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terça-feira, 1 de fevereiro de 2022

Inversor 12V para 110/220V - 300W + PCI

Fig. 1 - PCI - Inversor 12V para 220V - 300W

Olá a Todos!

No post de hoje, iremos fazer um circuito Inversor de tensão, que funciona com uma tensão de entrada de 12v com corrente contínua, e transforma em 110V ou 220V com corrente alternada AC.

Com esse circuito podemos acionar qualquer dispositivo que não seja sensível a uma tensão AC senoidal, como lâmpadas incandescentes, ferro de solda, carregador de celular, notebook e etc...

A base do circuito é formada pelo Circuito Integrado CD4047, em conjunto com um amplificador operacional bastante conhecido e aplicado em vários projetos aqui no nosso Site, é o LM358.

Todos os componentes utilizados nesse circuito são componentes discretos de fácil aquisição a preço muito baixo.

Circuito Integrado CD4047

O CD4047B é um circuito integrado Mult-vibrador de baixa potência, com 14 pinos como ilustrado na Figura 2 abaixo, capaz de funcionar tanto no modo Mono-Estável como no modo Astável
Fig. 2 - Pinagem Circuito Integrado CD4047

Requer apenas um condensador externo (entre os pinos 1 e 3) e uma resistência externa (entre os pinos 2 e 3) para determinar a largura do pulso de saída no modo Mono-Estável, e a frequência de saída no modo Astável

Operação

A operação Astável é ativada por um nível alto ou baixo configurável na entrada. A frequência de saída (no ciclo de trabalho de 50%) nas saídas Q e Q é determinada pelos componentes de temporização.

A operação Mono-estável é obtida quando o dispositivo é acionado pela transição BAIXA-ALTA na entrada acionamento ou transição ALTA-BAIXA na entrada de acionamento. O dispositivo pode ser reativado aplicando uma transição simultânea de BAIXA/ALTA nas entradas de acionamento e do disparador.

Um nível alto na entrada Reset redefine as saídas Q para LOW, Q para HIGH. O Trimpot RP1 é quem regula a frequência de saída, que pode ser ajustada aproximadamente entre 50Hz à 400Hz

Circuito Integrado LM358

O CI LM358 e um amplificador Operacional duplos de 8 Pinos, como ilustrado na Figura 3 abaixo, de baixa potência, estes amplificadores operacionais duplos apresentam algumas características interessantes:
  1. Drenagem de baixa potência
  2. Gama de tensão de entrada de modo comum que se estende até à terra/VEE,  
  3. Fornecimento único ou operação de fornecimento dividido e  
  4. Pinouts compatíveis com o popular amplificador de dupla operação MC1558. 
Eles podem trabalhar com tensões de alimentação tão baixas como 3,0V ou tão altas como 32V, com correntes quiescentes cerca de um quinto das associadas ao MC1741 (numa base por amplificador). 
Fig. 3 - Pinout Circuito Integrado LM358

A gama de entrada de modo comum inclui a alimentação negativa, eliminando a necessidade de componentes externos tendenciosos em muitas aplicações.  A gama de tensão de saída inclui também a tensão negativa da fonte de alimentação.

Funcionamento do Circuito Inversor

No nosso circuito o CI CD4047, funciona em modo Astável, seu objetivo fundamental é de fornecer um ciclo de funcionamento de 50%, o controle desse oscilador é feito através de um Trimpot que regula essa saída do CD4047 e envia para o amplificador operacional.

A função do Amplificador Operacional LM358 é tornar a saída do CI CD4047, uma saída de Alta Impedância, já que os Mosfets são transistores de comutação rápida e são bastante sensíveis, eles necessitam de uma tensão estabilizada e com uma alta impedância para ativar o GATE dos Mosfets.

O Transformador

O transformador tem o primário com center-tape de 10V-0-10V e o secundário de 110V ou 220V, com corrente de pelo menos 20 Amperes, só lembrando que a potência de saída dependerá do transformador. 

O primário trabalhará de uma forma inversa, pois iremos gerar essas pulsos de tensão oscilantes no enrolamento secundário 10V-0-10V, do transformador, que gerará um campo magnético indutivo, e na sua saída converterá o campo magnético em tensão de saída 220V ou 110V CA, dependendo da sua região.

Mesmo sabendo que em equipamentos profissionais, as frequências são ajustadas para operar em 50 ou 60Hz com onda senoidal, a frequência do nosso inversor é também ajustada, no entanto a saída é uma onda quadrada. mesmo assim, podemos utilizá-lo tranquilamente na maioria dos equipamentos e eletrodomésticos que temos em casa o em nosso laboratório.

Diagrama Esquemático do Circuito

Na Figura 2 temos o diagrama esquemático do circuito Inversor 12V para 220V - 300W, é um circuito que tem uma dificuldade moderada, e deve ser montado por pessoas que tenham um nível de conhecimento no mínimo intermediário. 

Fig. 4 - Diagrama Esquemático Inversor 12V para 220V - 300W

Lista de componentes

  • Semicondutor
    • U1 ............................ Circuito Integrado CD4047
    • U2 ............................ Circuito Integrado LM358
    • Q1, Q2, Q3, Q4 ....... Transistores Mosfet IRF540
    • LED1 ....................... Led de uso geral

  • Resistor
    • R1 ............................. Resistor 220K (vermelho, vermelho, laranja, ouro)
    • R2 ............................. Resistor 1K5 (marrom, verde, vermelho, ouro)
    • R3, R4 ...................... Resistor 1K2 (marrom, vermelho, vermelho, ouro)
    • R5, R6, R7, R8 ......... Resistor 47R (amarelo, violeta, preto, ouro)
    • R9, R10, R11, R12 ... Resistor 0.15R 5W (marrom, verde, prata, ouro)
    • RV1........................... Trimpot 100K

  • Capacitor
    • C1 ................... Capacitor Eletrolítico 2.200uF/35V
    • C2 ................... Capacitor Poliéster/Cerâmico 100nF
    • C3 ................... Capacitor Poliéster 100nF/600V
       
  • Diversos
    • T1 ............... Transformador 110V/220V por 10V-0-10V 20A
    • F1 ................ Fusível de 25 Amperes com Suporte Soldável
    • P1 ................ Conector Soldável WJ2EDGVC-5.08-2P
    • P2 ................ Conector Soldável WJ2EDGVC-5.08-3P
    • Outros ......... PCI, Dissipador de Calor, Fios, Soldas e Etc.

Placa de Circuito Impresso - Download

Na Figura 3 logo abaixo, estamos disponibilizando a PCI em arquivos GERBER, PDF e JPEG, para você que deseja fazer a montagem mais otimizada, ou em casa, ou se preferir, em uma empresa que imprima a placa, você pode está baixando os arquivos gratuitamente em um link direto na opção de Download logo abaixo.
Fig. 5 - PCI - Inversor 12V para 220V - 300W

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Pessoal, o trabalho é grande, escrever, montar, testar, elaborar a PCI, armazenar para baixar, tudo isso dá muito trabalho, e não cobramos nada por isso!

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E por hoje é só, espero que tenham gostado!

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Forte abraço.

Deus vos Abençoe
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