Spośród różnych istniejących topologii falowników, topologia pełnego mostka lub falownika z mostkiem H jest uważana za najbardziej wydajną i efektywną. Skonfigurowanie topologii pełnego mostu może wiązać się ze zbyt dużą krytycznością, jednak wraz z pojawieniem się układów scalonych pełnego sterownika mostu stały się one jednym z najważniejszych najprostsze falowniki można budować.
Co to jest topologia pełnego mostu
Falownik z pełnym mostkiem, zwany również falownikiem z mostkiem H, jest najbardziej wydajną topologią falownika, która wykorzystuje transformatory dwuprzewodowe do dostarczania wymaganego prądu oscylacyjnego przeciwsobnego do obwodu pierwotnego. Pozwala to uniknąć użycia 3-przewodowego transformatora z odczepami środkowymi, które nie są zbyt wydajne ze względu na ich dwukrotnie większą ilość uzwojenia pierwotnego niż transformator 2-przewodowy
Ta funkcja pozwala na użycie mniejszych transformatorów i uzyskanie większej mocy wyjściowej w tym samym czasie.Dziś, dzięki łatwej dostępności układów scalonych sterownika pełnego mostka, sprawy stały się całkowicie proste, a wykonanie pełnego obwodu falownika mostkowego w domu stało się zabawą dla dzieci.
Tutaj omawiamy pełny obwód falownika mostkowego przy użyciu pełnego sterownika mostkowego IC IRS2453 (1) D firmy International Rectifiers.
Wspomniany układ jest znakomitym układem scalonym ze sterownikiem pełnego mostka, ponieważ samodzielnie zajmuje się wszystkimi najważniejszymi kwestiami związanymi z topologiami mostka H poprzez zaawansowany wbudowany obwód.
Monter musi po prostu podłączyć kilka elementów na zewnątrz, aby uzyskać pełnoprawny, działający falownik z mostkiem H.
Prostota konstrukcji jest widoczna na poniższym schemacie:
Działanie obwodu
Pin14 i pin10 to wyprowadzenia pływającego napięcia zasilania po stronie wysokiej w układzie scalonym. Kondensatory 1uF skutecznie utrzymują te kluczowe wyprowadzenia nieco wyższe niż napięcia drenu odpowiednich mosfetów, zapewniając, że potencjał źródła mosfetu pozostaje niższy niż potencjał bramki dla wymaganego przewodzenia mosfetów.
Rezystory bramkowe tłumią możliwość przepięcia drenu / źródła, zapobiegając nagłemu przewodzeniu mosfetów.
Diody na rezystorach bramkowych są wprowadzane w celu szybkiego rozładowania wewnętrznych kondensatorów bramki / drenu podczas ich okresów nieprzewodzenia, aby zapewnić optymalną odpowiedź urządzeń.
IC IRS2453 (1) D jest również wyposażony we wbudowany oscylator, co oznacza, że w przypadku tego układu nie jest wymagany żaden stopień zewnętrznego oscylatora.
Tylko kilka zewnętrznych elementów pasywnych dba o częstotliwość do napędzania falownika.
Rt i Ct można obliczyć w celu uzyskania zamierzonej częstotliwości wyjściowej 50 Hz lub 60 Hz przez mosfety.
Obliczanie składowych określających częstotliwość
Do obliczenia wartości Rt / Ct można użyć następującego wzoru:
f = 1 / 1,453 x Rt x Ct
gdzie Rt jest w omach, a Ct w Faradach.
Funkcja wysokiego napięcia
Inną interesującą cechą tego układu scalonego jest jego zdolność do obsługi bardzo wysokich napięć do 600 V, dzięki czemu doskonale nadaje się do beztransformatorowych falowników lub zwartych obwodów falownika ferrytowego.
Jak widać na podanym schemacie, jeśli dostępne z zewnątrz napięcie 330 V DC zostanie przyłożone do `` wyprostowanych linii +/- AC '', konfiguracja natychmiast stanie się falownikiem beztransformatorowym, w którym dowolne zamierzone obciążenie można podłączyć bezpośrednio w punktach oznaczonych jako `` obciążenie ”.
