DC/AC преобразователь с чистым синусом на выходе

Схема преобразователя

   Как известно, большинство преобразователей напряжения имеют на выходе прямоугольную форму напряжения. Крутые фронты выходного напряжения становятся источником помех, от такого напряжения двигатели переменного тока плохо работают, шумят и нагреваются.
   Для получения выходного напряжения синусоидальной формы обычно используют широтно-импульсную модуляцию,  которую легче всего получить с помощью микропроцессора, но можно обойтись и без него. Преобразователь напряжения, изображенный на схеме вверху, собран по схеме полного моста на четырех транзисторах VT1-VT4. Синусоидальное выходное напряжение формируется методом широтно-импульсной модуляции. Управление мостом осуществляется двумя драйверами на микросхемах IR2110, которые способны перезаряжать затворы полевых транзисторов током до 2 А. Питание IR2110 должно находиться в пределах 10...15 В, так как при снижении напряжения ниже 10 В драйвер отказывается работать, это обусловлено наличием встроенной схемой контроля питающего напряжения. Повышение же напряжения питания выше 15 В приводит к выходу из строя драйверов или затворов полевых транзисторов, так как напряжение пробоя затвор-исток полевых транзисторов составляет всего 20 вольт. Задающий генератор преобразователя вы­полнен на микросхеме DA1 (КР1006ВИ1, он же NE555). Частота его колеба­ний определяется величиной резистора R1,  а скважность импульсов равная 2 достигается ус­тановкой движка подстроечного резистора R1. Выходной сигнал с задающего генератора поступает на две последовательно соединенные интегрирующие цепочки R5C3 и R6C2, а также на одновибратор на D-триггере мик­росхемы DD1.1. Выходной сигнал интегрирую­щей цепочки представляет собой приближенную синусоиду с периодом в 10 мс. Выходной сигнал одновибратора - прямоугольный импульс дли­тельностью 0,5 мс и периодом в 10 мс. Длитель­ность импульса можно регулировать, изменяя величину резистора R7. На D-триггере микросхемы DD1.2 построен делитель частоты на 2, т.е. период его выходного сигнала равен 20 мс (частота 50 Гц). Из прямых и инверсных выходных сигналов триггера DD1.2 и выходного сигнала одновибратора DD1.1 логиче­ские элементы DD3.1 и DD3.2 формируют сигна­лы управления силовыми ключами моста. Широтно-импульсный модулятор построен на микросхеме DD3, зарубежным аналогом этой микросхемы является CD4007. Выходное сопротивление транзисторов  этой ИМС почти линейно зависит от входного на­пряжения. На инверторах DD3.1 и DD3.3 выпол­нен мультивибратор по стандартной схеме. По­левые транзисторы включены через диоды VD3-VD4 параллельно резистору R8. При высо­ком уровне на выходе генератора диод VD4 будет проводить, то есть выходное сопротивление p-канала транзистора будет включено параллельно с резистором R8. Подобным образом выходное  сопротивление n-канала транзистора включается параллельно резистору R8 при низком уровне на выходе генератора.

Широтно-импульсный модулятор реализуется изменением скважности импульсов генератора в соответствии с входным напряжением, посту­пающим с интегрирующей цепочки R5С3, R6С2. Само изменение частоты колебаний ми­нимально зависит от скважности, так как вы­ходное сопротивление одного транзистора возрастает, а другого всегда уменьшается при любой величине управляющего напряжения. Таким образом, среднее за период значение шунтирующего резистор R8 сопротивления остается постоянным. Частота колебаний генератора соответст­вует 2 кГц. Увеличение управляющего напря­жения, поступающего на модулятор, приводит к увеличению длительности выходных импуль­сов. Уменьшение управляющего напряжения к уменьшению длительности импульсов выход­ного сигнала, при этом частота колебаний остается неизменной.

   Диоды VD7-VD10 устанавливаются в том случае, когда силовые транзисторы не имеют внутреннего диода. Мощность преобразователя зависит от типа примененных полевых транзисторов. Полевые транзисторы, а также транзисторы IGBT можно ставить параллельно для увеличения мощности преобразователя. Трансформатор TV1 должен быть выбран на соответствую­щую выходную мощность преобразователя напряжения.

Дроссель L1 служит для устра­нения влияния работы силовых ключей на питающее напряжение платы управления. Диод VD11 препятствует разряду конденса­тора С6 на источник питания пре­образователя в момент включения силовых клю­чей. Драйверы DА2 и DА3 имеют вход SD, при по­даче на который сигнала высокого уровня они за­пираются, и преобразователь не работает. Это можно использовать для защиты преобразовате­ля от перегрузки.

Печатная плата преобразователя имеет раз­меры 105x51 мм. Ее чертеж, расположение эле­ментов и перемычек на ней приведен на рисунке внизу.

Печатная плата