Senoide com PIC

[leandroeng]

Tenho um PIC16F877A que tem o módulo CCP configurado no modo PWM. Na saída do pino CCP1 do microcontrolador tem um filtro RC de 2ª ordem para gerar uma senóide, mas essa senóide é muito baixa (apenas alguns milivolts).

Se eu amplificar este sinal e chavear os MOSFETS conectados a um transformador, eu terei, na saída, uma senóide do mesmo fomato, porém com amplitude 110 ou 220V?

Preciso terminar um projeto de inversor de tensão mas antes de montar na prática quero saber se deste jeito o circuito irá funcionar. Fiz o teste nos simuladores de circuitos MultiSIM e Proteus ISIS, mas não obtive sucesso.

Alguem poderia me ajudar?

Obrigado

Leandro

[andre_luis]

leandro,


Nos inversores á saída senoidal, são utilizados com a topologia FULL-BRIDGE. Usualmente, um dos lados da ponte opera com os sinais de alta frequencia PWM do microcontrolador ( que são saidas complementares ) enquanto que o outro lado da ponte opera com a frequencia da rede, no caso 60Hz.

No seu caso, como estará trabalhando com alta tensão, terá de lidar com a necessidade de drivear o transistor da parte de cima da ponte, que em sendo do tipo MOSFET, o driver mais comum é o IR2110, que além de simplificar um pouco o circuito, adicionalmente gera o duty-cicle, que é um "tempo morto", necessário para impedir que o transistor da parte de cima da ponte entre em condução simultânea com o transistor da parte de baixo, ainda que por frações de segundo.

Segue abaixo a parte de potencia do circuito de um No-break que fiz alguns anos atrás, baseado no PIC16F877, que acredito ser a peça que falta para seu quebra-cabeça:

Driver.PNG

Ponte.PNG

+++

[leandroeng]

Obrigado pela explicação

Era exatamente o que faltava para o meu projeto, mas eu tenho uma duvida.

Como irei acoplar este ao circuito ao PIC16F877A? Eu vi que o CI IR2010 ele tem uns pinos de controle e tal, mas como irei controlá-lo através do PIC?

Obrigado pelo ajuda.

Leandro

[andre_luis]

Leandro,



Pode ser acionado diretamente por um pino de saída TTL do microcontolador.
A escolha para os sinais pode seguir algumas opções, como por exemplo:

• Alta-frequencia transistores de cima / Baixa-frequencia transistores de baixo
• Alta-frequencia transistores da direita / Baixa-frequencia transistores da esquerda
• Alternando a sequencia para distribuir a dissipação entre os 4 transistores

Estou anexando o restante do circuito, em formato PDF, onde voce poderá seguir os sinais do MOSFET, passando pelo IR2010, e chegando até o PIC. O diagrama está dividido em camadas por uma questão de organização, é meio chato se localizar sinais de um para o outro, mas é tranquilo analizar o funcionamento.

[leandroeng]

Muito bom este circuito. Era isso mesmo que eu precisava, mas eu tenho algumas duvidas.

Pelo que eu entendi do seu circuito, ele tem uma parte retificadora e outra inversora certo? Então para a aplicação que eu preciso, não é necessário utilizar este circuito inteiro somente a parte de potência que voce havia me enviado na mensagem anterior correto?

Outra duvida que eu tenho é com relação aos sinais que saem do microcontrolador. O circuito é tranquilo de entender, mas o problema está na parte de acionamento do pinos, quando devo acioná-los, entendeu? Você teria também a lógica do funcionamento do circuito para eu saber quando devo acionar um ou quando devo acionar outro.

Tem alguns componentes que estão sem valor, poderia me enviá-los também?

Muito Obrigado André.

[andre_luis]

...para a aplicação que eu preciso, não é necessário utilizar este circuito inteiro somente a parte de potência que voce havia me enviado na mensagem anterior correto?

