इन्वर्टर सर्किट को डिजाइन करने के लिए शामिल किया जा सकता है, आमतौर पर वर्ग तरंग प्रकार।

हालांकि कई और अवधारणाएं हैं जो साइन इनवर्टर के डिजाइन से जुड़ी हो सकती हैं जैसे साइन वेव इन्वर्टर बनाना, पीडब्लूएम आधारित इन्वर्टर, आउटपुट नियंत्रित इन्वर्टर, ये सिर्फ अतिरिक्त चरण हैं जो उपरोक्त कार्यों को लागू करने के लिए ऊपर बताए गए बुनियादी डिजाइनों में जोड़े जा सकते हैं।

हम उनके बारे में कुछ और समय पर चर्चा करेंगे या आपकी बहुमूल्य टिप्पणियों के माध्यम से हो सकते हैं।