Circuitul invertorului Arduino Full-Bridge (H-Bridge)

Un circuit invertor Arduino full-bridge bazat pe microprocesor simplu, dar util, poate fi construit prin programarea unei plăci Arduino cu SPWM și prin integrarea câtorva mosfete cu topologie H-bridge, să învățăm detaliile de mai jos:

Într-unul din articolele noastre anterioare am învățat în mod cuprinzător cum să construim un invertor simplu cu undă sinusoidală Arduino , aici vom vedea cum ar putea fi aplicat același proiect Arduino pentru construirea unui pod complet simplu sau un circuit invertor H-bridge.

Utilizarea Mosfetelor P-Channel și N-Channel

Pentru a simplifica lucrurile, vom folosi mosfetele cu canal P pentru mosfetele laterale înalte și mosfetele cu canal N pentru mosfetele laterale joase, acest lucru ne va permite să evităm etapa complexă de bootstrap și să permitem integrarea directă a semnalului Arduino cu mosfetele.

De obicei, mosfetele cu canal N sunt utilizate în timpul proiectării invertoare complete bazate pe punte , care asigură cea mai ideală comutare de curent între mosfete și sarcină și asigură condiții de lucru mult mai sigure pentru mosfete.

Cu toate acestea, atunci când o combinație de și Se folosesc mosfetele canalelor p și n , riscul unei împușcături și alți factori similari din mosfets devine o problemă serioasă.

Acestea fiind spuse, dacă fazele de tranziție sunt protejate în mod corespunzător cu un timp mort mic, comutarea poate fi făcută cât mai sigură posibil și ar putea fi evitată suflarea mosfetelor.

În acest design am folosit în mod specific porțile NAND de declanșare Schmidt folosind IC 4093, care asigură faptul că comutarea între cele două canale este clară și nu este afectată de niciun fel de tranzitori falsi sau de perturbări reduse ale semnalului.

Operațiunea logică Gates N1-N4

Când Pinul 9 este logica 1, iar pinul 8 este logica 0

• Ieșirea N1 este 0, p-MOSFET din stânga sus este PORNIT, ieșirea N2 este 1, n-MOSFET-ul din dreapta jos este PORNIT.
• Ieșirea N3 este 1, p-MOSFET din dreapta sus este OPRIT, ieșirea N4 0, n-MOSFET-ul din stânga jos este OPRIT.
• Exact aceeași secvență se întâmplă pentru celelalte MOSFET-uri conectate diagonal, când pinul 9 este logic 0, iar pinul 8 este logic 1

Cum functioneaza

Așa cum se arată în figura de mai sus, funcționarea acestui invertor cu undă sinusoidală pe bază de Arduino poate fi înțeleasă cu ajutorul următoarelor puncte:

Arduino este programat să genearteze ieșiri SPWM formatate corespunzător de la pinul 8 și pinul 9.

În timp ce unul dintre pini generează SPWM-urile, pinul complementar este menținut jos.

Ieșirile respective din pinout-urile menționate mai sus sunt procesate prin porțile NAND de declanșare Schmidt (N1 --- N4) de la IC 4093. Porțile sunt toate aranjate ca invertoare cu răspuns Schmidt și sunt alimentate la mosfetele relevante ale driverului de punte complet reţea.

În timp ce pinul # 9 generează SPWM-urile, N1 inversează SPWM-urile și asigură că mosfetele laterale înalte relevante răspund și se comportă la logica înaltă a SPWM, iar N2 asigură că mosfetul cu canal N din partea inferioară face același lucru.

În acest timp pinul # 8 este ținut la zero logic (inactiv), ceea ce este interpretat în mod corespunzător de N3 N4 pentru a se asigura că cealaltă pereche de mosfet complementare a podului H rămâne complet oprită.

Criteriile de mai sus sunt repetate în mod identic atunci când generația SPWM trece la pinul # 8 de la pinul # 9, iar condițiile stabilite sunt repetate continuu pe pinouturile Arduino și pe perechi complete de mosfet pod .

Specificațiile bateriei

Specificația bateriei selectată pentru circuitul invertor cu undă sinusoidală completă Arduino dat este de 24V / 100Ah, cu toate acestea, orice altă specificație dorită ar putea fi selectată pentru baterie conform preferințelor utilizatorului.

Specificațiile de tensiune primară ale transforerului ar trebui să fie ușor mai mici decât tensiunea bateriei pentru a se asigura că SPWM RMS creează proporțional în jur de 220V până la 240V la secundarul transformatorului.

Întregul cod al programului este furnizat în următorul articol:

Cod SPWM Sinewave

4093 pinouts IC

Detaliu pinout IRF540 (IRF9540 va avea, de asemenea, aceeași configurare pinout)

O alternativă Full-Bridge mai ușoară

Figura de mai jos prezintă un design alternativ de pod H folosind MOSFET-urile cu canale P și N, care nu depinde de circuite integrate, utilizează în schimb BJT-uri obișnuite ca drivere pentru izolarea MOSFET-urilor.

Semnalele alternative de ceas sunt furnizate de la Placa Arduino , în timp ce ieșirile pozitive și negative din circuitul de mai sus sunt furnizate la intrarea Arduino DC.