Az áramkör kialakításának megértése
Ha nem akarja elolvasni a teljes magyarázatot, akkor ezt a videót nézheti:
Most lássuk az alábbi áramköri rajzot, és tanuljuk meg, hogy ez a dolog hogyan működik. A következő fő alkatrészeket látjuk az áramkörben:
Arduino Board - Ez az agyunk. Kiadja az SPWM impulzusokat, amelyek eldöntik, hogyan fog futni az áramkörünk.
IR2110 MOSFET illesztőprogram ICS (IC1 és IC2) -Ezek az eszközök az Arduino szokásos SPWM jeleit veszik fel, és kompatibilisvé teszik őket, hogy a 4 N-csatornás H-Bridge MOSFET-et megfelelően legyenek, bootstrapping módszerrel.
MOSFETS (Q1, Q2, Q3, Q4) - Ezek a teljesítménykapcsolók. Kikapcsolják a DC bekapcsolást és a kikapcsolást egy konkrét módon, hogy az AC -t a kimeneten létrehozzák.
Diódák (1N4007) és kondenzátorok - Ezek célja az ICS bootstrapping hálózatának helyes működésének lehetővé tétele a 4 MOSFET tökéletes váltásához.
Egyéb kondenzátorok és ellenállások - Ezek kicsik, de nagyon fontosak, mert mindent simán futnak.
Tápegység - Szükségünk van +12 V -re és +5 V -re az Arduino és az IR2110 ICS -hez, valamint a MOSFET -ek magas DC feszültségére, a terhelési specifikációk szerint.
Mi történik az áramkörben?
Most nézzük meg, hogyan működik ez lépésről lépésre:
Az Arduino SPWM jeleket generál két kimeneti csapnál (8. és 9. érintkező). Ezek a jelek továbbra is megváltoztatják a szélességet, hogy olyan alakot teremtsenek, amely egyenértékű egy AC szinuszhullámmal.
Az IR2110 ICS megkapja ezeket a PWM jeleket, és felhasználja azokat, hogy a MOSFET -eket nagyon konkrét módon kapcsolják be és kikapcsolják.
A négy MOSFET-rel készített H-híd átalakítja az egyenáramú busz-ellátást AC-szerű kimenetre azáltal, hogy az aktuális irányt az SPWM kapcsoló segítségével a terhelésen keresztül váltja.
A kimenetnél szinuszhullám-közelítést kapunk, ami azt jelenti, hogy úgy néz ki, mint egy szinuszhullám, de valójában gyorsan változó impulzusokból készül.
Ha hozzáadunk egy szűrőáramkört a kimenethez, akkor simíthatjuk ezeket az impulzusokat, és tökéletes szinuszhullámot kaphatunk.
Arduino kódunk a szinuszhullám PWM -hez
Tehát most nézzük meg a kódot. Ez az, amit az Arduino futtat az SPWM jelek előállításához.
835EA9484999CA2B1A94FC3D1BB3E885B51FF2262Mi folyik ebben a kódban?
Először két kimeneti csapot állítottunk be (8. és 9. érintkező). Ezek elküldik a PWM jeleinket.
Ezután a hurokban speciális mintázatban kapcsoljuk be és kikapcsoljuk a csapot.
Kezdjük a keskeny impulzusokkal, és fokozatosan növelik az impulzusszélességet, majd csökkentjük azt. Ez egy lépcsőzetes szinuszhullámú PWM mintát hoz létre.
Az első félidő -ciklus elvégzése után, majd megismételjük a másik csapot (9. tű) a következő ciklushoz.
Ily módon H-hídunk megfelelő szinuszos hullámban váltja a mosfeteket, mint a divat.
Mi a jó ebben a formatervezésben
A formatervezés valójában nagyon egyszerű. Csak egy Arduino -t és néhány közös alkatrészt használunk.
Nincs szükségünk szinuszhullám -generátorra, igaz. Maga az Arduino az SPWM használatával készíti a szinusz alakját.
A H-híd hatékonyan működik az IR2110 ICS használatával, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a MOSFET-ek túlmelegedés nélkül helyesen váltanak.
Könnyen finomíthatjuk az SPWM -et, ha más szinuszhullám -frekvenciát akarunk, akkor csak egy kicsit módosítjuk a kódot.
Hogyan kell kezelnünk az Arduino indítás késleltetését
Most egy nagyon fontos dolog, amit meg kell értenünk, az, hogy az Arduino elindul, miután bekapcsoljuk a hatalmat.
Ez azért történik, mert amikor az Arduino -nál bekapcsolunk, akkor először futtatja a belső bootloader -t, amely néhány másodpercig tart.