Realmente, esse circuito não é apenas de um Inversor, mas de um No-break, porém diferentemente da abordagem por dupla conversão ( AC/DC - DC/AC ), a etapa de retificação nesse caso é realizada no próprio barramento do inversor pelo mesmo transformador, e nesse caso se for retirar alguma parte do circuito para simplificar, seria muito pouca coisa, mas teria de analisar com mais calma, pra não decepar coisa demais.

...Você teria também a lógica do funcionamento do circuito para eu saber quando devo acionar um ou quando devo acionar outro

Em outras palavras o programa, mas esse não posso te passar, pois não está separado a parte do Inversor do No-break, mas posso ir te passando o caminho das pedras, que é tranquilo. Quanto á lógica, é exatamente a mesma que voce usou para gerar semi-ciclos de senoide no seu filtro RC, vai ser usada aqui também.

Funciona assim: Enquanto S2 estiver acionado por 8,33ms, S3 estará gerando um semi-ciclo de senoide, e o mesmo acontecendo analogamente para S1 e S4, sendo obviamente a transição na passagem por zero.

Por exemplo, se não me engando, utilizei os transistores da parte de cima para gerar os semi-ciclos da senoide, e os transistores de baixo apenas para abrir ou fechar durante esse periodo. Mais especificamente, os transistores de baixo são acionados a cada 1/(2*60) segundos, enquanto que os de cima são acionados a cada 1/(2*60*32) segundos, como abaixo:

...Tem alguns componentes que estão sem valor, poderia me enviá-los também?

Segue abaixo:

