Понятие инверторов

План

Инверторы и базовые логические элементы

Лекция № 5

Инверторы и базовые логические элементы

Лекция № 5

презинтацию подготовил

студент группы 4ФБЕ

Веремеева Юлия

1.1. Понятие инверторов

1.1.1. Структурная схема инвертора.

1.1.2. Принципиальная схема инвертора.

1.1.3.Инвертор однофазный.

1.1.4. Инвертор трёхфазный.

1.1.5. Инвертор N-фазный.

1.2. Базовые логические элементы

1.2.1. Элемент И.

1.2.2. Элемент ИЛИ.

1.2.3. Элемент НЕ (инвертор).

1.2.4. Элемент И-НЕ

1.2.5. Элемент ИЛИ-НЕ.

1.2.6. Элемент сложения по модулю.

1.2.7. Комбинационные логические элементы.

1.2.8. Универсальные логические элементы.

1.2.9. Электрические принципиальные схемы логических элементов.

1.3. Применение логических элементов

Инвертор — прибор для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения или без таковой. Часто это генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде. Преобразователь напряжения, инвертор - SP300(рис.1.1.)

Рис 1.1 Инвертор - SP300

Прибор имеет следующие особенности:

· Бесшумное и высокоэффективное функционирование

· Индикаторы и селекторные переключатели на передней панели

· Возможность выбора типа батарей

· Принудительное внутреннее охлаждение воздушным потоком: вентиляторы с переменной скоростью вращения

· Трех-стадийное зарядное устройство, контролируемое электроникой. Три ступени заряда: наполнение, поглощение и выравнивание

· Автоматическая защита от перегрузки и превышения температуры

· Защита от полного разряда и перезаряда батарей

· Высокая скорость переключения с батарей на сеть и обратно

· Крайне малое потребление тока в режиме ожидания (менее 1 Вт)

· Возможна работа с генератором

1.1.1. Структурная схема инвертора.

Структурная схема инвертора приведена на рис. 2. Блок дежурного режима и включения инвертора выполнен в данном случае на ключах Q1, Q2. ЖК монитору для включения требуется некоторое время, поэтому инвертор также включается через 2…3 с после перевода монитора в рабочий режим. С главной платы поступает напряжение ВКЛ (ON/OFF) и инвертор переходит в рабочий режим. Этот же блок обеспечивает отключение инвертора при переходе монитора в один из режимов экономии электроэнергии. При поступлении на базу транзистора Q1 положительного напряжения ВКЛ (3…5 В) напряжение +12В поступает на основную схему инвертора - блок контроля яркости и регулятор ШИМ.

Рис. 1.1. Структурная схема инвертора

Блок контроля и управления яркостью свечения ламп и ШИМ (3 на рис.2) выполнен по схеме усилителя ошибки (УО) и формирователя импульсов ШИМ. На него поступает напряжение регулятора яркости с главной платы монитора, после чего это напряжение сравнивается с напряжением обратной связи, а затем этого вырабатывается сигнал ошибки, который управляет частотой импульсов ШИМ. Эти импульсы используются для управления DC/DC-преобразователем (1 на рис. 2) и синхронизируют работу преобразователя-инвертора. Амплитуда импульсов постоянна и определяется питающим напряжением (+12 В), а их частота зависит от напряжения яркости и уровня порогового напряжения.

DC/DC-преобразователь (1) обеспечивает постоянное (высокое) напряжение, которое поступает на автогенератор. Этот генератор включается и управляется импульсами ШИМ блока контроля (3).

Уровень выходного переменного напряжения инвертора определяется параметрами элементов схемы, а его частота - регулятором яркости и характеристиками ламп подсветки. Преобразователь инвертора, как правило, представляет собой генератор с самовозбуждением. Могут использоваться как однотактные, так и двухтактные схемы.

Узел защиты (5 и 6) анализирует уровень напряжения или тока на выходе инвертора и вырабатывает напряжения обратной связи (ОС) и перегрузки, которые поступают в блок контроля (2) и ШИМ (3). Если значение одного из этих напряжений (в случае короткого замыкания, перегрузки преобразователя, пониженного уровня напряжения питания) превышает пороговое значение, автогенератор прекращает свою работу.

