Inside Mini Inverter 12V to 220V 500W

บทความนี้นำเสนอวงจรอินเวอร์เตอร์ (Inverter) ด้วยการศึกษาจากสินค้าที่มีจำหน่ายทั่วไป นำมาอธิบายและทดสอบสัญญาณเบื้องต้น รวมทั้งแยกภาคการทำงานแต่ละส่วนภายในวงจรเพื่อให้เนื้อข้อมูลเบื้องต้น ในการวิเคราะห์การทำงาน การตรวจซ่อม หรือการพัฒนาวงจรเพื่อใช้งานในด้านต่างๆ ตามต้องการ โดยวงจรอินเวอร์เตอร์ที่นำมาเป็นตัวอย่างจะสามารถจ่ายกำลังไฟได้ที่ 500 วัตต์ (ตามสเปกของสินค้าที่ติดมา) รับแรงดันอินพุตที่ 12V และมีแอลอีดีแสดงผลสถานะการทำงานให้ทราบ

*หมายเหตุ สำหรับการนำเสนอบทความนี้ ไม่ได้มีส่วนได้ส่วนเสียกับผู้ผลิตสินค้าแต่อย่างใด เพียงต้องการให้เนื้อหาเป็นประโยชน์กับผู้อ่านในเว็บไซต์เท่านั้น

ในรูปที่ 1 ถึง 3 ลักษณะของอินเวอร์เตอร์สำหรับเป็นตัวอย่างการนำเสนอเนื้อหา ซึ่งจะแสดงรูปด้านบน ด้านข้าง ที่มีใช้จุดต่อต่างๆ สำหรับการใช้งาน เช่น จุดต่อไฟเลี้ยงอินพุต, แอลอีดีแสดงสถานะ, ช่องเสียบปลั๊กตัวเมีย 220Vac, สวิตช์เปิด/ปิด การทำงาน และพัดลมระบายอากาศเป็นต้น

รูปที่ 4 เปิดฝาปิดด้านข้างทั้ง 2 ด้านออก เพื่อให้เราสามารถนำแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ออกมาได้

รุปที่ 5 เมื่อถอดบอร์ดวงจรอินเวอร์เตอร์ออกจากกล่อง จะเป็นลักษณะวงจรภายในอินเวอร์เตอร์ การต่อสายไฟต่างๆ และการวางอุปกรณ์

รูปที่ 6 เป็นการแบ่งกลุ่มของวงจรต่างๆ ออกเป็นส่วนตามลักษณะการทำงาน ซึ่งในที่นี้จะแบ่งเป็น 5 ส่วนหรือภาคการทำงานคือ

• MOSFET Power OUTPUT จะอยู่ในกรอบสีส้มบน
• Filter INPUT ในกรอบสีน้ำตาล
• Power MOSFET Converter ในกรอบสีน้ำเงินด้านล่าง
• LED Monitor ในกรอบสีเหลืองซ้าย
• IC Control ในกรอบสีเขียวตามลำดับ

รูปที่ 7 แสดงลักษณะของการวางอุปกรณ์ต่างๆ ของวงจรภายในอินเวอร์เตอร์และเป็นรูปมุมมองระยะใกล้ขึ้นสำหรับสังเกตการใช้อุปกรณ์

รูปที่ 8 แสดงบล็อกไดอะแกรมการทำงานเบื้องต้นของวงจรอินเวอร์เตอร์ ที่สังเกตได้จากการต่อวงจร การใช้อุปกรณ์ต่างๆ และการต่อสายไฟสำหรับใช้งาน โดยจะแบ่งออกเป็น 8 ส่วน และจะมี 2 ส่วนใหญ่ๆ คือส่วนของดีซี ทู ดีซี คอนเวอร์เตอร์ และส่วนของอินเวอร์เตอร์ โดยทั้ง 2 ส่วนจะแยกการทำงานด้วยไอซีควบคุม TL494

