Miglioramento di un circuito inverter a onda quadra con ne555

[topolo]

Buonasera a tutti,

ho reperito il seguente schema elettrico di un semplice inverter, utilizzando il timer ne555 e due MOSFET. In output ottengo in modo evidente un segnale ad onda quadra.

Come sappiamo, inverter a onda quadra sono considerati ormai obsoleti e poco efficienti e sicuri. Esiste un modo per implementare questo circuito e ottenere un' onda sinusoidale? 

Ho trovato in rete schemi elettrici che utilizzano resistori e condensatori per ottenere un'onda sinusoidale a partire da onda quadra, ma non ne sono sicuro.

Resto in attesa.

 

[Livio Orsini]

Già il trasformatore, essendo un bassa basso naturale, taglia moltissime delle armoniche rendendo laforma d'onda prossima ad una sinusoide.

La prima cosa da fare è rendere l'onda quadra che pilota i gate perfettamente simmetrica, poi si ottimizza il pilotaggio dei mosfet in modo che i due sagnali siano perfettamente simmetrici.

Poi si possono inserire 2 induttori in serie ai 2 terminali del secondario del trasformatore seguiti da 2 condensatori colelgati a terra. Questo rappresenta un ulteriore filtro passa basso che elimina ulteriormente le armoniche.

Tieni presente che un'onda quadra non è altro che una sommatoria della sinusoide fondamentale e delle sue armoniche.

[topolo]

19 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Già il trasformatore, essendo un bassa basso naturale, taglia moltissime delle armoniche rendendo laforma d'onda prossima ad una sinusoide.

La prima cosa da fare è rendere l'onda quadra che pilota i gate perfettamente simmetrica, poi si ottimizza il pilotaggio dei mosfet in modo che i due sagnali siano perfettamente simmetrici.

Poi si possono inserire 2 induttori in serie ai 2 terminali del secondario del trasformatore seguiti da 2 condensatori colelgati a terra. Questo rappresenta un ulteriore filtro passa basso che elimina ulteriormente le armoniche.

Tieni presente che un'onda quadra non è altro che una sommatoria della sinusoide fondamentale e delle sue armoniche.

Per rendere l'onda quadra che pilota i gate dei MOSFET perfettamente simmetrica ho trovato questa configurazione del timer 555, penso che vada bene. 

Provvederò alla realizzazione del circuito RL.

Grazie per la risposta.

 

 

 

 

 

 

 

Modificato: 7 dicembre 2022 da topolo

[xblitz]

1 ora fa, topolo ha scritto:

Ho trovato in rete schemi elettrici che utilizzano resistori e condensatori per ottenere un'onda sinusoidale a partire da onda quadra, ma non ne sono sicuro.

Resistori ne dubito fortemente... induttori volevi dire!

 

1 ora fa, topolo ha scritto:

Resto in attesa.

Ci sono svariati modi che i dispositivi sul mercato usano per produrre una sinusoide da qualcosa che non è sinusoidale ma tutti bene o male non possono essere esenti da una fase di filtraggio. Ad esempio:

1) potresti usare un pic per generare una sinusoide "a gradini" e poi filtrarla.

2) rimanendo ne mondo analogico: potresti usare il 555 come generatore pwm modulato da una sinusoide e poi fare un filtro che dal segnare modulato ti estragga la fondamentale a 50Hz.

 

Ma stai solo giocando o ci devi alimentare qualcosa? perché è vero che "inverter a onda quadra" non è bello, ma magari il tuo carico lo tollera pure così.

[Livio Orsini]

31 minuti fa, topolo ha scritto:

penso che vada bene. 

 

Pensare è una cosa, verificare un'altra.

Bisognerebbe verificare all'oscilloscopio, così come si dovrebbe verificare la foma d'onda sul secondarrio.

33 minuti fa, topolo ha scritto:

Provvederò alla realizzazione del circuito RL.

 

No! non  si tratta di RL, che non serve, ma di un LC, per ogni ramo del secondario, con la capicità connessa a terra.

[topolo]

5 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Pensare è una cosa, verificare un'altra.

No! non  si tratta di RL, che non serve, ma di un LC, per ogni ramo del secondario, con la capacità connessa a terra.

Si perdonami, intendevo il circuito LC.

5 ore fa, xblitz ha scritto:

Ma stai solo giocando o ci devi alimentare qualcosa? perché è vero che "inverter a onda quadra" non è bello, ma magari il tuo carico lo tollera pure così.

Grazie per la risposta. Dovrei alimentare semplici tubi in neon e lampadine (incandescenza/led), se riesco anche un caricabatterie per cellulari.

 

 

 

 

 

[xblitz]

12 minuti fa, topolo ha scritto:

Grazie per la risposta. Dovrei alimentare semplici tubi in neon e lampadine (incandescenza/led), se riesco anche un caricabatterie per cellulari.

