Jak działają inwertery
1. Prąd stały może zostać przekształcony w prąd zmienny za pomocą obwodu oscylacyjnego;
2. Uzyskany prąd zmienny jest następnie wzmacniany przez cewkę (w tym momencie otrzymuje się prąd zmienny o przebiegu prostokątnym);
3. Prostowanie uzyskanego prądu zmiennego w celu uzyskania przebiegu sinusoidalnego.
Przetworniki AC-DC są stosunkowo proste, wiemy, że diody mają jednokierunkową przewodność. Ta cecha diod może być wykorzystana do utworzenia mostka, tak aby jeden koniec zawsze przewodził prąd do wewnątrz, a drugi koniec zawsze przewodził prąd na zewnątrz, co skutkuje napięciem stałym o sinusoidalnej zmianie napięcia. Jeśli potrzebujesz gładkiego prądu stałego i prostowania, najprostszym sposobem jest podłączenie kondensatora.
Inwerter to przetwornik prądu stałego na zmienny, który w rzeczywistości jest procesem odwracania napięcia z użyciem adaptera. Adapter przekształca napięcie zmienne z sieci na stabilne wyjście 12V DC, a inwerter przekształca napięcie 12V DC dostarczone przez adapter na wysokoczęstotliwościowe, wysokonapięciowe napięcie zmienne; obie części wykorzystują również coraz częściej stosowaną technologię modulacji szerokości impulsu (PWM). Jego kluczową częścią jest zintegrowany kontroler PWM, adapter używa układu UC3842, a inwerter układu TL5001. Zakres napięcia roboczego TL5001 wynosi 3,6~40V. Wyposażony jest w wzmacniacz błędu, regulator, oscylator, generator PWM z kontrolą martwej strefy, układ ochrony przed niskim napięciem oraz układ ochrony przed zwarciem.
Część interfejsu wejściowego:
Wejście ma 3 sygnały: 12V DC wejście VIN, napięcie włączające pracę ENB oraz sygnał sterowania prądem panelu DIM. VIN jest dostarczane przez adapter, napięcie ENB jest dostarczane przez MCU na płycie głównej, jego wartość to 0 lub 3V, gdy ENB=0, inwerter nie działa, a gdy ENB=3V, inwerter jest w normalnym stanie pracy; natomiast napięcie DIM jest dostarczane przez płytę główną i mieści się w zakresie od 0 do 5V. Gdy różne wartości DIM są podawane na wejście zwrotne kontrolera PWM, prąd dostarczany przez inwerter do obciążenia również się zmienia. Im mniejsza wartość DIM, tym większy prąd wyjściowy inwertera.
Obwód startu napięcia:
Gdy ENB jest na wysokim poziomie, wysyła wysokie napięcie do zapalenia lampy podświetlającej panel.
Kontroler PWM:
Składa się z następujących funkcji: wewnętrzne napięcie odniesienia, wzmacniacz błędu, oscylator i PWM, ochrona przed przepięciem, ochrona przed niedociśnieniem, ochrona przed zwarciem oraz tranzystor wyjściowy.
Przekształcanie DC:
Obwód przekształcania napięcia składa się z tranzystora MOS i cewki magazynującej energię. Impuls wejściowy jest wzmacniany przez wzmacniacz push-pull, a następnie steruje tranzystorem MOS, który wykonuje przełączanie, dzięki czemu napięcie stałe ładuje i rozładowuje cewkę, umożliwiając uzyskanie napięcia zmiennego na drugim końcu cewki.
Oscylacja LC i obwód wyjściowy:
Zapewnia napięcie 1600V potrzebne do zapalenia lampy oraz obniża napięcie do 800V po jej zapaleniu.
Sprzężenie zwrotne napięcia wyjściowego:
Gdy obciążenie pracuje, napięcie pomiarowe jest sprzężone zwrotnie, aby ustabilizować napięcie wyjściowe inwertera. Można to sobie wyobrazić: są elementy elektroniczne wymagające biegunowości, takie jak diody, rezystory i cewki zwykle nie wymagają biegunowości. Jeśli dioda jest uszkodzona, może ulec przepaleniu. Jeśli napięcie jest prawidłowe, zwykle nie ma problemu. Tranzystor nie przewodzi. Dioda Zenera ulegnie uszkodzeniu, jeśli biegunowość zostanie odwrócona, ale zwykle niektóre obwody są chronione przez jednokierunkową przewodność diody. Kondensator elektrolityczny ma biegunowość – jeśli bieguny zostaną podłączone odwrotnie, obudowa może pęknąć.
Główne elementy to dioda, tranzystor przełączający, transformator oscylatora, układ pomiarowy, tranzystor szerokopasmowy. Istnieje również zasada działania obwodu przełączającego, takiego jak rezystancja i pojemność obwodu oscylacyjnego.
Wybór głównych elementów mocy inwertera jest bardzo ważny. Obecnie najczęściej stosowanymi elementami mocy są tranzystory Darlingtona (BJT), tranzystory polowe mocy (MOSFET), tranzystory izolowanej bramki (IGBT) oraz tyrystory wyłączające (GTO). MOSFET-y są częściej stosowane w systemach o małej mocy i niskim napięciu, ponieważ mają niższy spadek napięcia w stanie włączenia i wyższą częstotliwość przełączania. Moduły IGBT są zwykle stosowane w systemach wysokiego napięcia i dużej mocy, ponieważ wraz ze wzrostem napięcia rośnie rezystancja w stanie włączenia MOSFET-ów, podczas gdy IGBT ma większą przewagę w systemach średniej mocy. W systemach o bardzo dużej mocy (powyżej 100 kVA) zwykle stosuje się GTO jako duży element mocy. Elementy takie jak FET lub IGBT, transformator, kondensator, dioda, komparator oraz układ sterujący, np. 3525. Inwerter AC-DC-AC ma również prostowanie i filtrację. Wielkość mocy i dokładność zależą od złożoności obwodu. Można to zobaczyć na przykładzie ładowarki do telefonu – to mały zasilacz impulsowy!
IGBT (izolowany tranzystor bipolarowy z bramką) to nowy typ półprzewodnikowego elementu mocy sterowanego polowo, łączący wysoką szybkość działania tranzystora MOSFET i niską rezystancję elementów bipolarnych. Charakteryzuje się wysoką impedancją wejściową, niskim zużyciem mocy sterowania napięciem, prostym układem sterowania, wysoką odpornością na napięcie, wysoką odpornością na prąd i innymi cechami. Jest szeroko stosowany w różnych przetwornikach mocy. Jednocześnie główni producenci półprzewodników nieustannie rozwijają technologie wysokiego napięcia, wysokiego prądu, dużej szybkości, niskiego spadku napięcia nasycenia, wysokiej niezawodności i niskich kosztów dla IGBT.
