Arduino Full-Bridge (H-Bridge) inverter áramkör

Egy egyszerű, de mégis hasznos mikroprocesszor alapú Arduino teljes híd inverter áramkört fel lehet építeni egy Arduino kártya SPWM-mel történő programozásával és néhány mosfet integrálásával a H-híd topológiájába, tanuljuk meg az alábbi részleteket:

Egyik korábbi cikkünkben átfogóan megtanultuk, hogyan kell a egyszerű Arduino szinusz hullám inverter , itt meglátjuk, hogyan lehet ugyanazt az Arduino projektet alkalmazni a egyszerű teljes híd vagy H-híd inverter áramkör.

P-Channel és N-Channel Mosfets használata

A dolgok egyszerűségének megőrzése érdekében a P-csatornás mosfeteket a magas oldali mosfetekhez, az N-csatornás mosfeteket pedig az alacsony oldali mosfets-ekhez fogjuk használni, ez lehetővé teszi számunkra, hogy elkerüljük a komplex bootstrap stádiumot, és lehetővé tegyük az Arduino jel közvetlen integrálását a mosfet-ekkel.

Általában N-csatornás mosfeteket alkalmaznak a tervezés során teljes híd alapú inverterek , amely biztosítja a legideálisabb áramváltást a mosfets és a terhelés között, és sokkal biztonságosabb munkakörülményeket biztosít a mosfets számára.

Amikor azonban a és p és n csatornás mosfeteket használnak , a lövöldözés és más hasonló tényezők kockázata a mosfeteken komoly kérdéssé válik.

Ennek ellenére, ha az átmeneti fázisokat kis holtidővel megfelelően biztosítják, akkor az átkapcsolás a lehető legbiztonságosabbá tehető, és elkerülhető a mosfetek fújása.

Ebben a tervezésben kifejezetten a Schmidt trigger NAND kapukat használtam az IC 4093 használatával, amely biztosítja, hogy a két csatorna közötti kapcsolás éles legyen, és hogy semmiféle hamis tranziens vagy alacsony jelzavar ne befolyásolja.

Gates N1-N4 logikai művelet

Amikor a 9. érintkező 1. logika és a 8. tű a 0. logika

• Az N1 kimenet 0, a bal felső p-MOSFET be van kapcsolva, az N2 kimenet 1, a jobb alsó n-MOSFET be van kapcsolva.
• Az N3 kimenet 1, a jobb felső p-MOSFET ki van kapcsolva, az N4 kimenet 0, a bal alsó n-MOSFET ki van kapcsolva.
• Pontosan ugyanaz a sorrend történik a többi átlósan összekapcsolt MOSFET esetében, amikor a 9. érintkező 0 logika és a 8. érintkező 1. logika

Hogyan működik

Amint a fenti ábra mutatja, ennek az Arduino alapú teljes híd szinuszhullámú inverternek a működése a következő pontok segítségével érthető meg:

Az Arduino úgy van programozva, hogy megfelelő formázású SPWM kimeneteket generáljon a 8. és a 9. tűről.

Amíg az egyik csap létrehozza az SPWM-eket, a kiegészítő csapot alacsonyan tartják.

A fent említett pinoutok megfelelő kimeneteit Schmidt-trigger NAND kapukon (N1 --- N4) keresztül dolgozzuk fel az IC 4093-ból. A kapuk mindegyike Schmidt-válaszú inverterként van elrendezve, és a teljes híd meghajtó megfelelő mosfeteibe kerülnek. hálózat.

Míg a # 9-es tű generálja az SPWM-eket, az N1 megfordítja az SPWM-eket, és biztosítja, hogy a megfelelő magas oldali mosfetek reagáljanak és az SPWM magas logikájára vezessenek, és az N2 biztosítja, hogy az alacsony oldali N-csatornás mosfet is ezt tegye.

Ez alatt az idő alatt a 8. tűt logikai nulla (inaktív) tartja, amelyet az N3 N4 megfelelően értelmez annak biztosítására, hogy a H-híd másik komplementer mosfet-párja teljesen kikapcsolt állapotban maradjon.

A fenti kritériumok megismétlődnek, amikor az SPWM generáció átmegy a 8. érintkezőhöz a 9. érintkezőtől, és a beállított feltételeket folyamatosan megismétlik az Arduino pinouts és a teljes híd mosfet párok .

Az akkumulátor műszaki adatai

Az adott Arduino teljes híd szinuszhullámú inverter áramköréhez kiválasztott akkumulátor specifikáció 24V / 100Ah, azonban bármely más kívánt specifikáció kiválasztható az akkumulátor számára, a felhasználói preferenciák szerint.

Az átalakító elsődleges feszültség specifikációinak kissé alacsonyabbnak kell lenniük, mint az akkumulátor feszültsége, annak biztosítása érdekében, hogy az SPWM RMS arányosan hozzon létre 220-240 V körüli értéket a transzformátor szekunder részén.

A teljes programkódot a következő cikk tartalmazza:

Sinewave SPWM kód

4093 IC csatlakozó

IRF540 pinout Detail (az IRF9540 ugyanazt a pinout konfigurációt is tartalmazza)

Könnyebb teljes híd alternatíva

Az alábbi ábra egy alternatív H-híd kialakítás P és N csatornás MOSFET-ek használata, amely nem függ az IC-ktől, ehelyett a szokásos BJT-ket használja meghajtóként a MOSFET-ek elkülönítésére.

Az alternatív órajeleket a Arduino tábla , míg a fenti áramkör pozitív és negatív kimenete az Arduino DC bemenetre kerül.