Як працюють інвертори
1. Постійний струм можна перетворити в змінний струм за допомогою коливального контуру;
2. Отриманий змінний струм потім підсилюється котушкою (у цей момент отримується змінний струм квадратної форми);
3. Випрямити отриманий змінний струм, щоб отримати синусоїдальну хвилю.
Перетворення змінного струму в постійний (AC-DC) відносно просте, ми знаємо, що діоди мають односторонню провідність. Цю властивість діодів можна використати для формування моста, щоб один кінець завжди був вхідним, а інший — вихідним, що призводить до постійної напруги зі синусоїдальними змінами. Якщо потрібен плавний постійний струм і випрямлення, простий спосіб — підключити конденсатор.
Інвертор — це перетворювач постійного струму в змінний, фактично процес інверсії напруги з адаптером. Адаптер перетворює змінну напругу мережі в стабільний вихід 12В постійного струму, а інвертор перетворює 12В постійного струму, що виходить з адаптера, у високочастотний високовольтний змінний струм; обидві частини також використовують широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ), яка зараз застосовується частіше. Його основна частина — інтегрований контролер ШІМ, адаптер використовує UC3842, а інвертор — мікросхему TL5001. Робочий діапазон напруги TL5001 становить 3,6~40В. Він оснащений підсилювачем помилки, регулятором, генератором коливань, генератором ШІМ з контролем мертвого часу, схемою захисту від низької напруги та схемою захисту від короткого замикання.
Вхідний інтерфейс:
Вхідна частина має 3 сигнали: 12В постійного струму VIN, напруга увімкнення ENB та сигнал керування струмом панелі DIM. VIN подається адаптером, напруга ENB — мікроконтролером на материнській платі, її значення 0 або 3В, коли ENB=0, інвертор не працює, а коли ENB=3В, інвертор у нормальному робочому стані; напруга DIM подається материнською платою і варіюється від 0 до 5В. При різних значеннях DIM, що повертаються на вхід зворотного зв’язку контролера ШІМ, струм, який інвертор подає на навантаження, також змінюється. Чим менше значення DIM, тим більший струм видає інвертор.
Схема запуску напруги:
Коли ENB на високому рівні, вона подає високу напругу для підсвічування лампи панелі.
Контролер ШІМ:
Включає такі функції: внутрішня опорна напруга, підсилювач помилки, генератор коливань і ШІМ, захист від перенапруги, захист від зниження напруги, захист від короткого замикання та вихідний транзистор.
Перетворення постійного струму:
Схема перетворення напруги складається з MOSFET-транзистора та індуктивності накопичення енергії. Вхідний імпульс підсилюється підсилювачем з поштовхом і потім керує MOSFET для виконання комутації, завдяки чому постійна напруга заряджає та розряджає індуктивність, і на іншому кінці індуктивності з’являється змінна напруга.
LC-коливальний та вихідний контур:
Забезпечує напругу 1600В, необхідну для запуску лампи, і знижує напругу до 800В після запуску лампи.
Зворотний зв’язок вихідної напруги:
Коли навантаження працює, зразкова напруга повертається для стабілізації вихідної напруги інвертора. Насправді це можна уявити так: є електронні компоненти, які потребують позитивного та негативного полюсів, резистори та індуктивності зазвичай не потребують. Якщо діод зазвичай несправний, він може вийти з ладу. Якщо напруга в нормі, зазвичай проблем немає. Транзистор не проводить. Зенерівський діод буде пошкоджений, якщо полярність переплутана, але зазвичай деякі схеми захищені односторонньою провідністю діода. Це конденсатор. Позитивні та негативні точки в електролітичних конденсаторах мають значення. Якщо полярність переплутана, корпус може вибухнути.
Основні компоненти: діод, комутаційний транзистор, генератор коливань, трансформатор, зразок, розширювальний транзистор. Також принцип роботи комутаційної схеми, як-от опір і ємність коливального контуру.
Вибір основних силових компонентів інвертора дуже важливий. Наразі найчастіше використовуються Дарлінгтонівські силові транзистори (BJT), силові польові транзистори (MOSFET), ізольовані затворні транзистори (IGBT) та тиристори з можливістю вимкнення (GTO) тощо. MOSFET частіше застосовуються в малопотужних низьковольтних системах, оскільки вони мають менший спад напруги в увімкненому стані та вищу частоту комутації. IGBT-модулі зазвичай використовуються в високовольтних і великопотужних системах, оскільки зі збільшенням напруги опір увімкненого MOSFET зростає, тоді як IGBT має перевагу в середньопотужних системах. У надвеликопотужних системах (понад 100 кВА) зазвичай використовують GTO як великий силовий компонент. Основні компоненти: FET або IGBT, трансформатор, конденсатор, діод, компаратор і головний контролер, наприклад 3525. Інвертор AC-DC-AC також має випрямлення та фільтрацію. Потужність і точність залежать від складності схеми. Можна подивитися на зарядний пристрій для мобільного телефону — це невеликий комутаційний блок живлення!
IGBT (ізольований затворний біполярний транзистор) — це новий тип силового напівпровідникового пристрою з керуванням по полю, який поєднує високу швидкодію силового MOSFET і низький опір біполярних пристроїв. Він має високе вхідне опір, низьке енергоспоживання керування напругою, просту схему керування, високу напругостійкість, високу струмостійкість та інші характеристики, і широко застосовується в різних перетворювачах потужності. Водночас провідні виробники напівпровідників продовжують розробляти технології для IGBT з високою напругою, високим струмом, високою швидкістю, низьким спадом напруги в насиченому стані, високою надійністю та низькою вартістю.
