Mạch kích điện inverter là gì? Tìm hiểu về sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch kích điện inverter 12V DC lên 220V AC sử dụng IGBT hay Mosfet.

Bạn đang xem: Bộ kích điện 12v lên 220v sin chuẩn loại nào tốt nhất


1. Mạch kích điện 12V lên 220V là gì

Mạch kích điện 12V DC lên 220V AC là mạch chuyển đổi điện áp một chiều 12V sang điện áp xoay chiều 220V. Được ứng dụng trong các trường hợp có nhu cầu sử dụng các thiết bị điện xoay chiều 220V nhưng không có điện lưới, hoặc phòng khi mất điện. Khi đó có thể dùng các loại bình ắc quy 12V và mạch kích điện lên 220V. Hoặc sử dụng kết hợp với pin năng lượng mặt trời vì các loại pin này có đầu ra 12V, cần chuyển đổi lên 220V để cung cấp cho các thiết bị điện gia đình như máy tính, Ti Vi, sạc điện thoại…

*

Mạch kích điện từ 12V lên 220V

Ngày nay với nhu cầu sử dụng điện không phụ thuộc vào điện lưới càng cao thì nhu cầu sử dụng các bộ kích điện cũng tăng cao. Các bộ kích điện được chế tạo ngày càng đa dạng về mẫu mã, kích thước lẫn công suất. Do giới hạn công suất của nguồn điện một chiều, các bộ kích điện có công suất thường thấy từ vài trăm Watt đến vài chục nhìn Watt. Nếu sử dụng với công suất lớn hơn người ta thường sử dụng máy phát điện sử dụng nhiên liệu xăng hay dầu thay vì dùng mạch kích điện và điện một chiều.

2. Các dạng ngõ ra của mạch kích điện inverter

Các bộ kích điện ngày nay có 3 loại dạng sóng ngõ ra phổ biến: sóng vuông, sóng mô phỏng sin và sóng chuẩn sin.

*

Dạng sóng ngỏ ra của mạch kích điện inverter

+ Sóng vuông (Square wave) là dạng kích điện đơn giản rẻ tiền nhất. Có thể sử dụng được cho các loại thiết bị điện, nhưng có nhược điểm gây ra tiếng ồn, dễ làm hỏng các thiết bị điện.

+ Sóng mô phỏng sin (Modified sine wave) là một dạng sóng vuông nhưng được điều chỉnh theo các bước (step) để gần giống với sóng sin.

+ Sóng chuẩn sin (Pure sine wave) là dạng sóng giống với điện áp lưới, có thể biến đổi để hòa vào lưới điện như các ứng dụng năng lượng mặt trời. Các mạch kích chuẩn sin thường phức tạp với giá thành cao, nhưng cho phép tải hoạt động ổn định, nhanh và không gây tiếng ồn.

3. Mạch kích điện 12V lên 220V sử dụng IGBT hay Mosfet

3.1 Mạch nghịch lưu 12 lên 220 sóng vuông đơn giản

Sơ đồ mạch nghịch lưu tạo ra điện áp 220V vuông được vẽ như hình bên dưới.

*

Mạch nghịch lưu sử dụng mosfet (IGBT)

Nguyên lý hoạt động của mạch như sau:

+ Mạch sử dụng IC tạo xung dao động CD4047, thiết kế mạch điện như trong hình. IC cho phép 2 xung ngỏ ra Q và Q đảo ngược pha nhau và có thể thay đổi được tần số. Tần số được thay đổi bằng cách thay đổi giá trị tụ ở chân 1, và giá trị điện trở ở chân 2. Để đơn giản thì trong mạch này sử dụng điện trở 390k nối tiếp với biến trở 100k.

Do xung ngỏ ra từ IC CD4047 có dạng xung vuông và biên độ 5V nên không đủ để kích dẫn Mosfet hoàn toàn, do đó cần mạch lái để điều khiển đóng cắt Mosfet.

+ Nguyên lý mạch kích Mosfet như sau:

Khi tín hiệu ngỏ ra Q ở mức thấp thì transistor Q5 không dẫn, điện trở R3 kéo điện áp ở cực B của transistor Q4 lên 12V, làm Q4 dẫn điện. Q4 dẫn kéo điện áp cực cổng của Mosfet Q1 lên mức cao làm kích dẫn Mosfet.

