Rangkaian inverter PWM menggunakan tl494

Inverter adalah rangkaian yang mengubah Arus Searah (DC) menjadi Arus Bolak-balik (AC). Sebuah inverter PWM adalah jenis sirkuit yang menggunakan dimodifikasi gelombang persegi untuk mensimulasikan efek dari Alternating Current (AC), yang cocok untuk menjalankan sebagian besar peralatan rumah tangga Anda. Saya katakan sebagian besar karena umumnya ada dua jenis inverter, jenis pertama adalah apa yang disebut inverter gelombang persegi yang dimodifikasi, seperti namanya outputnya adalah gelombang persegi daripada gelombang sinus, bukan gelombang sinus murni jadi, jika Anda mencoba menyalakan motor AC atau TRIACS, itu akan menyebabkan masalah yang berbeda.

Jenis kedua disebut inverter gelombang sinus murni. Sehingga bisa digunakan untuk semua jenis peralatan AC tanpa masalah. Pelajari lebih lanjut tentang berbagai jenis inverter di sini.

Tetapi menurut saya, Anda tidak boleh membuat inverter sebagai proyek DIY. Jika Anda bertanya mengapa ?, maka naiklah !, dan dalam proyek ini, saya akan membangun rangkaian inverter PWM gelombang persegi yang dimodifikasi sederhana dengan menggunakan chip TL494 yang populer dan menjelaskan pro dan kontra dari inverter semacam itu dan pada akhirnya, kita akan melihat mengapa tidak membuat rangkaian inverter gelombang persegi yang dimodifikasi sebagai proyek DIY.

PERINGATAN! Sirkuit ini dibuat dan didemonstrasikan untuk tujuan pendidikan saja, dan sama sekali tidak disarankan untuk membuat dan menggunakan jenis sirkuit ini untuk peralatan komersial.

PERINGATAN! Jika Anda membuat rangkaian jenis ini, harap ekstra hati-hati tentang tegangan tinggi dan lonjakan tegangan yang dihasilkan oleh gelombang input yang bersifat non-sinusoidal.

Bagaimana Cara Kerja Inverter?

Skema yang sangat dasar dari rangkaian inverter ditunjukkan di atas. Tegangan positif dihubungkan ke pin tengah trafo, yang bertindak sebagai input. Dan dua pin lainnya dihubungkan dengan MOSFET yang bertindak sebagai sakelar.

Sekarang jika kita mengaktifkan MOSFET Q1, dengan meletakkan tegangan di terminal gerbang arus akan mengalir dalam satu arah panah seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dengan demikian fluks magnet juga akan diinduksi searah panah dan inti transformator akan melewati fluks magnet di koil sekunder, dan kita akan mendapatkan 220V pada output.

Sekarang, jika kita menonaktifkan MOSFET Q1 dan mengaktifkan MOSFET Q2, arus akan mengalir ke arah panah yang ditunjukkan pada gambar di atas, sehingga membalik arah fluks magnet di inti. Pelajari lebih lanjut tentang cara kerja MOSFET di sini.

Sekarang, kita semua tahu bahwa transformator bekerja dengan perubahan fluks magnet. Jadi, menyalakan dan mematikan MOSFET, satu terbalik ke yang lain dan melakukan itu 50 kali dalam satu detik, akan menghasilkan fluks magnet berosilasi yang bagus di dalam inti transformator dan fluks magnet yang berubah akan menginduksi tegangan pada kumparan sekunder sebagai kita tahu dengan hukum faraday. Dan begitulah cara kerja inverter dasar.

IC Inverter TL494

Sekarang sebelum membangun sirkuit berdasarkan pengontrol TL494 PWM, mari pelajari cara kerja pengontrol PWM TL494.

IC TL494 memiliki 8 blok fungsional, yang ditunjukkan dan dijelaskan di bawah ini.

