Schemat przetwornicy 24V DC na 230V AC czysty sinus EGS002 EG8010 push-pull mostek H

Pytanie

Potrzebuję schemat przetwornicy 24-stały na 230 zmienny

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Poniżej masz dwa sprawdzone warianty schematu przetwornicy 24 V DC → 230 V AC:

  1. Prostszy: „modyfikowana sinusoida” na transformatorze 50 Hz (push‑pull lub pełny mostek).
  2. Lepszy jakościowo: „czysty sinus” – pełny mostek H + transformator 50 Hz + sterownik SPWM (np. moduł EGS002/EG8010).

• Rekomendacja praktyczna: jeśli chcesz zasilać czułe odbiorniki, silniki, lodówkę itp. – wybierz wariant 2 (czysty sinus).

Szczegółowa analiza problemu

• Topologie i wybór:

  • Transformator 50 Hz to najprostsza i najbezpieczniejsza separacja galwaniczna przy 24 V DC. Do wyboru:
    • Push‑pull (wymaga pierwotnego z odczepem środkowym 2×12 V).
    • Pełny mostek H (najbardziej uniwersalny – działa z pierwotnym 1×24 V).
  • Generacja fali:
    • Modified sine (łatwiej uruchomić, gorsza jakość zasilania).
    • SPWM (czysty sinus) – wyższa złożoność, znacznie lepsza kompatybilność z obciążeniami.

• Wariant A: Pełny mostek H + „czysty sinus” (rekomendowany)

  • Zasada: mostek MOSFET (24 V DC) → transformator 50 Hz 24 V↔230 V → filtr LC na wyjściu → 230 V/50 Hz.
  • Sterowanie: gotowy moduł SPWM (EGS002/EG8010) lub własny mikrokontroler z generacją SPWM 20…23 kHz, dead‑time 0,5…1 µs.
  • Schemat połączeń (tekstowo):
    • Wejście 24 V → bezpiecznik 40 A (dla ~800 W) → dławik wejściowy 10–22 µH + kond. 2×4700–10000 µF/35 V → szyna DC.
    • Mostek H: 4 (lub 8 równolegle) MOSFET 100 V (np. IRFB4110, IPP110N10S4) z rezystorami bramkowymi 5–10 Ω i rezystorami pulldown 100 kΩ.
    • Driver: IR2110/IR2184/IRS2186 (w module EGS002 wbudowany). Bootstrap: Cboot 220–470 nF/50 V, diody szybkie UF4004/UF4007.
    • Transformator: 24 V (pierwotne) ↔ 230 V (wtórne), 50 Hz, VA ≥ 1,2×Pwy (dla 500 W – min. 600–800 VA).
    • Sprzężenie zwrotne napięcia: dzielnik na stronie 230 V → prostowanie → transoptor → wejście FB sterownika (w EGS002 gotowe).
    • Wyjście 230 V: filtr LC (dla SPWM 20 kHz) np. L = 2…4 mH (rdzeń EI/toroid, drut ≥1,0–1,5 mm²), C = 1…2,2 µF/275 VAC X2. MOV 275 VAC i RC snubber 100 Ω + 10 nF/630 V.
  • Wskazówki doboru mocy:
    • Iwe ≈ Pwy/(η·Uwe). Dla 500 W, η≈0,9 → Iwe ≈ 23 A. Przewody ≥10 mm², połączenia możliwie krótkie.
    • Straty MOSFET: wybieraj RDS(on) < 8 mΩ (przy 10–12 V na bramce). Dla 500 W zwykle 1 tranzystor/gałąź wystarcza, ale 2 równolegle/gałąź daje duży zapas termiczny.
    • Chłodzenie: radiator ~1–2 K/W/gałąź + wymuszony przepływ powietrza.

• Wariant B: Push‑pull + „modyfikowana sinusoida” (tańszy, prostszy)

  • Zasada: kontroler PWM (SG3525/TL494) → 2×MOSFET N → pierwotne 2×12 V z odczepem CT → wtórne 230 V.
  • Schemat (skrót):
    • 24 V → bezpiecznik 30–40 A → kond. 2×4700–10000 µF/35 V.
    • SG3525: zasilanie 12 V (7812 z 24 V), ustawienie f = 50 Hz (lub 100 Hz przy przeplataniu), dead‑time 2–5%.
    • Bramki przez 10 Ω, snubbery R‑C (10 Ω/5 W + 10 nF/100 V) między drenem a +24 V.
    • MOSFET: 80–100 V VDS (IRFB4110/IPB017N10N5), nie 55 V (IRFZ44) – zbyt niskie VDS przy przepięciach.
    • Transformator: 2×12 V (pierwotne) ↔ 230 V (wtórne), VA ≥ 1,5×Pwy (dla 500 W – ≥750 VA, z uwagi na wysokie harmoniczne).
  • Uwaga: napięcie wyjściowe bez sprzężenia będzie „pływać” z obciążeniem i napięciem akumulatora; popraw to pętlą FB z izolacją (transoptor).