Khi tín hiệu ngỏ ra Q ở mức cao thì Q5 dẫn điện, kéo cực B của hai transistor Q3, Q4 xuống 0V. Q3 dẫn điện và đồng thời tụ ký sinh bên trong Mosfet xả điện thông qua điện trở R9 và Q3.

+ Do tín hiện Q và Q đảo ngược pha nhau nên khi Mosfet Q1 dẫn thì Q2 ngưng và Q2 dẫn thì Q1 ngưng. Biến áp sử dụng có điểm giữa được nối với nguồn 12V, khi hai Mosfet Q1 và Q2 luân phiên dẫn điện thì bên thứ cấp xuất hiện điện áp xoay chiều 220 dạng xung vuông.

Video mô phỏng xung mạch tạo điều khiển tần số ngỏ ra IC CD 4047 và xung kích Mosfet

3.2 Mạch nghịch lưu sóng chuẩn sin

Có hai phương pháp được sử dụng để biến đổi điện áp 12V DC lên 220V AC:

+ Đầu tiên chuyển đổi điện áp thấp DC lên điện áp cao DC, sau đó chuyển điện áp DC cao sang điện áp AC bằng phương pháp PWM.

+ Phương pháp thứ 2 là chuyển đổi điện thấp DC sang điện áp thấp AC, sau đó sử dụng biến áp để chuyển lên điện áp cao AC

Ngoài ra có thể sử dụng mạch khuếch đại như ở các mạch khuếch đại âm thanh, để biến đổi áp AC thấp sang điện áp AC cao. Nhưng tổn hao trên linh kiện công suất trên mạch là rất lớn nên thường không được sử dụng.

Phương pháp thứ hai hiện nay được sử dụng rộng rãi hơn nên chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý của phương pháp này.

a. Mạch kích điện 12V lên 220V sử dụng IGBT hay Mosfet

Sơ đồ bên dưới là ví dụ sử dụng cầu H 4 Mosfet để nghịch lưu điện áp 12V DC sang điện áp AC sử dụng phương pháp PWM ở tần số cao (6 – 20Khz). Điện áp này được đưa vào sơ cấp của máy biến áp để chuyển đổi lên điện áp 220V ở thứ cấp. Đầu ra thường sử dụng tụ điện và cuộn dây để lọc sóng cao tần.

*

Mạch cầu H kích điện 12v lên 220v sử dụng Mosfet hoặc IGBT

Ta có thể sử dụng mạch cầu H sử dụng Mosfet kênh P ở trên và Mosfet kênh N ở dưới vì mạch này tương đối dễ điều khiển. Nhưng tổn hao công suất lớn hơn trường hợp sử dụng 4 Mosfet kênh N (hình trên). Tuy nhiên việc điều khiển mạch cầu H dùng 4 Mosfet kênh N tương đối phức tạp hơn.

Nguyên lý và sơ đồ mạch điều khiển mạch cầu H 4 Mosfet kênh N vui lòng xem lại ở bài viết dưới đây.

b. Tạo tín hiệu điều khiển kỹ thuật Analog PWM

+ Để tạo tín hiệu người ta sử dụng một mạch so sánh với hai ngỏ vào, ngỏ vào là tín hiệu tham chiếu có dạng sóng sin và cùng tần số với điện áp ngỏ ra mong muốn (50Hz). Ngỏ vào thứ hai là tín hiệu dạng xung răng cưa hoặc tam giác thường được gọi là sóng mang có tần số hơn rất nhiều lần tần số tham chiếu (ví dụ 5Khz).

Xem thêm: Mua Online Xe Ô Tô Trẻ Em Đạp Chân L418, Xe Ô Tô Đạp Chân L418

Khi điện áp của sóng mang lớn hơn điện áp của tín hiệu tham chiếu ngỏ ra của bộ so sánh ở một trạng thái, và khi điện áp của sóng mang nhỏ hơn thì ngỏ ra của bộ so sánh sẽ ở trạng thái ngược lại.