Poniższy post opisuje zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego z mostkiem H wykorzystujący cztery n-kanałowe mosfety. Dowiedzmy się więcej o działaniu obwodu.

Koncepcja mostka H.

Wszyscy wiemy, że spośród różnych typologii falowników mostek H jest najbardziej wydajny, ponieważ nie wymaga stosowania transformatorów z zaczepem środkowym i umożliwia stosowanie transformatorów z dwoma przewodami. Wyniki stają się jeszcze lepsze, gdy w grę wchodzą cztery N-kanałowe mosfety.

W przypadku transformatora dwuprzewodowego podłączonego do mostka H oznacza to, że skojarzone uzwojenie może przejść przez oscylacje przeciwsobne w odwrotnym kierunku do przodu. Zapewnia to lepszą wydajność, ponieważ osiągalny przyrost prądu staje się wyższy niż w zwykłych topologiach typu centralnego zaczepu.

Jednak lepsze rzeczy nigdy nie są łatwe do zdobycia lub wdrożenia. Kiedy mosfety tego samego typu są zaangażowane w sieć z mostkiem H, wydajne ich sterowanie staje się dużym problemem. Wynika to przede wszystkim z następujących faktów:

Jak wiemy, topologia mostka H obejmuje cztery mosfety dla określonych operacji. Ponieważ wszystkie cztery są typu N-kanałowego, napędzanie górnych mosfetów lub mosfetów z wysokimi bokami staje się problemem.

Dzieje się tak, ponieważ podczas przewodzenia górne mosfety doświadczają prawie tego samego poziomu potencjału na zacisku źródła, co napięcie zasilania, z powodu obecności rezystancji obciążenia na zacisku źródła.

Oznacza to, że górne mosfety napotykają podobne poziomy napięcia na swojej bramce i źródle podczas pracy.

Ponieważ zgodnie ze specyfikacją napięcie źródła musi być zbliżone do potencjału ziemi, aby zapewnić wydajne przewodzenie, sytuacja natychmiast uniemożliwia przewodzenie danego mosfetu, a cały obwód zatrzymuje się.

Aby sprawnie przełączać górne mosfety, należy je przyłożyć z napięciem bramki co najmniej o 6V wyższym niż dostępne napięcie zasilania.

Oznacza to, że jeśli napięcie zasilania wynosi 12 V, wymagalibyśmy co najmniej 18-20 V na bramce mosfetów po stronie wysokiego napięcia.

Korzystanie z 4 N-kanałowych mosfetów dla falownika

Proponowany obwód falownika z mostkiem H z 4 n-kanałowymi mosfetami próbuje przezwyciężyć ten problem poprzez wprowadzenie sieci ładowania początkowego wyższego napięcia do obsługi mosfetów strony wysokiego napięcia.

Bramki N1, N2, N3, N4 NOT z układu IC 4049 są rozmieszczone jako obwód podwajacza napięcia, który generuje około 20 woltów z dostępnego źródła 12 V.

To napięcie jest doprowadzane do mosfetów po stronie wysokiego napięcia przez kilka tranzystorów NPN.

Mosfety po stronie niskiego napięcia otrzymują napięcie bramki bezpośrednio z odpowiednich źródeł.

Częstotliwość oscylacji (bieguna totemu) jest wyprowadzana ze standardowego licznika dekad IC, IC 4017.

Wiemy, że IC 4017 generuje sekwencjonowanie wysokich sygnałów wyjściowych na określonych 10 pinach wyjściowych. Logika sekwencjonowania wyłącza się podrzędnie, gdy przeskakuje z jednego pinu do drugiego.

Tutaj wszystkie 10 wyjść są używane, aby układ scalony nigdy nie miał szansy na nieprawidłowe przełączanie pinów wyjściowych.

Grupy trzech wyjść podawane do mosfetów utrzymują szerokość impulsu na rozsądnych wymiarach. Ta funkcja zapewnia również użytkownikowi możliwość dostrajania szerokości impulsu podawanego do mosfetów.

Zmniejszając liczbę wyjść do odpowiednich mosfetów, można skutecznie zmniejszyć szerokość impulsu i odwrotnie.

Oznacza to, że RMS można tutaj modyfikować w pewnym stopniu i sprawia, że obwód jest zmodyfikowaną zdolnością obwodu fali sinusoidalnej.

Zegary układu IC 4017 są pobierane z samej sieci oscylatora ładującego.

Częstotliwość oscylacji obwodu ładowania początkowego jest celowo ustalona na poziomie 1 kHz, dzięki czemu może być również stosowana do sterowania układem IC4017, który ostatecznie dostarcza około 50 Hz sygnału wyjściowego do podłączonego obwodu falownika z 4 N-kanałowym mostkiem H.

