500 WATT DC-AC by Harry Lythall - SM0VPO (Traducción By Hiat!ti" #$%& ara 'r)d!!l!ctrnica*c+, P.CA/C123 - Este proyecto genera voltajes peligrosos y puede causar un incendio en el caso de una falla. Sí usted no es capaz de manejar estos voltajes entonces no intente construir este proyecto, sin la supervisión de alguien que esté calificado. ESTE !"#E$T" %" ES !E$"&E%'()*E (!( %+"S " !+%$++(%TES.
ntrducción Este proyecto es un avance del original oder (lternativo , que pueden encontrarlo en psu/inverter/01.2tm.. En el proyecto les mostra3a como 2a3ía generado 405607z a 40 psu/inverter/01.2tm 8atts, suficiente como para encender 9 l:mpras de 3ajo consumo de 118, y para construir el circuito en 14 minutos, sin soldar.Tam3ién les mostré como construir inversores mas grandes, usando transistores 3ipolares. Este proyecto es una e;tensión de ese proyecto, pero este necesita un poco m:s de e;periencia al soldar. uede generar facilmente 4008 $omo parte de un
Este inversor '$-($ es muc2o mas esta3le en frecuencia que el que se 2ace en 14 minutos y puede ser construido para operar con voltajes desde 1= >olts a 9? >olts. *as ventajas 3:sicas de esta unidad son • • • • • •
)aja corriente de reposo en la placa de control - cerca de 10m( "pera desde 1=v, =9v o 9?v (lta eficiencia - minima disipación @recuencia esta3le con carga &:;ima tolerancia de componentes Ana sola placa para 108atts...o 10008atts.
S+B *a misma placa funciona para un pequeCo transformador de 108att, pero tam3ién con uno de 1000. Si encontras uno de esos trafos gigantes a un precio razona3le entonces por favor escri3ime.
D!)crición d!l Circuit
El corazón de este circuito es un simple oscilador multivi3rador, T!1 y T!=. Asé unos )$49D porque tengo un montón de ellos, pero )$10?, =%====, o cualquier %% de silicio van a funcionar. *a frecuencia est: determinada por el capacitor de 0.1u@ y las ! de 1=0< 100FG, !1 y !=. Se usa 100F si se quieren 607z. Si usas la unidad en interiores en un am3iente de temperatura controlada, entonces podes usar capacitores cer:micos comunes. 'e lo contrario de3erias usar de olyester dieléctrico de polyester o polipropileno G, que tienen e;celentes propiedades de esta3ilidad térmica.
*a salida del multivi3rador, en principio, podría alimentar directamente las compuertas de los &"S@ETs, pero para una mejor eficiencia los queremos encendidos 100H "%, o apagados 100H "@@ fíjense que evité el uso del término 2ard on -G. Si analizan los colectores de T!1 y T!= encontrar:n que no se genera un 3uena onda cuadrada. Se ve algo así
Esa su3ida positiva es un pro3lema. Si los transistores de poder est:n solo al 15= conduciendo, entonces disipar:n perder:nG muc2o poder. El intervalo de tiempo entre "@@ y "% ser: pequeCo, pero es suficiente para 2acer que el Transistor de salida disipe potencia. Si sólo se disipara un =H entonces 400 8atts mi pequeCo disipador se cocinaría. quiero una 3ella y limpia onda cuadrada. ero tam3ién puedo usar esta su3ida para causar una demora, así que 2ay un momento de pausa entre los dos estados de "% de los = transistores. Esto prevendr: cualquier superposición. Esto es 2ec2o por el amplificador operacional, +$1, que conmuta "% y "@@ limpiamente y tam3ién funciona como un detector de nivel. $uando los colectores de T!1 y T!= alcanzan
los 11 >olts en el centro del círculo de la foto del osciloscopioG, entonces +$1 cam3iar: de estado. $on estas ondas cuadradas limpias de 0 - 1= >olt 2acia T!I ay T!9, estos estar:n completamente "@@, y $ompletamente -"% sorryBBG. (si que veamos el circuito modificado