1. Regulator Referensi 5-V

Keluaran regulator referensi internal 5V adalah pin REF, yang merupakan pin-14 dari IC. Regulator referensi ada untuk menyediakan pasokan yang stabil untuk sirkuit internal seperti flip-flop kemudi pulsa, osilator, komparator kontrol waktu mati, dan komparator PWM. Regulator juga digunakan untuk menggerakkan penguat kesalahan yang bertanggung jawab untuk mengontrol keluaran.

Catatan! Referensi diprogram secara internal ke akurasi awal ± 5% dan mempertahankan stabilitas pada rentang tegangan input 7V hingga 40 V. Untuk tegangan input kurang dari 7 V, regulator jenuh dalam 1 V input dan melacaknya.

2. Osilator

Osilator menghasilkan dan menyediakan gelombang gigi gergaji ke pengontrol waktu mati dan pembanding PWM untuk berbagai sinyal kontrol.

Frekuensi osilator dapat diatur dengan memilih komponen waktu R T dan C T.

Frekuensi osilator dapat dihitung dengan rumus di bawah ini

Fosc = 1 / (RT * CT)

Untuk kesederhanaan, saya telah membuat spreadsheet, yang dengannya Anda dapat menghitung frekuensinya dengan sangat mudah.

Catatan! Frekuensi osilator sama dengan frekuensi keluaran hanya untuk aplikasi ujung tunggal. Untuk aplikasi push-pull, frekuensi keluaran adalah setengah dari frekuensi osilator.

3. Pembanding Kontrol Waktu Mati

Waktu mati atau dengan kata lain kontrol off-time memberikan waktu mati atau off-time minimum. Output dari komparator waktu mati memblokir transistor switching ketika tegangan pada input lebih besar dari tegangan ramp dari osilator. Menerapkan tegangan ke pin DTC dapat memberlakukan waktu mati tambahan, sehingga memberikan waktu mati tambahan dari minimum 3% hingga 100% karena tegangan input bervariasi dari 0 hingga 3V. Secara sederhana, kita dapat mengubah siklus tugas gelombang keluaran tanpa mengubah penguat kesalahan.

Catatan! Offset internal 110 mV memastikan waktu mati minimum 3% dengan input kontrol waktu mati diarde.

4. Penguat Kesalahan

Kedua penguat kesalahan gain tinggi menerima biasnya dari rel suplai VI. Hal ini memungkinkan rentang tegangan input mode-umum dari -0,3 V hingga 2 V kurang dari VI. Kedua penguat berperilaku khas dari penguat catu daya tunggal ujung tunggal, di mana setiap keluaran hanya aktif tinggi.

5. Input Kontrol Keluaran

Input kontrol-output menentukan apakah transistor output beroperasi secara paralel atau mode push-pull. Dengan menghubungkan pin kontrol output yaitu pin-13 ke ground, set transistor output dalam mode operasi paralel. Tetapi dengan menghubungkan pin ini ke pin 5V-REF mengatur transistor keluaran dalam mode push-pull.

6. Transistor Keluaran

IC memiliki dua transistor keluaran internal yang berada dalam konfigurasi kolektor terbuka dan emitor terbuka, yang dapat digunakan untuk mencari atau menenggelamkan arus maksimum hingga 200mA.

Catatan! Transistor memiliki tegangan saturasi kurang dari 1,3 V dalam konfigurasi emitor-umum dan kurang dari 2,5 V dalam konfigurasi pengikut-emitor.

fitur

Sirkuit Kontrol Daya PWM Lengkap
Output Tidak Terkomitmen untuk Sink 200-mA atau Arus Sumber
Kontrol Keluaran Memilih Operasi Berujung Tunggal atau Dorong-Tarik
Sirkuit Internal Melarang Pulsa Ganda di Salah Satu Output
Variable Dead Time Memberikan Kontrol Terhadap Total Range
Regulator Internal Menyediakan 5-V Stabil
Referensi Pasokan Dengan Toleransi 5%
Arsitektur Sirkuit Memungkinkan Sinkronisasi Mudah

Catatan! Sebagian besar skema internal dan deskripsi operasi diambil dari lembar data dan dimodifikasi sampai batas tertentu untuk pemahaman yang lebih baik.