รูปที่ 9 ในกลุ่มของไอซีควบคุมการทำงานนััน จะมีอยู่ด้วยกัน 2 ตัวคือ ตัวแรกจะเป็นไอซีควบคุมอินเวอร์เตอร์ (IC Control Inverter) ในกรอบสีเหลือง ซึ่งบอร์ดนี้จะใช้ไอซีเบอร์ TL494 ในการสร้างสัญญาณขับเพาเวอร์มอสเฟต 4 ตัวแบบ H-bridge และไอซีตัวที่ 2 จะเป็นเบอร์ TL494 เช่นกัน ในกรอบสีส้ม ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมวงจรดีซี ทู ดีซี คอนเวอร์เตอร์ 12V เป็น 350V สำหรับส่งให้วงจรอินเวอร์เตอร์

รูปที่ 10 จะเป็นภาคการทำงานของส่วนขับกำลังอินเวอร์เตอร์ทางด้านเอาต์พุต โดยลักษณะวงจรจะต่อร่วมกันแบบ H-bridge (เพาเวอร์มอสเฟต IRF840) โดยรับแรงดันไฟเลี้ยงแรงดันสูงประมาณ 350V จากตัวเก็บประจุด้านซ้าย และเร็กติไฟร์จากไดโอดทั้ง 4 ตัวจากหม้อแปลงสวิตชิ่งใกล้กัน

รูปที่ 11 แสดงภาคการทำงานของตัวขับกำลังวงจรดีซี ทู ดีซี คอนเวอร์เตอร์ และวงจรขับที่ขาเกตซึ่งในส่วนภาคการทำงานนี้จะใช้อุปกรณ์ไม่มากนักและเป็นลักษณะของวงจรที่เรียบง่าย

รูปที่ 12 เป็นแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงสำหรับทดลองอินเวอร์เตอร์ โดยในรูปที่แสดงเป็นค่ากำลังที่เกิดขึ้นในขณะวงจรสแตนบาย ซึ่งปรับค่าแรงดันทดสอบที่ 12V

รูปที่ 13 แสดงลักษณะของสัญญาณขับเพาเวอร์มอสเฟตวงจรดีซี ทู ดีซี คอนเวอร์เตอร์ แบบพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ โดยใช้ความถี่สวิตชิ่งที่ 36kHz และเพาเวอร์มอสเฟตสำหรับขับกำลังหม้อแปลงความถี่สูงเบอร์ IRF3205 เพื่อสร้างแหล่งจ่ายแรงดันสูงขึ้น

รูปที่ 14 แสดงลักษณะของสัญญาณขับเพาเวอร์มอสเฟต H-bridge สำหรับวงจรอินเวอร์เตอร์เอาต์พุต โดยสัญญาณที่วัดนี้อยู่ที่ตำแหน่งขาเกต (Vgs) ของเพาเวอร์มอสเฟตด้านล่างทั้ง 2 ตัว

รูปที่ 15 เป็นการวัดสัญญาณที่เกิดขึ้นทางด้านเอาต์พุต (จ่ายกำลังไฟฟ้าให้โหลด 220Vac) ซึ่งจะเป็นลักษณะสี่เหลิ่ยม หรือเรียกว่า Modified sine wave ความถี่อยู่ที่ประมาณ 53Hz ค่าแรงดันเอาต์พุตเฉลี่ยประมาณ 220Vrms

รูปที่ 16 เป็นลักษณะการทดลองต่างๆ ของวงจรอินเวอร์เตอร์ ซึ่งจะใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ทั่วไป

สำหรับบทความนี้เป็นการนำเสนอการทำงานเบื้องต้นของวงจรอินเวอร์เตอร์ ด้วยการใช้นำอินเวอร์เตอร์ที่มีจำหน่ายทั่วไปมาศึกษาและแบ่งส่วนภาคการทำงาน เพื่อให้เห็นองค์ประกอบภายใน และเป็นความรู้พื้นฐานสำหรับใช้ในการวิเคราะห์ วงจรในลักษณะเดียวกันที่มีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นครับ.

Reference

1. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf?ts=1624505141881&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
2. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/tl494-d.pdf
3. https://web.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-042507-092653/unrestricted/MQP_D_1_2.pdf
4. https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN983-D.PDF
5. https://sound-au.com/project89.htm
6. https://www.instructables.com/200Watts-12V-to-220V-DC-DC-Converter/