Código: Selecionar todos

Bill of Material for INVERSOR.Bom

Used Part Type                             Designator Footprint           Description                            Read-Only Field 1 Read-Only Field 2
==== ===================================== ========== =================== ====================================== ================= =================
1    -BAT                                  PT1        PONTO_DE_TESTE      Amostra
6                                          C6 C10 C11 CP_150_300          Capacitor Eletrolitico
                                           C19 C37
                                           C57
4                                          C7 C12 C14 C_250               Capacitor ceramico
                                           C22
4                                          C1 C8 C36  C_400               Capacitor ceramico
                                           C49
4                                          D6 D7 D15  DO-35               Diodo
                                           D16
8                                          CN1 CN2    FASTON_PCI_M        Terminal Faston
                                           CN3 CN4
                                           CN5 CN6
                                           CN12 CN17
3                                          RL1 RL2    RELE_10A            Rele
                                           RL3
5                                          R7 R9 R31  RESISTOR_1/10W      Resistor
                                           R67 R96
8                                          R8 R17 R28 RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R38 R40
                                           R63 R71
                                           R74
1                                          R70        RESISTOR_3W/V       Resistor
1    0R24                                  R103       RESISTOR_1/20W      Resistor
2    1K5                                   R30 R60    RESISTOR_1/20W      Resistor
1    1K                                    R92        RESISTOR_1/10W      Resistor
2    1K                                    R52 R100   RESISTOR_1/20W      Resistor
1    1KpF                                  C48        C_250               Capacitor ceramico
3    1N4004                                D1 D2 D3   DO-41               Diodo
12   1N4148                                D4 D5 D8   DO-35               Diodo
                                           D9 D10 D11
                                           D12 D13
                                           D14 D17
                                           D18 D26
6    1N4937                                D19 D20    DO-41               Diodo
                                           D22 D23
                                           D24 D25
1    1N5819                                D21        DO-41               Diodo Schottky
1    1u5F / 50V                            C50        CP_100_200          Capacitor Eletrolitico
1    1uF / 50V                             C21        C_250               Capacitor ceramico
1    2K2                                   R113       RESISTOR_1/20W      Resistor
3    2K                                    P1 P2 P3   POT_MULTI_VERT_SUP  Trimpot multivoltas
2    2R2                                   R27 R68    RESISTOR_1/20W      Resistor
1    3K3                                   R37        RESISTOR_1/20W      Resistor
2    3K9                                   R59 R101   RESISTOR_1/20W      Resistor
1    4K7                                   R54        RESISTOR_1/10W      Resistor
5    4K7                                   R23 R36    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R47 R50
                                           R64
1    4K7pF                                 C52        C_250               Capacitor ceramico
2    4V7 - 400mW                           Z2 Z3      DO-35               Diodo Zenner
1    5K6                                   R102       RESISTOR_1/20W      Resistor
1    5V1 - 400mW                           Z4         DO-35               Diodo Zenner
2    8K2 - 2W                              R5 R15     RESISTOR_3W/V       Resistor
1    8K2                                   R99        RESISTOR_1/20W      Resistor
2    10K - 1%                              R84 R85    RESISTOR_1/20W      Resistor
1    10K                                   R16        RESISTOR_1/10W      Resistor
8    10K                                   R18 R43    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R55 R61
                                           R62 R75
                                           R86 R111
1    10R                                   R97        RESISTOR_1/20W      Resistor
4    10nF - 250v / Poliester               C2 C9 C27  C_400               Capacitor ceramico
                                           C41
1    10uF / 63V                            C43        CP_150_300          Capacitor Eletrolitico
1    12K                                   R39        RESISTOR_1/10W      Resistor
1    12V - 400mW                           Z1         DO-41               Diodo Zenner
7    15K                                   R25 R45    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R48 R53
                                           R57 R80
                                           R110
1    20:1                                  T1         TRAFO_20_10         Transformador
2    20K                                   P4 P5      POT_MULTI_VERT_SUP  Trimpot multivoltas
1    20MHz                                 X1         CRISTAL_V           Cristal
5    22K                                   R41 R56    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R72 R87
                                           R93
1    22KpF                                 C39        C_250               Capacitor ceramico
1    22R - 2W                              R104       RESISTOR_3W/V       Resistor
2    33R                                   R88 R91    RESISTOR_1/10W      Resistor
2    33pF                                  C42 C44    C_200               Capacitor ceramico
1    39K                                   R32        RESISTOR_1/20W      Resistor
4    39R                                   R6 R24 R49 RESISTOR_1/10W      Resistor
                                           R73
16   47R                                   R1 R2 R3   RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R4 R19 R20
                                           R21 R22
                                           R76 R77
                                           R78 R79
                                           R106 R107
                                           R108 R109
1    47uF / 16V                            C25        CP_150_300          Capacitor Eletrolitico
1    56K                                   R42        RESISTOR_1/20W      Resistor
1    56R / 1W                              R46        RESISTOR_3W/V       Resistor
1    68K                                   R90        RESISTOR_1/20W      Resistor
1    88uH                                  L1         IND_300             Indutor baixo sinal / baixa frequencia
3    100K                                  R34 R51    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R69
22   100KpF                                C3 C4 C5   C_250               Capacitor ceramico
                                           C13 C15
                                           C16 C17
                                           C18 C23
                                           C28 C30
                                           C31 C33
                                           C34 C38
                                           C40 C45
                                           C51 C53
                                           C54 C56
                                           C58
4    100pF                                 C24 C26    C_250               Capacitor ceramico
                                           C29 C32
1    100uF - 16V                           C47        CP_150_300          Capacitor Eletrolitico
1    120K                                  R89        RESISTOR_1/20W      Resistor
1    220KpF                                C46        C_250               Capacitor ceramico
1    270R                                  R29        RESISTOR_1/20W      Resistor
4    330R                                  R11 R35    RESISTOR_1/10W      Resistor
                                           R65 R95
4    390R                                  R10 R33    RESISTOR_1/10W_VERT Resistor
                                           R66 R94
2    470KpF                                C20 C35    C_300               Capacitor ceramico
3    470R                                  R81 R82    RESISTOR_1/10W      Resistor
                                           R98
4    470R                                  R12 R13    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R14 R44
4    680R                                  R26 R58    RESISTOR_1/20W      Resistor
                                           R83 R105
1    953R                                  R112       RESISTOR_1/20W      Resistor
1    1000uF / 16V                          C55        CP_150_300          Capacitor Eletrolitico
4    BC546C                                Q1 Q2 Q3   TO-92               Transistor NPN
                                           Q4
4    BTA41-600B                            TY1 TY2    TOP3                Tiristor Triac
                                           TY3 TY4
1    CONECTOR DO DISPLAY                   CN15       CON_16X1_2,54MM
2    CONECTOR_2X1                          CN10 CN22  CON_2X1_2,54MM      Conector 2 vias
1    CONECT_5X2                            CN16       CON_5X2_2,54MM      Conector
1    CONECT_6X1                            CN13       CON_6X1_2,54MM      Conector
1    CORRENTE_INV                          PT4        PONTO_DE_TESTE      Amostra
1    DB-9/F                                CN18       CON_5X2_2,54MM      cONECTOR DB9
4    FASTON                                CN8 CN9    FASTON_PCI_M        Terminal Faston
                                           CN11 CN14
2    GND                                   CN7 CN19   FASTON_PCI_M        Terminal Faston
1    HCT3845                               U14        DIP8                Conversor PWM
2    IR2010                                U6 U9      DIP14               Driver p/ Ponte de Mosfet
16   IRFP90N20D                            M1 M2 M3   TO-247/HB           MOSFET POTENCIA
                                           M4 M5 M6
                                           M7 M8 M9
                                           M10 M11
                                           M12 M13
                                           M14 M15
                                           M16
1    LM313                                 U12        DIP8                Comparador
1    LM339                                 U8         DIP14               Comparador quadruplo open colector
1    LM358                                 U4         DIP8                Amp. Op. Single power
1    LM393                                 U5         DIP8                Comparador
1    LM7805                                U3         TO-220              Regulador Positivo
1    LM7812                                U2         TO-220              Regulador Positivo
1    MAX233                                U15        DIP20               Interface RS-232
1    MC34063                               U16        DIP8                Conversor DC/DC negativo
4    MOC3043                               U1 U7 U10  DIP6                OptoAcoplador Triac
                                           U13
1    PIC16F877A-20IP                       U11        DIP40               Microcontrolador
2    SIP2                                  CN20 CN21  MOLEX_2_VIAS_3.96MM Conector 2 vias
1    SOBRECORRENTE                         PT3        PONTO_DE_TESTE      Amostra
1    Sonalarme                             BZ1        BUZZER_500MIL       Campainha piezoeletrico osc interno
1    TENSAO_BAT=4,5V => 58V                PT2        PONTO_DE_TESTE      Amostra
1    TIP125                                Q5         TO-220              Transistor potencia