Komponen Diperlukan

Sl.No	Bagian	Tipe	Kuantitas
1	TL494	IC	1
2	IRFZ44N	Mosfet	2
3	Terminal Sekrup	Terminal Sekrup 5mmx2	1
4	Terminal Sekrup	Terminal Sekrup 5mmx3	1
5	0.1uF	Kapasitor	1
6	50K, 1%	Penghambat	2
7	560R	Penghambat	2
8	10K, 1%	Penghambat	2
9	150K, 1%	Penghambat	1
10	Papan Berpakaian	Generik 50x 50mm	1
11	Unit Pendingin PSU	Umum	1

Skema Sirkuit Inverter TL494

Konstruksi Sirkuit Inverter TL494CN

Untuk demonstrasi ini, sirkuit dibangun di atas PCB buatan sendiri, dengan bantuan file desain skema dan PCB. Harap dicatat bahwa jika beban besar terhubung ke keluaran transformator, sejumlah besar arus akan mengalir melalui jejak PCB, dan ada kemungkinan jejak akan terbakar. Jadi, untuk mencegah jejak PCB terbakar, saya telah menyertakan beberapa jumper yang membantu meningkatkan aliran arus.

Perhitungan

Tidak banyak perhitungan teoritis untuk Rangkaian Inverter ini yang menggunakan TL494. Tetapi ada beberapa perhitungan praktis yang akan kita lakukan dalam pengujian bagian rangkaian.

Untuk menghitung frekuensi osilator rumus berikut dapat digunakan.

Fosc = 1 / (RT * CT)

Catatan! Untuk kesederhanaan, spreadsheet diberikan yang dengannya Anda dapat dengan mudah menghitung frekuensi osilator.

Menguji Sirkuit Inverter TL494 PWM

Untuk menguji sirkuit, pengaturan berikut digunakan.

Baterai timbal-asam 12V.
Trafo yang memiliki keran 6-0-6 dan keran 12-0-12
Bola lampu pijar 100W sebagai beban
Meco 108B + TRMS Multimeter
Meco 450B + TRMS Multimeter
Osiloskop Hantek 6022BE
Dan Test-PCB di mana saya telah menghubungkan probe osiloskop.

Masukan MOSFET

Setelah menyiapkan chip TL494, saya telah mengukur sinyal input PWM ke gerbang MOSFET, seperti yang Anda lihat pada gambar di bawah.

Bentuk gelombang keluaran dari transformator tanpa beban (Saya telah menghubungkan transformator sekunder lain untuk mengukur bentuk gelombang keluaran)

Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, sistem menggambar sekitar 12.97W wapping tanpa beban terpasang.

Jadi dari dua gambar di atas, kita dapat dengan mudah menghitung efisiensi inverter dengan sangat mudah.

Efisiensi sekitar 65%

Yang tidak buruk tapi juga tidak baik.

Jadi seperti yang Anda lihat, tegangan output turun menjadi setengah dari input utama AC komersial kami.

Untungnya trafo yang saya gunakan berisi rekaman 6-0-6, di samping rekaman 12-0-12.

Jadi, saya berpikir mengapa tidak menggunakan perekaman 6-0-6 untuk meningkatkan tegangan output.

Seperti yang Anda lihat dari gambar di atas, konsumsi daya tanpa beban adalah 12.536W

Sekarang tegangan keluaran transformator berada pada level yang mematikan

Peringatan! Berhati-hatilah saat bekerja dengan tegangan tinggi. Besarnya voltase ini pasti bisa membunuh Anda.

Sekali lagi konsumsi daya input ketika bohlam 100W dihubungkan sebagai beban

Pada titik ini, probe kecil multimeter saya tidak cukup untuk melewati arus 10,23Amps, jadi saya memutuskan untuk memasang kabel 1,5sqmm langsung ke terminal multimeter.