Tehát ebben az időben az IR2110 GATE Driver ICS és a MOSFET -ek nem kapnak megfelelő jeleket az Arduino -tól.
Ha ez megtörténik, akkor a MOSFET -ek véletlenszerűen bekapcsolhatnak, ami azonnal károsíthatja az ICS -t, vagy rövidzárlatot vagy robbanást okozhat.
Annak biztosítása érdekében, hogy a fenti indító késleltetés ne égesse el az IC -ket és a MOSFET -eket a kezdeti bekapcsolás során, a fenti kódot az alább látható módon kell módosítanunk:
E724fdb4298031a3fb9ca4864a217a4230fe64f5Alkatrészlista
| Arduino Board | Arduino UNO (vagy bármilyen kompatibilis tábla) | 1 |
| MOSFET illesztőprogram IC | IR2110 magas és alacsony oldalsó illesztőprogram | 2 |
| Mosfet | IRF3205 (vagy hasonló N-csatorna) | 4 |
| Diódák | 1N4007 (a bootstrap és a védelemhez) | 4 |
| Ellenállások | 1KΩ 1/4W (a MOSFET kapu lehúzható) | 4 |
| Ellenállások | 150Ω 1/4W (MOSFET GATE sorozat ellenállás) | 4 |
| Kondenzátorok | 100NF (bootstrap kondenzátor) | 2 |
| Kondenzátorok | 22UF 25V (tápegység szűrő) | 2 |
| Terhelés | Bármely ellenálló vagy induktív terhelés | 1 |
| Tápegység | +12 V DC (MOSFETS -hez) és +5 V DC (Arduino számára) | 1 |
| Vezetékek és csatlakozók | Alkalmas áramköri csatlakozásokhoz | Szükség szerint |
Építési tippek
Most, amikor valóban felépítjük ezt a dolgot, nagyon óvatosnak kell lennünk néhány fontos dologról. Ellenkező esetben nem működik, vagy rosszabb, valami kiéghet? Tehát itt van néhány szuper fontos építési tipp, amelyet követnünk kell:
Hogyan kell elrendeznünk a táblán lévő alkatrészeket
Ha kenyérlemezt használunk, akkor ez az áramkör nem működik jól, mert a nagy teljesítményű MOSFET-eknek és a járművezetőknek erős, szilárd csatlakozásokra van szükségük.
Tehát használnunk kell egy PCB -t (nyomtatott áramköri kártyát) vagy legalább egy perfábelt, és megfelelően forrasztjuk az alkatrészeket.
Ha PCB -t készítünk, akkor a MOSFET -eket és az IR2110 IC -ket közel kell tartanunk, hogy a jelek ne váljanak gyenge vagy késleltetett.
A vastag vezetékeknek nagy áramú utakra kell menniük, például a MOSFET -ek tápellátásától és a MOSFET -től a terhelésig.
A vékony huzalok csak olyan jelcsatlakozásokhoz használhatók, mint az Arduino -tól az IR2110 IC -kig.
Hogyan kell elhelyeznünk a mosfeteket
A négy MOSFET-et megfelelő H-híd alakba kell helyezni, hogy a vezetékek ne váljanak rendetlenné.
Mindegyik MOSFET -nek rövid és vastag kapcsolatokkal kell rendelkeznie az IR2110 IC -hez.
Ha a MOSFET -eket túl messzire helyezzük az IR2110 -től, akkor a jelek gyengébbek lehetnek, és a MOSFET -ek nem válthatnak megfelelően.
Ha ez megtörténik, akkor a MOSFET -ek felforrósodhatnak, és akár kiéghetnek.
Hogyan kell kijavítanunk a hőproblémát
Ha IRF3205 MOSFET -eket vagy hasonlóakat használunk, akkor felmelegszik, ha nem adunk nekik hűtőt.
Tehát meg kell rögzítenünk egy nagy alumínium hűtőbordát a MOSFET -ekhez, hogy hűvösek maradjanak.
Ha nagy teljesítményű invertert készítünk (több mint 100W), akkor egy hűtőventilátort is be kell csatolnunk a Heatiszkára.
Ha a MOSFET -ek túl melegek ahhoz, hogy megérintsék, akkor ez azt jelenti, hogy van némi probléma, és újra ellenőriznünk kell az áramkört.
Hogyan kell táplálnunk az áramkört
Az Arduino alkatrész 5 V -on fut, és a MOSFET -knek legalább 12 V -ra van szükségük a munkához.