El +$= D?*1=G es un regulador de voltaje de 1=> que alimenta al "peracional y al oscilador. Solamente necesita dar unos 10m( de corriente de reposo para toda la placa, y maneja un m:;imo de I0-I4 >olts. *a l:mpara de =9 >olt en el circuito de alimentación es una forma 3arata de limitar la corriente a un nivel seguro. *a l:mpara no es necesaria si se usa para el inversor 1=>. @íjense el capacitor no electrolítico de 1J@ por 900v'$ puesto cruzando el 3o3inado de salida de =I0v ($. Este capacitor saca las c2ispas que podrían daCar ciertos equipos sensitivos. Si quieres realmente 2acerlo 3ien, entonces podrías usar un filtro de + formado por un c2oque de entrada, formado por c2oques de 10m7 y capacitores %" electrolíticos de 10u@, que 2ar:n que la onda de salida se asemeje a una sinusoide. Esto 2a3ilitar: al dispositivo para tra3ajar con otro equipamiento mas sensi3le, los que est:n en la lista de mas a3ajo en este artículo en la columna de %" conectarG. El transformador puede ser cualquiera que tenga el 3o3inado de la primario, el de la línea ==0-110> $(G a otro de 3ajo voltaje, el secundario, y que este tenga una toma central. *o uso al revés. Ano de 1=-01=> a =I0114>G que maneje la corriente es perfecto para 1=> y =408att. Ano de =9-0-=9> a =I0> 114>G es lo mejor para llegar a 4008atts. %ecesitar:s uno de 9?-0-9?> a =I0114>G si quieres llegar m:s all: de los 10008atts. Se pueden poner transformadores en paralelo, mientras sean idénticos. Ano de 0-=9 a =I0> K otro de 0-=9 a =I0> pueden tener los dos secundarios en serie para tener =9-0-=9> a =I0>. Ana fuente accesi3le de transformadores de 3ajo poder son los desguaces de amplificadores 7+-@+. ( menudo esos trafos son de I0-0-I0> que mandan voltajes rectificados de I6v '$. Leneralmente son 3uenos para sacar 1008atts. ara m:s de =008, podes usar los de esta p:gina Elfa pero a MN0 mas =4H de impuestoG son muy caros. 'e cargadores de 3atería tam3ién se puede, o 3ien re3o3inar un transformador elevador-aislador de la línea eléctrica de 4008atts, o uno de un conversor de 110-==0>..
Cn)trucción
Todos los componentes, salvo el transformador, son montados en un $) impreso de un solo lado, los &"S@ET de potencia tam3ién van en la placa, pero son montados en un disipador, que a la vez provee soporte para la placa. *a placa no de3e ser puesta so3re nada, 3ajo ninguna circunstancia.. resta muc2a atención a los componentes, especialmente la orientación de los transistores y el capacitor electrolítico de 10J@. Tengo que admitirlo, pero tuve un gran susto con el primer prototipo de esta placa. $ometí el error 3:sico de poner invertido el capacitor electrolítico. Estos pequeCos insectos 2acen un ruido muy claroB *os transistores de poder de3en ser montados por separado, en disipadores aislados. Estos a la vez sno las cone;iones a los transistores, asi que %" de3en estar en contacto el uno con el otro, o con el c2asis de la unidad. Solamente necesitas =0cm= de :rea en el ga3inete, e incluso es m:s de lo que se necesita. El disipador es m:s 3ien una cuestión de seguridad que de necesidad, ya que el prototipo tira =408atts continuos sin ningOn disipador -G. #o usé pinzas de cocodrilo grandes como disipadores, compradas a los distri3uidores locales.
'urante el uso necesitaras un fusi3le en la alimentación de la 3atería. Si quieres cargar al inversor con 4008atts, entonces tendr:s una corriente de 94 (mpres a 1=>olts, o ==(mperes a =9 >olts. ( 9? >olts, la corriente ser: de 10 (mperes. T!I y T!9 pueden ser seleccionados segOn el propósito. Asé +!@=60 7EP@ETs, que son unas 3estias e;celentes. Si aplicas 10>olts a la $ompuerta LG entonces tienen una resistencia de "% de 0.044o2ms apro;imadamente. ueden manejar 94(mperes, largando una c2ispa a los 140(mperes. Tam3ién toleran 2asta =00>olts. El pro3lema es lo que salen en dinero. Salen muc2oB.ara una unidad au;iliar modesta de =9> a 1145=I0>, entonces +!@490 pueden ser un 3uen equili3rio entre dinero y poder. odr:s sacarles =008atts al par. (quí se puede ver una r:pida comparación entre algunos dispositivos .