Konsumsi daya input 121,94 Watt

Sekali lagi konsumsi daya keluaran ketika bohlam 100W dihubungkan sebagai beban

Daya keluaran yang dikonsumsi oleh beban adalah 80,70W. Seperti yang Anda lihat, bola lampu bersinar sangat terang, itulah mengapa saya meletakkannya di samping meja saya.

Jadi sekali lagi jika kita menghitung efisiensinya, sekitar 67%

Dan sekarang pertanyaan jutaan dolar tetap ada

Mengapa TIDAK Membuat Rangkaian Inverter Gelombang Persegi yang Dimodifikasi sebagai Proyek DIY?

Nah setelah melihat hasil diatas pasti anda berfikir kalau rangkaian ini cukup bagus kan?

Izinkan saya memberi tahu Anda bahwa ini sama sekali bukan masalahnya karena

Pertama-tama, efisiensi sangat buruk.

Tergantung pada beban, yang tegangan output, yang frekuensi output, dan bentuk gelombang perubahan karena tidak ada umpan balik frekuensi kompensasi dan tidak ada LC filter pada output untuk hal-hal membersihkan.

Saat ini, saya tidak dapat mengukur lonjakan keluaran karena lonjakan tersebut akan mematikan osiloskop saya dan laptop yang terhubung. Dan izinkan saya memberi tahu Anda pasti ada lonjakan besar yang dihasilkan oleh transformator yang saya ketahui dengan menonton video Afrotechmods. Ini berarti menghubungkan output inverter ke terminal 6-0-6 V mencapai tegangan puncak ke puncak lebih dari 1000V dan itu mengancam jiwa.

Sekarang, hanya berpikir tentang menyalakan sebuah lampu CFL, sebuah charger ponsel, atau bola lampu 10W dengan inverter ini, itu langsung akan meledak.

Banyak desain yang saya temukan di internet memiliki kapasitor tegangan tinggi pada output sebagai beban, yang mengurangi lonjakan tegangan, tetapi itu juga tidak akan berhasil. Sebagai paku 1000V dapat langsung meledakkan kapasitor. Jika Anda menghubungkannya ke pengisi daya laptop atau sirkuit SMPS, Metal-Oxide Varistor (MOV) di dalamnya akan langsung meledak.

Dan dengan itu, saya bisa melanjutkan dan melanjutkan dengan kontra sepanjang hari.

Inilah alasan mengapa saya tidak merekomendasikan membangun dan bekerja dengan jenis sirkuit ini karena tidak dapat diandalkan, tidak terlindungi, dan dapat membahayakan Anda untuk selamanya. Padahal sebelumnya, inverter yang kita buat juga kurang bagus untuk aplikasi praktis. Sebagai gantinya, saya akan memberi tahu Anda untuk menghabiskan sedikit uang dan membeli inverter komersial yang memiliki banyak fitur perlindungan.

Peningkatan Lebih Lanjut

Satu-satunya peningkatan yang dapat dilakukan pada sirkuit ini adalah membuangnya sepenuhnya, dan memodifikasinya dengan teknik yang disebut SPWM (Modulasi Lebar Pulsa Sinus), dan menambahkan kompensasi frekuensi umpan balik yang tepat dan perlindungan hubung singkat dan banyak lagi. Tapi itu adalah topik untuk proyek lain yang akan segera hadir.

Aplikasi Sirkuit Inverter TL494

Setelah membaca semua ini jika Anda memikirkan tentang aplikasi, maka saya akan memberi tahu Anda dalam keadaan darurat, ini dapat digunakan untuk mengisi daya laptop ponsel Anda dan hal-hal lain.

Saya harap Anda menyukai artikel ini dan mempelajari sesuatu yang baru. Teruslah membaca, terus belajar, terus membangun, dan sampai jumpa di proyek berikutnya.