Tehát soha nem szabad csatlakoztatnunk a 12 V -os csatlakozást az Arduino -hoz, különben azonnal ég!
Az IR2110 ICS -nek két tápegységre van szüksége:
12 V a magas oldalú MOSFET-ekhez
5v a logikai szakaszhoz
Ha összekeverjük ezeket az elektromos vezetékeket, akkor az áramkör nem fog megfelelően működni, és a MOSFET -ek nem váltanak megfelelően.
Hogyan kell csatlakoztatnunk a vezetékeket
A talaj (GND) kapcsolat rendkívül fontos. Ha a talajvezetékek gyenge vagy hosszúak, akkor az áramkör furcsa módon viselkedhet.
Minden részhez közös talajt kell használnunk, azaz az Arduino talajt, az IR2110 talajt és a MOSFET forrását össze kell kapcsolni.
Ha azt látjuk, hogy az áramkör furcsán viselkedik (mint például a kimenet villogása vagy a mosfet, terhelés nélkül melegszik), akkor először ellenőriznünk kell a földcsatlakozásokat.
Hogyan kell ellenőriznünk az áramkört, mielőtt felfordítanánk
Mielőtt bekapcsolnánk az energiát, akkor duplán kell ellenőriznünk az összes csatlakozást, hogy megnézhessük, hogy minden helyes-e.
Ha van multiméterünk, akkor a MOSFET -ek beillesztése előtt meg kell használnunk a feszültségeket a különböző pontokban.
Szigorúan szükségünk lesz egy oszcilloszkópra, hogy ellenőrizhessük az Arduino -ból származó SPWM jeleket, hogy megnézhessük, helyesen néznek ki.
Hogyan kell gondosan tesztelnünk az áramkört
Az áramkör biztonságos tesztelésének legjobb módja az, ha alacsony feszültséggel kezdjük.
A 12 V helyett először kipróbálhatjuk 6 V -os vagy 9 V -os kipróbálást, hogy megnézhessük, hogy a MOSFET -ek helyesen váltanak -e.
Ha az áramkör alacsony feszültségnél jól működik, akkor lassan 12 V -ra és végül a teljes feszültségre növelhetjük.
Ha hirtelen teljes feszültséget alkalmazunk, és valami nincs rendben, akkor valami azonnal kiéghet!
Tehát lépésről lépésre tesztelnünk kell, és folyamatosan ellenőriznünk kell a túlmelegedést vagy a rossz viselkedést.
Hogyan adhatunk hozzá egy szűrőt egy simább kimenethez
Ez az áramkör AC kimenetet készít PWM -rel, de még mindig gyors impulzusokból készül.
Ha tiszta szinuszhullámot akarunk, akkor hozzá kell adnunk egy LC szűrőt a kimenethez.
Ez az LC szűrő csak egy nagy induktor és a kimenethez csatlakoztatott kondenzátor.
Az induktor eltávolítja a gyors váltási impulzusokat, és a kondenzátor simítja a hullámformát.
Ha ezt megfelelően csináljuk, akkor kaphatunk egy tiszta szinuszhullámot, amely biztonságos a készülékek számára.
Hogyan kell megóvnunk az áramkört a sérülésektől
Mindig sorba kell adnunk egy biztosítékot az áramellátással.
Ha valami rövidnadrág vagy MOSFET meghibásodik, akkor a biztosíték először megszakad, és menti az áramkört az égéstől.
Ha a MOSFET -ek meghibásodnak, akkor néha rövidebbé válnak (azaz mindig tovább maradnak).
Ha ez megtörténik, akkor a hatalmas áram áramolhat és károsíthatja a transzformátort vagy más alkatrészeket.
Tehát mindig jó, ha a MOSFET -eket multiméter segítségével ellenőrizzük, mielőtt nagy teljesítményt alkalmaznának.
Következtetés
Tehát itt láttuk, hogyan tudunk készíteni egy szinuszhullám-invertert csak Arduino és egy H-híd MOSFET áramkör használatával. Az IR2110 MOSFET illesztőprogramokat használtuk a MOSFET-ek és a PWM vezérlés megfelelő váltásához Arduino-ból, hogy előállítsuk a szinuszmodulált AC-t.
Most emlékezni kell arra, hogy ez a kimenet még mindig gyorsan változó impulzusokból készül, tehát ha tiszta szinuszhullámra van szükségünk, akkor egy LC szűrőt kell hozzáadnunk a kimenethez, hogy simítsuk.
De összességében ez egy nagyon praktikus és egyszerű módja annak, hogy otthon egy szinuszhullám -invertert készítsen!