Tran)i)tr Pt!ncia (+a4, Vd) (+a4, +!@D10 +!@410 )AQ?0( +!@490 +!@=60% STE1?0%E10
I6 8atts 90 8atts D4 8atts 140 8atts I00 8atts I60 8atts
900 >olts 100 >olts ?00 >olts 100 >olts =00 >olts 100 >olts
d (+a4, = (mperes 4 (mperes I (mperes I0 (mperes 40 (mperes 1?0 (mperes
Pr!ci !n .LA ASM 1.00 ASM 1.40 ASM 19.00 ASM 9.00 ASM 11.00 ASM141.00
#o usé la p:gina de E*@( elfa poRer @ET page como referencia para los datos y los precios en EurosG. El dispositivo que elijas de3e estar indicado para al menos 9 veces el voltaje de la 3ateria que usas. (lgo para recordar cuando se juega con poder es que cuando las cosas salen mal generalmente 2ay un violento despliegue pirotécnico, así que mejor selecciona dispositivos con un 3uen margen.. En caso de que no lo sepas, los transistores de poder contienen un diminuto pedazo de silicio y muc2o 2umo. El 2umo est: altamente presurizado, que es lo que 2ace que estos dispositivos sean tan caros. Si dejas que el 2umo salga entonces no van a andar m:s. . Todos los componentes encajan en la $), y los transistores de poder son usados para sostener la placa. %o usé la l:mpara de restricción de corriente para el prototipo, principalmente porque soy muy vago. Tam3ién sentí que no i3a a cometer otro error y volar otros componentes. ero pondré la l:mpara antes de poner a tra3ajar a tiempo completo la placa. (quí est: el $) completo
T!)t! $uando se testea, %" uses ca3les de pinzas cocodrilo a pinzas cocodrilo para las cone;iones de la 3atería, o podrías quemarte las manos en el caso de una falla en el ca3leado. *as 3aterías de :cido pueden manejar corrientes peligrosas. Si tenes un osciloscopio a mano, entonces aplica voltaje a la placa, antes de conectar el transformador. &ira la compuerta LG de cada transistor de poder. 'e3e 2a3er una onda cuadrada limpia y perfecta de 0 a 1=>. Si tenes un tester analógico, fijate si 2ay cerca de 6> '$ presente en los mismos terminales, con respecto al negativo de la 3atería. Si medis los voltajes de ($ entre las compuertas LateG de T!I y T!9 tiene que 2a3er 1=>olts. Ani los ca3les del transformador a los disipadores y conect: el positivo de la 3atería al transformador. *os ca3les de la 3atería de3en ser de por lo menos 4(mperes, mínimo. Esto significa por lo menos 1.4mm de díametro 1.? de secciónG 19-(8L o 16S8LG. (2ora podes cargar el inversor a 1008(tts a =9>olts 408ats a 1=>oltsG. (quí 2ay una ta3la simple que te dar: una idea de los di:metros mínimos necesarios en los ca3les
67 Vlt Pt!ncia 40 8att 100 8att 140 8att =40 8att I40 8att 400 8att D40 8att
78 Vlt
89 Vlt
A+!r! A+!r! A+!r! Dia* AW: SW: Dia* AW: SW: Dia* AW: SW: ) ) ) 4( 10 ( 14 ( =4 ( I4 ( 40 ( -
1.6 =.1 =.4 I.I 9.1 9.D -
19 1= 10 ? 6 4 -
16 19 1I 10 N ? -
=.4 ( 4( D.4 ( 1=.4 ( 1? ( =4 ( 90 (
1.1 1.6 1.? =.9 =.N I.I 9.I
1? 19 1I 11 N ? 6
1? 16 14 1I 11 10 N
1.I ( =.4 ( 9( 6( N( 1= ( =0 (
0.? 1.1 1.I 1.D =.0 =.9 I.0
=1 1D 16 19 1= 11 N
=1 1? 1D 16 19 1I 11
1000 8att
-
-
-
-
-
-
-
-
=4 ( I.I
?
10
%"T(S 1. 2. 3. 4. 5.
Estos datos son para cable de alambre que NO está bobinado o aislado termicamente. Los datos se aplican a un cableado corto . "-" Indica un nivel de potencia que no es práctico. Los tamaños de alambre AWG !#$ % #WG metrico$ son paro&imados. A'arrá los mas 'randes que ten'as a mano. El d(ametro del cable )ia.$ está dado en mil(metros.
