Obwód falownika Arduino z pełnym mostkiem (mostkiem H)

Prosty, ale użyteczny obwód falownika Arduino z pełnym mostkiem opartym na mikroprocesorze można zbudować, programując płytkę Arduino za pomocą SPWM i integrując kilka mosfetów z topologią mostka H, ​​poznajmy szczegóły poniżej:

W jednym z naszych wcześniejszych artykułów szczegółowo dowiedzieliśmy się, jak zbudować plik prosty falownik sinusoidalny Arduino , tutaj zobaczymy, jak ten sam projekt Arduino można zastosować do zbudowania pliku prosty pełny most lub obwód falownika z mostkiem H.

Korzystanie z mosfetów P-Channel i N-Channel

Aby uprościć sprawę, użyjemy mosfetów z kanałem P dla mosfetów z wyższą stroną i mosfetów z kanałem N dla mosfetów z niską stroną, co pozwoli nam uniknąć złożonego etapu ładowania początkowego i umożliwi bezpośrednią integrację sygnału Arduino z mosfetami.

Zwykle podczas projektowania stosowane są mosfety z kanałem N falowniki mostkowe , co zapewnia najbardziej idealne przełączanie prądu między mosfetami i obciążeniem oraz zapewnia znacznie bezpieczniejsze warunki pracy dla mosfetów.

Jednak gdy połączenie i Używane są mosfety kanałowe p i n , ryzyko przebicia i innych podobnych czynników w obrębie mosfetów staje się poważnym problemem.

Mimo to, jeśli fazy przejściowe są odpowiednio zabezpieczone krótkim czasem martwym, przełączenie może być zapewnione tak bezpieczne, jak to tylko możliwe i można by uniknąć nadmuchu mosfetów.

W tym projekcie specjalnie użyłem bramek NAND wyzwalających Schmidt z układem IC 4093, który zapewnia, że ​​przełączanie między dwoma kanałami jest wyraźne i nie ma na niego wpływu żadne fałszywe transjenty lub niskie zakłócenia sygnału.

Działanie logiczne Gates N1-N4

Gdy pin 9 to logika 1, a pin 8 to logika 0

• Wyjście N1 ma wartość 0, górny lewy p-MOSFET jest WŁĄCZONY, wyjście N2 jest 1, dolny prawy n-MOSFET jest WŁĄCZONY.
• Wyjście N3 ma wartość 1, górny prawy p-MOSFET jest wyłączony, N4 wyjście 0, dolny lewy n-MOSFET jest wyłączony.
• Dokładnie ta sama sekwencja ma miejsce dla innych połączonych ukośnie tranzystorów MOSFET, gdy pin 9 to logika 0, a pin 8 to logika 1

Jak to działa

Jak pokazano na powyższym rysunku, działanie tego falownika sinusoidalnego z pełnym mostkiem opartym na Arduino można zrozumieć za pomocą następujących punktów:

Arduino jest zaprogramowane do generowania odpowiednio sformatowanych wyjść SPWM z pinu # 8 i pinu # 9.

Podczas gdy jeden z pinów generuje SPWM, pin komplementarny jest utrzymywany nisko.

Odpowiednie wyjścia z wyżej wymienionych pinoutów są przetwarzane przez bramki Schmidt wyzwalające NAND (N1 --- N4) z IC 4093. Bramki są ustawione jako falowniki z odpowiedzią Schmidta i podawane do odpowiednich mosfetów pełnego sterownika mostka sieć.

Podczas gdy pin # 9 generuje SPWM, N1 odwraca SPWM i zapewnia, że ​​odpowiednie mosfety po stronie wysokiej odpowiadają i przewodzą do logiki wysokiej SPWM, a N2 zapewnia, że ​​mosfet kanału N po stronie niskiej robi to samo.

W tym czasie pin nr 8 jest utrzymywany na zerowym logicznym (nieaktywnym), co jest odpowiednio interpretowane przez N3 N4, aby zapewnić, że druga komplementarna para mosfet mostka H pozostaje całkowicie wyłączona.

Powyższe kryteria są identycznie powtarzane, gdy generacja SPWM przechodzi do pinu # 8 z pinu # 9, a ustawione warunki są stale powtarzane na pinoutach Arduino i pary mosfetów z pełnym mostkiem .

Specyfikacje baterii

Specyfikacja baterii wybrana dla danego obwodu falownika sinusoidalnego Arduino z pełnym mostkiem to 24V / 100Ah, jednak dla baterii można wybrać dowolną inną pożądaną specyfikację zgodnie z preferencjami użytkownika.

Specyfikacje napięcia pierwotnego transforer powinny być nieco niższe niż napięcie akumulatora, aby zapewnić, że SPWM RMS proporcjonalnie wytwarza około 220 V do 240 V po stronie wtórnej transformatora.

Cały kod programu znajduje się w następującym artykule:

Kod SPWM fali sinusoidalnej

4093 wyprowadzenia układu scalonego

Szczegóły wyprowadzeń IRF540 (IRF9540 będzie również miał taką samą konfigurację wyprowadzeń)

Łatwiejsza alternatywa pełnego mostu

Poniższy rysunek przedstawia plik alternatywna konstrukcja mostka H. przy użyciu tranzystorów MOSFET z kanałami P i N, które nie zależą od układów scalonych, zamiast tego używa zwykłych BJT jako sterowników do izolowania tranzystorów MOSFET.

Alternatywne sygnały zegara są dostarczane z Płytka Arduino natomiast dodatnie i ujemne wyjścia z powyższego obwodu są zasilane na wejście DC Arduino.