Arduino Full-Bridge (H-Bridge) -invertteripiiri

Yksinkertainen mutta hyödyllinen mikroprosessoripohjainen Arduino-täyssilta-invertteripiiri voidaan rakentaa ohjelmoimalla Arduino-kortti SPWM: llä ja integroimalla muutama mosfetti H-sillan topologiaan, opitaan alla olevat yksityiskohdat:

Yhdessä aikaisemmista artikkeleistamme opimme kattavasti kuinka rakentaa yksinkertainen Arduino-siniaaltoinvertteri , täällä näemme, kuinka samaa Arduino-projektia voitaisiin soveltaa a yksinkertainen täysi silta tai H-sillan invertteripiiri.

P-kanavan ja N-kanavan mosfettien käyttö

Jotta asiat olisivat yksinkertaisia, käytämme P-kanavan mosfettejä korkean sivun mosfeteille ja N-kanavan mosfettejä matalien puolien mosfetsille, mikä antaa meille mahdollisuuden välttää monimutkaisen käynnistysvaiheen vaiheen ja mahdollistaa Arduino-signaalin suora integrointi mosfettien kanssa.

Yleensä N-kanavan mosfettejä käytetään suunnittelussa täyssiltapohjaiset taajuusmuuttajat , joka varmistaa ihanteellisen virran vaihtamisen mosfettien ja kuormituksen välillä ja varmistaa mosfettien paljon turvallisemmat työolot.

Kuitenkin, kun yhdistelmä ja P- ja n-kanavaisia ​​mosfettejä käytetään , ampumisriskistä ja muista vastaavista tekijöistä mosfettien välillä tulee vakava ongelma.

Sanottuaan, että jos siirtymävaiheet turvataan asianmukaisesti pienellä kuolleella ajalla, kytkentä voidaan ehkä tehdä mahdollisimman turvalliseksi ja mosfettien puhallus voitaisiin välttää.

Tässä suunnittelussa olen erityisesti käyttänyt Schmidt-laukaisuportteja käyttämällä IC 4093: ta, joka varmistaa, että kahden kanavan välinen kytkentä on terävää, eikä siihen vaikuta minkäänlaiset väärät transientit tai matalat signaalihäiriöt.

Gates N1-N4 -logiikkakäyttö

Kun nasta 9 on looginen 1 ja nasta 8 on looginen 0

• N1-lähtö on 0, ylävasen p-MOSFET on PÄÄLLÄ, N2-lähtö on 1, alempi oikea n-MOSFET on päällä.
• N3-lähtö on 1, oikean yläkulman p-MOSFET on POIS, N4-lähtö 0, vasemman alakulman n-MOSFET on pois päältä.
• Aivan sama järjestys tapahtuu muille diagonaalisesti liitetyille MOSFETeille, kun nasta 9 on looginen 0 ja nasta 8 on looginen 1

Kuinka se toimii

Kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty, tämän Arduino-pohjaisen täyssilta-aalto-invertterin toiminta voidaan ymmärtää seuraavien kohtien avulla:

Arduino on ohjelmoitu luomaan asianmukaisesti muotoillut SPWM-lähdöt nastoista # 8 ja nasta # 9.

Kun yksi nastoista muodostaa SPWM: itä, komplementaarinen tappi pidetään matalana.

Vastaavia lähtöjä edellä mainituista pinouteista prosessoidaan Schmidt-laukaisimen NAND-porttien (N1 --- N4) kautta IC 4093: sta. Kaikki portit on järjestetty inverttereiksi, joilla on Schmidt-vaste, ja syötetään täyssillan ohjaimen asiaankuuluviin mosfetteihin. verkkoon.

Nasta # 9 muodostaa SPWM: t, N1 kääntää SPWM: t ja varmistaa, että merkitykselliset korkean puolen mosfetit reagoivat ja johtavat SPWM: n korkeisiin logiikoihin, ja N2 varmistaa, että matalan sivun N-kanavan mosfet tekee saman.

Tänä aikana nasta # 8 pidetään loogisella nollalla (ei-aktiivinen), jonka N3 N4 tulkitsee asianmukaisesti sen varmistamiseksi, että H-sillan toinen komplementaarinen mosfet-pari pysyy täysin kytkettynä pois päältä.

Yllä olevat kriteerit toistetaan samalla tavalla, kun SPWM-sukupolvi siirtyy tapille # 8 tapista # 9, ja asetetut ehdot toistuvat jatkuvasti Arduino-pinoutien ja täysi silta mosfet-paria .

Akun tekniset tiedot

Annetulle Arduino-täissillan siniaalto-invertteripiirille valittu paristomääritys on 24 V / 100 Ah, mutta akulle voidaan valita mikä tahansa muu haluttu erittely käyttäjän mieltymysten mukaisesti.

Transforerin ensiöjännitemääritysten tulisi olla hiukan alhaisempia kuin akun jännite sen varmistamiseksi, että SPWM RMS luo suhteellisesti noin 220-240 V muuntajan toissijaiseen kohtaan.

Koko ohjelmakoodi on seuraavassa artikkelissa:

Sinewave SPWM -koodi

4093 IC-liitäntää

IRF540 pinout Detail (IRF9540: llä on myös sama pinout-määritys)

Helpompi täyssilta-vaihtoehto

Alla olevassa kuvassa näkyy vaihtoehtoinen H-sillan suunnittelu käyttämällä P- ja N-kanavan MOSFET-tiedostoja, jotka eivät riipu IC: stä, käyttää sen sijaan tavallisia BJT: itä ohjaimina MOSFET: ien eristämiseen.

Vaihtoehtoiset kellosignaalit toimitetaan Arduino-lauta , kun taas yllä olevan piirin positiiviset ja negatiiviset lähdöt syötetään Arduino DC -tuloon.