Circuito de Inversor de Tensão com Onda Senoidal – Quase

Os inversores de tensão são equipamentos que, por exemplo, transformam a tensão de 12 Volts corrente contínua em 127 Volts em corrente alternada. Ate ai tudo bem, só que existe vários fatores neste equipamento além da tensão e tipo de corrente.

Uma delas é o tipo de onda na saída do inversor de tensão, estou até escrevendo um artigo sobre isso, mas basicamente existem três tipos, quadrada, senoidal modificada e senoide também chamada de onda senoidal pura.

Inversor de Tensão com Onda Senoidal

Um inversor fornece energia alternativa para aparelhos alimentados pela rede elétrica domiciliar em caso de uma falha de energia. A maioria dos conversores disponíveis no mercado têm desenho do circuito complicado e não são econômicos. Alguns deles produzem uma saída de onda quadrada, o que é indesejável para cargas indutivas.

Aqui é apresentado um circuito simples de um inversor de tensão com frequência de 50Hz e uma saída de onda “quase” senoidal usando um único circuito integrado 4047 e alguns componentes discretos, o que o torna uma solução muito barata e viável.

O circuito do inversor de tensão com onda senoidal mostrado aqui é de 50Hz, para modificar para 60Hz você deve recalibrar o oscilador do 4047, a frequência de oscilação pode ser ajustada no trimpot VR1 e no capacitor C1.

Funcionamento do Inversor de Tensão

O inversor  tem sua saída de potência à base de MOSFETs IRF250, o que o torna bem robusto. O circuito integrado CD4047 tem opções internas para multivibrador astável e biestável. A aplicação do inversor requer duas saídas que estão a 180 graus fora de fase.

Portanto o CI 4047 é ligado para produzir dois sinais de saída de onda quadrada nos pinos 10 e 11 com uma frequência de 50Hz, 50 por cento do ciclo de trabalho e 180 graus phase-shift.

Estes dois sinais vão para os dois bancos de MOSFETs  (bank-1 e bank-2) alternadamente. Quando o pino 10 do CI1 é alta e pino 11 a saída é baixa, ou seja MOSFETs do bank-1 (T1 a T4) conduz, enquanto os MOSFETs do bank-2 (T5 a T8) permanecem em estado de repouso.

Portanto, uma grande oscilação de corrente flui através da primeira metade do enrolamento primário do transformador X1 gerando no  enrolamento secundário 230Volts CA  .

Durante o próximo meio ciclo, a tensão no pino 10 do CI1 zera, enquanto a tensão no pino 11 é alta. Assim os MOSFETs de bank-2 conduz, enquanto os MOSFETs de bank-1 permanecem em repouso. Por conseguinte, a corrente flui através da outra metade do enrolamento primário do transformador.

Desta forma, uma tensão de saída alternada é obtido através do enrolamento secundário.

A saída de onda sinusoidal ( Senoide ) é obtida através da formação de um circuito tanque com o enrolamento secundário do transformador inversor em paralelo com os capacitores C5 a C7.  Estes dois capacitores de 2.2μF estão conectados às portas dos MOSFETs em ambos os bancos em relação ao terra.

Apesar da complexidade e dos MOSFETs, o inversor de tensão tem um consumo de corrente “sem carga” é de apenas 500 mA.  Já a tensão de alimentação tem que ser de 5 Volts para o CI1 e é feita usando um diodo zener ZD1 e resistor R4.

Indicador de estado da bateria do inversor de tensão

O circuito indicador de bateria fraca consiste em T9 que é um transistor, diodo zener ZD2, os resistores R5, R6, R7, VR2, LED2 e o capacitor C2. Se a tensão de alimentação cai abaixo de 10,5 volts, a tensão da saída do inversor  diminui de 230 Volts para 210Volts.

Neste instante, o díodo zéner e ZD2 e o transístor T9 não conduzem e, portanto, a tensão de colector aumenta para cerca de 10,5 volts e o  LED2 acende para indicar baixa tensão da bateria. Ao mesmo tempo, o buzzer PZ1 produz um tom de áudio indicando que a bateria está fraca.

Não esqueça de não sobrecarregar a bateria, se a bateria for descarregada repetidamente, a vida útil da bateria vai diminuir muito. O circuito de corte de bateria fraca consiste no  transistor T10 ,  VR3, Zener diode ZD4, resistores R8 e R9, capacitor C3 e o diodo D1.

Circuitos de Proteção do Inversor de Tensão

Ajuste predefinido de VR3 tal que, quando a tensão do inversor de tensão está acima de 200 Volts,  o diodod zener ZD4 faz o transistor T10 conduzir. A tensão de coletor de T10 é de cerca de 0,7 Volt neste caso e, portanto, o SCR (SCR1) não irá conduzir.

Mas, se a tensão através da saída do inversor de tensão cai abaixo de 200 Volts, o díodo zéner ZD4 e T10 transistor não conduzirá e a tensão do colector de T10 aumenta, fazendo com que o SCR conduzirá.

Uma vez que o SCR conduz, a tensão de alimentação do 4047 será de 0,7 volt, com isso o CI não será capaz de produzir os pulsos de voltagem na saída de seus pinos 10 e 11 e o inversor desligará automaticamente.

Se não houver uma carga conectada na saída do inversor, a tensão de saída é de 270 a 290 Volts. Esta tensão é detectada no circuito de ausência de carga de corte que compreende o díodo zéner ZD5, T11 transistor, VR4, os resistores R12 e R11, e o capacitor C4 .

Quando nenhuma carga é ligada no inversor, a tensão de 12 Volts irá aumentar, a tensão é retificada pela ponte retificadora de onda completa compreendida pelos diodos D3 a D6, filtrada pelo capacitor C4 e enviada ao  transistor T11.

O ajuste é definido por VR4, se a tensão do inversor vai acima de 250 volts, o diodo zener  ZD5 e o transistor T11 conduz. Isso aumenta a tensão do emissor, daí o SCR dispara para desligar o conversor ‘. Quando a carga apropriada está conectada, o inversor é ligado automaticamente.

Placa de circuito impresso do inversor de tensão

Abaixo a placa de circuito impresso, lado cobreado e lado componentes. Os bancos MOSFETs e o transformador devem ser montados externamente. Os MOSFETs devem ser montados sobre bons dissipadores de calor e que utilizem isoladores de mica.

Placa de circuito impresso do inversão de tensão com onda senoide- componentes

Ligar o terminal de alimentação de 24 Volts  diretamente para a derivação central do enrolamento primário do transformador do inversor, para que transporte uma corrente máxima de mais de 50 amperes com 1000 watts de potência.

O inversor pode ser ligado e desligado pelo interruptor S1 que é de baixa corrente.

Publicado no site Electronicsforu.com  e o  autor é professor associado e chefe do Departamento de Física, Kisan Veer Mahavidyalaya, Wai, distrito de Satara, Maharashtra. Download do layout PCI e lista de componente em PDFs – clique aqui [Fonte]

Considerações: Apesar do título do autor dizer onda senoidal, ela chega mais próximo de uma onda quadrada modificada e não deve ser usada em aparelhos eletrônicos sensíveis.