Eh non sono carichi resistivi quindi l'onda quadra non è il massimo. Per quanto quello che dice livio è vero (il trasformatore comunque un po' da filtro fa) devi considerare che l'onda quadra farà riscaldare il trasformatore più del dovuto (perdite per isteresi magnetica)... se però il trasformatore è bello corazzato e l'uso saltuario (e se il carico comunque lo digerisce) occhio non vede, cuore non duole. Ovviamente incide anche la potenza dei carichi che prevedi di attaccarci.

[Livio Orsini]

9 ore fa, topolo ha scritto:

Dovrei alimentare semplici tubi in neon e lampadine (incandescenza/led), se riesco anche un caricabatterie per cellulari.

 

Son tutti carichi che non soffrono molto per la forma non perfettamente sinusoidale.

Il problema c'è forse per il caricabatterie del telefono, non tanto per la purezza o meno della sinusoide, ma per eventuali spikes provenienti dall'inverter.

per il resto valgono le osservaioni/precisazioni di Xblitz

[topolo]

1 ora fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Son tutti carichi che non soffrono molto per la forma non perfettamente sinusoidale.

Il problema c'è forse per il caricabatterie del telefono, non tanto per la purezza o meno della sinusoide, ma per eventuali spikes provenienti dall'inverter.

per il resto valgono le osservaioni/precisazioni di Xblitz

Esiste un modo per ridurre eventuali spikes?

 

 

10 ore fa, xblitz ha scritto:

Eh non sono carichi resistivi quindi l'onda quadra non è il massimo. Per quanto quello che dice livio è vero (il trasformatore comunque un po' da filtro fa) devi considerare che l'onda quadra farà riscaldare il trasformatore più del dovuto (perdite per isteresi magnetica)... se però il trasformatore è bello corazzato e l'uso saltuario (e se il carico comunque lo digerisce) occhio non vede, cuore non duole. Ovviamente incide anche la potenza dei carichi che prevedi di attaccarci.

Un'onda sinusoidale, o quasi, sarebbe l'ideale.

Modificato: 8 dicembre 2022 da topolo

[Livio Orsini]

1 ora fa, topolo ha scritto:

Esiste un modo per ridurre eventuali spikes?

 

Se metti i filtri che ti ho descritto prima li riduci praticamente a zero.

Per calcolarti le induttanze è abbastanza semplice.

Stabilisci la massima corrente che puoi drenare dal trasformatore, po calcoli il valore dell'induttanza in modo che la sua reattana causi una caduta di circa il 2% del valore nominale di tensione, con il valore di corrente nominale.

Mettendo 2 induttori, uno per ramo, la cdt sarà doppi.

Cerco di chiarirtelo con un esempio.

Valore nominale tensione uscita dal trasformatore: 230V; massimo valore di corrente prelevabile 1A.

Quindi con 1A di corrente circolante ai capi dell0induttore cadranno 4.6V; questo comporta che il valore di reattanza X_L = 4.6ohm.

Si ricava il valore di L =  X_L / 2*pi*f = 4.6 / 314 = 41.6mHy

Con un condensatore da 4.7µF collegato verso terra tagli a circa 1082Hz, il che consentirà di eleminare la quasi totalità degli spickes

 

1 ora fa, topolo ha scritto:

Un'onda sinusoidale, o quasi, sarebbe l'ideale

 

La tua uscita sfrutta il passa basso che è il trasformatore, più i filtri LC in uscita, pertanto la forma d'onda non sarà molto distorta.

Poi, come sempre, per affinare maggiormente bisogna spendere molto in termini di complicazioni e di perdite di energia.

Tieni conto che gli inverters per fotovoltaico, che devono generare una sisnusoide pura, non affetta da distorsioni e disturbi apprezzabili, partono già da una pseudo sinusoide sintetizzata, seguita da filtraggio piuttosto pesante. Questo filtraggio comporta una spesa rilevante in termini di componenti ed in termini di energia dissipata.

[topolo]

3 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Se metti i filtri che ti ho descritto prima li riduci praticamente a zero.

 

La tua uscita sfrutta il passa basso che è il trasformatore, più i filtri LC in uscita, pertanto la forma d'onda non sarà molto distorta.

Poi, come sempre, per affinare maggiormente bisogna spendere molto in termini di complicazioni e di perdite di energia.

Tieni conto che gli inverters per fotovoltaico, che devono generare una sisnusoide pura, non affetta da distorsioni e disturbi apprezzabili, partono già da una pseudo sinusoide sintetizzata, seguita da filtraggio piuttosto pesante. Questo filtraggio comporta una spesa rilevante in termini di componenti ed in termini di energia dissipata.

Va bene, grazie per il chiarimento.