Как правило, на экране блок контроля, ШИМ и блок управления яркостью объединены в одной микросхеме. Преобразователь выполняется на дискретных элементах с нагрузкой в виде импульсного трансформатора, дополнительная обмотка которого используется для коммутации запускающего напряжения.

Все основные узлы инверторов выполняют в корпусах SMD-компонентов.

1.1.2. Принципиальная схема инвертора.

Схема преобразователя постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В приведена на рис.1.2. Этот инвертор подходит для питания потребителей, которым необходимо переменное напряжение 220 В с общей мощностью до 100 Вт.

Рис.1.2. Принципиальная схема инвертора

Инвертор состоит из задающего генератора (симметричный мультивибратор на VT1, VT2) и силовой цепи (VT3...VT8). Инвертор работает следующим образом. После включения постоянного напряжения питания, задающий генератор на VT1 и VT2 начинает генерировать управляющие импульсы. Эти импульсы через R5 и СЗ подаются на одно плечо силовой цепи, а через R6 и С4 - на второе.

Когда на коллекторе VT1 - высокий уровень (логическая "1"), а на коллекторе VT2 - низкий уровень ("0"), транзисторы VT4, VT6 и VT8 открыты, и ток течет по цепи: "+" источника питания - обмотка W1" - переход коллектор-эмиттер транзистора VT8 - "-" источника питания. В этот момент транзисторы VT3, VT5 и VT7 закрыты.

В следующий момент на коллекторе VT2 будет "1", а на коллекторе VT1 - "0". Транзисторы VT3, VT5, VT7 открыты, и ток потечет по цепи: "+" источника питания - обмотка W1' - переход коллектор-эмиттер VT7 - "-" источника питания. Транзисторы VT4, VT6 и VT8 закрыты. Благодаря этому, к первичной обмотке выходного трансформатора прикладывается переменное напряжение прямоугольной формы, амплитуда которого примерно равна напряжению питания. Создаваемое в магнитопроводе магнитное поле индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу, величина которой определяется числом витков вторичной обмотки W2. Диоды VD1 и VD2 служат для предотвращения выбросов напряжения отрицательной амплитуды при работе задающего генератора, а диоды VD3 и VD4 предохраняют от пробоя мощные транзисторы в силовой цепи на холостом ходу (при отсутствии нагрузки во вторичной обмотке трансформатора).

Трансформатор TV намотан на магнитопроводе Ш36х36. Обмотки W1' и W1" имеют по 28 витков провода ПЭЛ d2,1 мм (каждая), а обмотка W2 - 600 витков провода ПЭЛ d0,59 мм. Вначале наматывается обмотка W2, а поверх нее - обмотки W1' и W2". Для достижения хорошей симметрии, эти обмотки желательно наматывать одновременно, в два провода.

1.1.3. Инвертор однофазный.

Существуют две группы инверторов, которые отличаются по цене примерно в 1,5 раза:

· Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.

· Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощённой формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса.

Для большинства приборов можно использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а так же профессиональной аудио аппаратуры. Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

· Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.

· Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.

· Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд, для обеспечения запуска электродвигателей и ёмкостных нагрузок.

В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность, в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника. Как правило, мощность инвертора примерно равна либо выше расчётной мощности ветроустановки.

1.1.4. Инвертор трёхфазный.

Тиристорный (GTO) тяговый преобразователь по схеме «Ларионов-звезда»

Трёхфазные инверторы обычно используются для создания трёхфазного тока для электродвигателей, например для питания трёхфазного асинхронного двигателя. При этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора.

1.1.5. Инвертор N-фазный.

Однофазные, двухфазные, трёхфазные и многофазные инверторы строят по таким же схемам, как и однофазные, двухфазные, трёхфазные и многофазные выпрямители, только вместо диодов ставят ключи, тиристорные (GTO), транзисторные (IGBT, БСИТ) или др.

Дата добавления: 2014-01-06