• Przykładowy BOM (500 W, wariant A – czysty sinus)

  • MOSFET: 8× IRFB4110 (po 2 równolegle na tranzystor) lub 4× mocniejsze 100 V <5 mΩ.
  • Driver: 2× IR2110 lub moduł EGS002 (EG8010+IR2110).
  • Kondensatory: wejście min. 2×6800 µF/35 V Low‑ESR + 4×100 nF ceramiczne blisko mostka; bootstrap 2×330 nF; zasilanie drivera 47–100 µF/25 V.
  • Transformator: toroidalny 24↔230 V 800 VA (dla 500 W ciągłej).
  • Filtr wyjściowy: L 3 mH/4 A, C 1,5 µF/275 VAC X2; MOV 14D471.
  • Zabezpieczenia: bezpiecznik 40 A/32 V DC na wejściu, NTC 5–10 Ω/20–30 A inrush, TVS 33–36 V na szynie 24 V, czujnik temperatury radiatora (wyłączenie >85°C).

• Uruchomienie i strojenie

  • Start z zasilacza laboratoryjnego 24 V/5–10 A i żarówki 12 V/55 W w szereg – ogranicznik prądu „na zimno”.
  • Bez transformatora sprawdź przebiegi na mostku (sonda różnicowa!) – brak cross‑conduction, poprawne dead‑time.
  • Z transformatorem: najpierw bez obciążenia, ustaw 230 Vrms na wyjściu (modulation index), potem testy żarówkami 60–300 W.
  • Kontrola temperatur (MOSFET, trafo), spadku napięcia akumulatora, prądu wejściowego i zniekształceń (oscyloskop za filtrem).

Aktualne informacje i trendy

• W amatorskich i półprofesjonalnych konstrukcjach dominuje sterowanie SPWM z układami typu EG8010 (moduł EGS002) – szybki start, wbudowany UVLO, OCP i soft‑start.
• Dobre MOSFET 100 V o RDS(on) 2–5 mΩ (nowe generacje trench) znacząco zmniejszają straty przy 24 V.
• Coraz częściej stosuje się pomiar prądu na niskoomowym shuncie z komparatorem sprzęgniętym z wyłączeniem drivera.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dobór filtru LC (orientacyjnie, dla SPWM 20 kHz): częstotliwość graniczna 1–2 kHz. Przykład: L = 3 mH, C = 1,5 µF → fg ≈ 2,4 kHz; tłumi 20 kHz, prawie nie tłumi 50 Hz.
• Transformator 50 Hz: dla 500 W przekrój rdzenia S ≈ 1,2·√P ≈ 27 cm²; liczba zwojów/Volt ≈ 42/S → ok. 1,5 zw/V (wartości pomocnicze przy samodzielnym nawijaniu).
• Straty i prądy: dla 500 W przy 24 V i sprawności 90% prąd wejścia ≈ 23 A; uwzględnij zapas na moc szczytową obciążeń indukcyjnych (2–3×).

Aspekty etyczne i prawne

• Napięcie 230 V jest śmiertelnie niebezpieczne. Zapewnij separację, obudowę klasy II lub uziemienie PE, odstępy izolacyjne, bezpieczniki na obu stronach i testy hipot.
• Zgodność EMC i bezpieczeństwa: dla wyrobu komercyjnego wymagane są badania wg norm (np. EN 61000‑6‑3/4 – EMC, EN 62040 – UPS; w USA m.in. UL 458 dla przetwornic mobilnych). Do użytku własnego również stosuj dobre praktyki filtracji EMI i ochrony przed porażeniem.

Praktyczne wskazówki

• Prowadzenie mas i mocy: pętle najmniejszej powierzchni, rozdziel masę mocy i sterowania, driver najbliżej bramek, sygnały bramek kratko i symetrycznie.
• Stosuj śruby M6 + podkładki miedziane na połączeniach prądowych, skręcaj przewody do transformatora; wstaw NTC na wejściu i soft‑start wtórny (przekaźnik zwierający NTC po starcie).
• Pomiary wysokiego napięcia tylko sondą różnicową i przez transformator separacyjny dla przyrządów.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wariant „modified sine” nie nadaje się do większości silników indukcyjnych i może przegrzewać transformatory oraz niektóre zasilacze PFC.
• SPWM przez transformator 50 Hz typowo nie wymaga dużego filtru LC – część nośnej tłumi sama indukcyjność transformatora, ale niewielki filtr na wyjściu poprawia THD i EMI.

Sugestie dalszych badań

• Noty aplikacyjne do: IR2110/IRS2186 (układy driverów), projektowania transformatorów 50 Hz, pętli sprzężenia zwrotnego z transoptorem oraz filtrów LC dla SPWM.
• Dokumentacja modułu EGS002/EG8010 – konfiguracja dead‑time, progów UVLO/OCP, kalibracja napięcia.

Krótkie podsumowanie

• Dla 24 V → 230 V polecam pełny mostek H + transformator 24↔230 V i sterowanie SPWM (EGS002/EG8010). Daje czysty sinus, dobre zachowanie z obciążeniami i rozsądną złożoność.
• Jeśli potrzebujesz, przygotuję kompletny rysunek schematu i PCB pod zadaną moc (podaj: wymaganą moc ciągłą/szczytową, rodzaj obciążenia i czy masz już transformator – 1×24 V czy 2×12 V z odczepem).