!)triccin!) *a unidad descripta aquí proveer: una fuente de poder ($ muy confia3le. Ten en cuenta que esta unidad %" genera una onda sinusoide, lo que significa que controladores de potencia usando control de :ngulo de fase, como reguladores de taladro, dimmers, y controladores de aparatos calentadores, no andar:n. *a unidad estar: 100H "% u "@@. . &uc2os motores síncronos requieren una onda sinusoide limpia para andar sin quemarse. El viejo motor jaula de ardilla puede so3recalentarse. Esto incluye ventiladores de pie y de tec2o, y esos gra3adores retro y los de dos carretes. *a mayoría de las 3om3as de calefacción central tam3ién requieren una onda sinusoide limpia. . Esta unidad '$-($ tam3ién est: 3asada en un oscilador de andar li3re. Esto significa que la frecuencia es cercana, pero no e;acta, que es lo que se paga por una unidad simple. Tu reloj despertador digital puede ganar o perder un par de 2oras al día, pero la radio va a andar. uedes olvidarte del timer de tu >$!, pero se la puede usar para reproducir y gra3ar normalmente. Se puede, sin em3argo, usar para la mayoria de los artefactos eléctricos domésticos, como el cargador de celular, la computadora, modem, lamparas, T>, de 2ec2o en el N0H de tus aparatos eléctricos va a andar. En general,si el aparato tiene entrada de transformador o una de esas unidades e;ternas que se enc2ufan a la pared para tener 1=>olts, entonces de3ería andar 3ien. ero aquí presento una corta lista de cosas que van a andar y cosas que no
S. P/.D. /SA $argador de celulares Equipo de testeo electrónico $omputadora, impresora, modem &onitores *:mparas de Tugsteno Tu3os fluorescentes
2O S. P/.D. /SA >entiladores de tec2o 3rus2lessG &otores de fase, síncronos unidades de control de :ngulo de fase !elojes, que dependan de los 405607z 'immers !egulador de velocidad de taladros
*ampras de )ajo consumo !adio, T>, >$! !eceptores de Satelite5Terrestre $andados, seguridad, $$T> &otores ($5'$, taladros, sierras $argadores, arrancadores, calentadores Sistemas de calefaccion central síncronos Equipos con transformador de entrada >iejas mesas de gra3ación $alefactores de aceite (larmas de incendio, ro3o Eliminador de 3aterías uguetes, Trenes a escala, etc Todos los equipos a v:lvulas. Si no est:s seguro, no te arriesgues us:ndolo. Si queres pro3ar, entonces o3serva mientras lo 2aces. Si no anda al conectar, entonces desenc2ufalo de inmediato. Si anda, mantenlo vigilado por un tiempo, asegur:ndote que no recaliente. &uc2os equipos con con entrada de transformador andaran m:s eficientemente con onda cuadrada.
.il; El te;to de a3ajo te dar: una 3uena idea de como construir este proyecto, y como modificarlo para otros niveles de potencia. El resultado es una unidad de potencia '$-($ que entregar: ==0> continuamente en el caso de un corte en la línea. .n rincii n hay un l<+it! +=4i+ a la t!ncia >u! )! u!d! )acar d! ?l* *os transistores de potencia no manejan corriente en la compuerta, lo que significa que se puede construir la unidad para 4008atts, entonces agregar otro par como T!I-T!9 y otro trasnformador para tener =P 4008atts. (limenta el nuevo par desde +$1 por medio de otros resistores de =,=F. +$1 entregar: suficiente como para alimentar ? o m:s sets de transistores de potencia, lo que significa que un inversor de 90008atts ? P 4008G, 60008 o ?0008 ?; 10008G es realmente pr:ctico. An 3uen truco para niveles 3ajos de potencia es 2acer andar equipos desde esta unidad continuamente, pero cargar las 3aterias con un cargador de 3aterias convencional. *a carga de3e ser capaz de entregar el do3le de corriente manejada por la unidad '$-($. Esto te dar: una fuente de poder ininterumpida. Si la alimentación principal falla,nunca te enterar:s de que ocurrió. Si podés comprarte un panel solar, o tener un molino de viento que tire suficiente corriente, entonces tam3ién podes a2orrar dinero cargando la 3ateria al mismo tiempo que la usas. ro3a3lemente nunca puedas independizarte de la companía eléctrica, pero estar:s en condiciones de reducir lo que les pagas a ellos. An par de generadores de auto en una placa pueden ser alimentados desde un motor de cortadora de césped, y esta es la solución que mi 2ijastro &agnus usó en la isla de su novia. El usa un sistema de 1=> así que usó solamente un generador
L<+it! d! r!)n)abilidad Si no est: seguro de que equipos van a andar, entonces no lo intente construir ni pro3ar. %o aceptaré ninguna responsa3ilidad por cualquier daCo, causado por el uso de este proyecto. Es tu responsa3ilidad cuando enc2ufas un equipo..
+%>E!S"! 4008 loR cost 1=> to ==0> inversor
Asing t2is circuit you can convert t2e 1=> dc in to t2e ==0> (c. +n t2is circuit 909D is use to generate t2e square Rave of 402z and amplify t2e current and t2en amplify t2e voltage 3y using t2e step transformer.
How to calculate transformer rating T2e 3asic formula is P@V and 3etReen input output of t2e transformer Re 2ave P!r inut @ P!r
utut @or e;ample if Re Rant a ==08 output at ==0> t2en Re need 1( at t2e output. T2en at t2e input Re must 2ave at least 1?.I> at 1=> 3ecause 1=>1?.I U ==0v1
So you 2ave to Rind t2e step up transformer 1=v to ==0v 3ut input Rinding must 3e capa3le to 3ear =0(
