Arduino Full-Bridge (H-Bridge) inverterarkrets

En enkel men ändå användbar mikroprocessorbaserad Arduino full-bridge inverterkrets kan byggas genom att programmera ett Arduino-kort med SPWM och genom att integrera några mosfetter i H-bridge-topologin, låt oss lära oss detaljerna nedan:

I en av våra tidigare artiklar lärde vi oss grundligt hur man bygger en enkel Arduino sinusomvandlare , här kommer vi att se hur samma Arduino-projekt kan användas för att bygga en enkel fullbro eller en H-bridge inverterarkrets.

Använda P-Channel och N-Channel Mosfets

För att hålla sakerna enkla kommer vi att använda P-channel mosfets för högsidamosfets och N-channel mosfets för lågsidamosfets, detta gör att vi kan undvika det komplexa bootstrap-steget och möjliggöra direkt integration av Arduino-signalen med mosfets.

Vanligtvis används N-kanal mosfeter vid design helbaserade växelriktare , vilket säkerställer den mest idealiska strömbrytaren över myggarna och belastningen, och säkerställer en mycket säkrare arbetsförhållanden för myggarna.

Men när en kombination av och p- och n-kanalmusketer används blir risken för en genomskjutning och andra liknande faktorer över myggarna en allvarlig fråga.

Med detta sagt, om övergångsfaserna skyddas på lämpligt sätt med en liten dödtid, kan omkopplingen kanske göras så säker som möjligt och blåsning av myggarna kan undvikas.

I den här designen har jag specifikt använt Schmidt trigger NAND-grindar med IC 4093 vilket säkerställer att omkopplingen över de två kanalerna är skarp, och den påverkas inte av någon form av falska transienter eller låg signalstörning.

Gates N1-N4 Logic Operation

När stift 9 är logik 1 och stift 8 är logik 0

• N1-utgången är 0, Överst till vänster p-MOSFET är PÅ, N2-utgången är 1, den nedre högra n-MOSFET är PÅ.
• N3-utgången är 1, Överst till höger p-MOSFET är AV, N4-utgång 0, Nedre vänster n-MOSFET är AV.
• Exakt samma sekvens händer för de andra diagonalt anslutna MOSFET: erna, när stift 9 är logiskt 0 och stift 8 är logiskt 1

Hur det fungerar

Som visas i figuren ovan kan arbetet med denna Arduino-baserade sinusvågsinverterare förstås med hjälp av följande punkter:

Arduino är programmerad för att geneartera lämpligt formaterade SPWM-utgångar från stift nr 8 och stift nr 9.

Medan en av stiften genererar SPWM, hålls den kompletterande stiftet lågt.

De respektive utgångarna från ovan nämnda pinouts behandlas genom Schmidt trigger NAND-grindar (N1 --- N4) från IC 4093. Grindarna är alla ordnade som växelriktare med ett Schmidt-svar och matas till relevanta mosfeter av hela broföraren. nätverk.

Medan stift nr 9 genererar SPWM: erna, inverterar N1 SPWM: erna och säkerställer att de relevanta högsidamosfeterna svarar och leder till de höga logikerna hos SPWM, och N2 säkerställer att den låga sidan N-kanalsmusketten gör detsamma.

Under denna tid hålls stift # 8 vid logisk noll (inaktiv), vilket tolkas på lämpligt sätt av N3 N4 för att säkerställa att det andra kompletterande mosfetparet i H-bron förblir helt AV.

Ovanstående kriterier upprepas identiskt när SPWM-generationen överförs till stift nr 8 från stift nr 9, och de inställda villkoren upprepas kontinuerligt över Arduino-pinouts och full bro mosfet par .

Batterispecifikationer

Batterispecifikationen som valts för den givna Arduino sinusvågsomvandlare-kretsen är 24V / 100Ah, men någon annan önskad specifikation kan väljas för batteriet enligt användarens önskemål.

Specifikationerna för transforerns primära spänning bör vara något lägre än batterispänningen för att säkerställa att SPWM RMS proportionellt skapar cirka 220V till 240V vid transformatorns sekundär.

Hela programkoden tillhandahålls i följande artikel:

Sinewave SPWM-kod

4093 IC-pinouts

IRF540 pinout-detalj (IRF9540 kommer också att ha samma pinout-konfiguration)

Ett enklare fullbroalternativ

Figuren nedan visar en alternativ H-bryggdesign använder P- och N-kanal MOSFET, som inte är beroende av IC, använder istället vanliga BJT som drivrutiner för att isolera MOSFET.

De alternativa klocksignalerna matas från Arduino styrelse , medan de positiva och negativa utgångarna från kretsen ovan matas till Arduino DC-ingången.