[leandroeng]

Entendi, mas quanto aos sinais que vão para o bloco de Sensores, Potencia, Regulador1, Regulador2, Inversor/Rede posso deixá-los em nivel alto o tempo inteiro? Ou também exite uma lógica assim como a do S1, S2, S3 e S4?

[andre_luis]

Observe pela direção das setas nesses blocos, que por exemplo todos os sinais que vêm dos "Sensores" são de Entrada, o que significa que você não irá estabelecer nenhum valor, mas apenas os lêr. Quanto aos demais sinais, do tipo Saída, para a sua utilização como Inversor, a maioria não vão ser utilizados.

Pessoalmente, acho que o circuito poderia ter algumas melhorias, como por exemplo o comparador U8 ( LM339 ), acredito que pudesse ser substituído pelo pino 11 ( IR2010 ) do U6 e do U9, mas não tive coragem de tentar mudar o que já estava funcionando.



+++

[ELFS]

andre_teprom, uma perguntinha simples.
Estou montado um circuito em ponte muito semelhante porem utilizo 16 MOSFET IRFP260N, usando os IRFP90N20 qual a maxima corrente prevista para o circuito?
Grato

ELFS

[andre_luis]

ELFS,



Precisa saber em que regime de condução estarão operando seus transistores, como por exemplo a tensão da bateria, e a frequencia de chaveamento ( na verdade, o duty-cicle ).

Dando uma olhada na página 4 do datasheet do IRFP260N, dá pra observar na curva SOA que para os transistores que estiverem operando na frequencia mais baixa ( 60Hz ) terão um período de condução de 8,333ms, que para um banco de bateria de por exemplo 24V, daria uma corrente máxima de algo pouco inferior á uns 30A.

SOA.PNG