Proponowany projekt można znacznie uprościć, jak podano tutaj:

https://homemade-circuits.com/2013/05/full-bridge-1-kva-inverter-circuit.html

“jakie są porty na komputerze? ”

Kolejny prosty, zmodyfikowany falownik sinusoidalny z pełnym mostkiem lub półmostkiem został również opracowany przeze mnie. Pomysł nie obejmuje 2-kanałowych mosfetów P i 2-kanałowych mosfetów dla konfiguracji mostka H i skutecznie implementuje bezbłędnie wszystkie niezbędne funkcje.

Wyprowadzenia IC 4049

Jak obwód falownika jest konfigurowany w zależności od stopnia

Obwód można zasadniczo podzielić na trzy etapy, a mianowicie. Stopień oscylatora, stopień napędowy i stopień wyjściowy mosfet z pełnym mostkiem.

Patrząc na pokazany schemat obwodu, pomysł można wyjaśnić następującymi punktami:

IC1, czyli IC555, jest okablowany w swoim standardowym trybie astabilnym i jest odpowiedzialny za generowanie wymaganych impulsów lub oscylacji.

Wartości P1 i C1 określają częstotliwość i cykl pracy generowanych oscylacji.

IC2, który jest licznikiem / dzielnikiem dekad IC4017, spełnia dwie funkcje: optymalizację kształtu fali i zapewnienie bezpiecznego wyzwalania dla pełnego stopnia mostka.

Zapewnienie bezpiecznego wyzwalania mosfetów jest najważniejszą funkcją wykonywaną przez IC2. Dowiedzmy się, jak to jest zaimplementowane.

Jak zaprojektowano IC 4017 do pracy

Jak wszyscy wiemy, wyjście sekwencji IC4017 w odpowiedzi na każdy zegar zbocza narastającego zastosowany na jego styku wejściowym # 14.

Impulsy z IC1 inicjują proces sekwencjonowania, tak że impulsy przeskakują z jednego wyprowadzenia na drugi w następującej kolejności: 3-2-4-7-1. Oznacza to, że w odpowiedzi na zasilony każdy impuls wejściowy, sygnał wyjściowy IC4017 osiągnie stan wysoki od pinu nr 3 do pinu nr 1, a cykl będzie się powtarzał tak długo, jak długo utrzymuje się sygnał wejściowy na pinie nr 14.

Gdy wyjście osiągnie pin # 1, zostanie zresetowane przez pin # 15, dzięki czemu cykl może zostać powtórzony z pinu # 3.

W chwili, gdy pin # 3 jest wysoki, na wyjściu nic nie przewodzi.

W momencie, gdy powyższy impuls przeskoczy do pinu nr 2, staje się wysoki, co włącza T4 (mosfet kanałowy N reaguje na sygnał dodatni), jednocześnie tranzystor T1 również przewodzi, jego kolektor idzie w stan niski, co jednocześnie włącza T5, który jest Mosfet z kanałem P reaguje na niski sygnał na kolektorze T1.

Przy włączonych T4 i T5 prąd przepływa z bieguna dodatniego przez uzwojenie TR1 transformatora do zacisku uziemienia. To przepycha prąd przez TR1 w jednym kierunku (od prawej do lewej).

W następnej chwili impuls przeskakuje z pinu nr 2 do pinu nr 4, ponieważ ten pin jest pusty, po raz kolejny nic nie przewodzi.

Jednak gdy sekwencja przeskakuje z pinu # 4 do pinu # 7, T2 przewodzi i powtarza funkcje T1, ale w odwrotnym kierunku. Oznacza to, że tym razem T3 i T6 przewodzą przełączając prąd na TR1 w przeciwnym kierunku (od lewej do prawej). Cykl pomyślnie kończy działanie mostka H.

Wreszcie impuls przeskakuje z powyższego pinu do pinu nr 1, gdzie jest resetowany z powrotem do pinu nr 3, a cykl się powtarza.

Pusta przestrzeń na pinie # 4 jest najważniejsza, ponieważ chroni mosfety przed wszelkimi możliwymi „przebiciami” i zapewnia 100% bezbłędne działanie pełnego mostka, unikając potrzeby i angażowania skomplikowanych sterowników mosfet.

Pusty układ pinów pomaga również w implementacji wymaganego typowego, surowego zmodyfikowanego przebiegu sinusoidalnego, jak pokazano na schemacie.

Przeniesienie impulsu przez układ IC4017 ze styku nr 3 do pinu nr 1 stanowi jeden cykl, który musi zostać powtórzony 50 lub 60 razy, aby wygenerować wymagane cykle 50 Hz lub 60 Hz na wyjściu TR1.

Dlatego mnożenie liczby wyprowadzeń przez 50 daje 4 x 50 = 200 Hz. Jest to częstotliwość, którą należy ustawić na wejściu IC2 lub na wyjściu IC1.

Częstotliwość można łatwo ustawić za pomocą P1.

Proponowany projekt obwodu falownika sinusoidalnego ze zmodyfikowanym mostkiem można modyfikować na wiele różnych sposobów, zgodnie z indywidualnymi preferencjami.

Czy stosunek przestrzeni znaczników IC1 ma jakikolwiek wpływ na cechy impulsu? .... sprawa do przemyślenia.