Alternatywnie, jeśli zwykły transformator obniżający napięcie jest używany, uzwojenie pierwotne można podłączyć w punktach oznaczonych jako „obciążenie”. W tym przypadku „prostowana linia + AC” może być połączona ze stykiem nr 1 układu scalonego i zakończona wspólnie z akumulatorem (+) falownika.
Jeśli używany jest akumulator o napięciu wyższym niż 15 V, `` prostowana linia + AC '' powinna być połączona bezpośrednio z dodatnim biegunem akumulatora, podczas gdy pin nr 1 powinien być podłączony obniżonym napięciem 12 V ze źródła akumulatora za pomocą IC 7812.
Chociaż pokazany poniżej projekt wygląda na zbyt łatwy do skonstruowania, układ wymaga przestrzegania pewnych ścisłych wytycznych, możesz zapoznać się z postem, aby upewnić się, że prawidłowe środki ochrony dla proponowanego prostego obwodu falownika z pełnym mostkiem.
UWAGA:Połącz styk SD układu scalonego z linią uziemienia, jeśli nie jest używany do operacji wyłączania.
Schemat obwodu
Prosty mostek H lub falownik z pełnym mostkiem wykorzystujący dwa półmostki IC IR2110
Powyższy schemat pokazuje, jak zaimplementować efektywny projekt falownika prostokątnego z pełnym mostkiem przy użyciu kilku półmostkowych układów scalonych IR2110.
Układy scalone są pełnoprawnymi przetwornikami półmostkowymi wyposażonymi w wymaganą sieć kondensatorów ładujących do napędzania mosfetów po stronie wysokiego napięcia oraz funkcję czasu martwego, aby zapewnić 100% bezpieczeństwo przewodzenia mosfetu.
Układy scalone działają poprzez naprzemienne przełączanie mosfetów Q1 / Q2 i Q3 / Q4 w tandemie, tak że w każdej sytuacji, gdy Q1 jest włączony, Q2 i Q3 są całkowicie przełączane na OF i odwrotnie.
Układ scalony jest w stanie stworzyć powyższe precyzyjne przełączanie w odpowiedzi na sygnały czasowe na ich wejściach HIN i LIN.
Te cztery wejścia muszą zostać wyzwolone, aby zapewnić, że w dowolnym momencie HIN1 i LIN2 są włączone jednocześnie, podczas gdy HIN2 i LIN1 są wyłączone i odwrotnie. Odbywa się to z dwukrotnością częstotliwości wyjściowej falownika. Oznacza to, że jeśli wyjście falownika ma wynosić 50 Hz, wejścia HIN / LIN powinny oscylować z częstotliwością 100 Hz i tak dalej.
Obwód oscylatora
Jest to obwód oscylatora zoptymalizowany do wyzwalania wejść HIN / LIN opisanego powyżej obwodu falownika z pełnym mostkiem.
Pojedynczy układ scalony 4049 jest używany do generowania wymaganej częstotliwości, a także do izolowania naprzemiennych źródeł zasilania dla układów scalonych falownika.
C1 i R1 określają częstotliwość wymaganą do oscylacji urządzeń półmostkowych i można je obliczyć za pomocą następującego wzoru:
f = 1 /1,2RC
Alternatywnie wartości można osiągnąć metodą prób i błędów.
Dyskretny falownik z pełnym mostkiem wykorzystujący tranzystor
Do tej pory badaliśmy topologie falowników z pełnym mostkiem przy użyciu wyspecjalizowanych układów scalonych, jednak to samo można zbudować przy użyciu dyskretnych części, takich jak tranzystory i kondensatory, i to niezależnie od układów scalonych.
Prosty schemat można zobaczyć poniżej:
Poprzedni: Obwód przełącznika boi bezpieczeństwa dla łodzi podwodnej zasilanej przez człowieka Dalej: Obwód detektora obrotów koła
