Circuito inverter Arduino Full-Bridge (H-Bridge)

Prova Il Nostro Strumento Per Eliminare I Problemi





Un circuito inverter full-bridge Arduino basato su microprocessore semplice ma utile può essere costruito programmando una scheda Arduino con SPWM e integrando alcuni mosfet con la topologia H-bridge, impariamo i dettagli di seguito:

In uno dei nostri articoli precedenti abbiamo appreso in modo completo come creare un file semplice inverter a onda sinusoidale Arduino , qui vedremo come lo stesso progetto Arduino potrebbe essere applicato per la costruzione di un file semplice ponte completo o un circuito inverter a ponte H.



Utilizzo dei mosfet P-Channel e N-Channel

Per semplificare le cose utilizzeremo i mosfet a canale P per i mosfet high side e i mosfet a canale N per i mosfet low side, questo ci permetterà di evitare la complessa fase di bootstrap e consentire l'integrazione diretta del segnale di Arduino con i mosfet.

Di solito durante la progettazione vengono utilizzati mosfet a canale N inverter basati su ponte completo , che garantisce la commutazione di corrente più ideale tra i mosfet e il carico e garantisce condizioni di lavoro molto più sicure per i mosfet.



Tuttavia, quando una combinazione di e Vengono utilizzati mosfet di canale pe n , il rischio di una sparatoria e altri fattori simili tra i mosfet diventa un problema serio.

Detto questo, se le fasi di transizione vengono opportunamente salvaguardate con un tempo morto ridotto, la commutazione può essere forse resa il più sicura possibile e si potrebbe evitare il soffio dei mosfet.

In questo progetto ho utilizzato specificamente porte NAND trigger Schmidt utilizzando IC 4093 che garantisce che la commutazione tra i due canali sia nitida e non sia influenzata da alcun tipo di transitori spuri o disturbi del segnale basso.

Operazioni logiche porte N1-N4

Quando il pin 9 è logico 1 e il pin 8 è logico 0

  • L'uscita N1 è 0, il p-MOSFET in alto a sinistra è ON, l'uscita N2 è 1, l'n-MOSFET in basso a destra è ON.
  • L'uscita N3 è 1, il p-MOSFET in alto a destra è OFF, l'uscita N4 0, il n-MOSFET in basso a sinistra è OFF.
  • La stessa sequenza si verifica per gli altri MOSFET collegati diagonalmente, quando il pin 9 è 0 logico e il pin 8 è 1 logico

Come funziona

Come mostrato nella figura sopra, il funzionamento di questo inverter a onda sinusoidale full bridge basato su Arduino può essere compreso con l'aiuto dei seguenti punti:

Arduino è programmato per generare uscite SPWM opportunamente formattate dal pin 8 e 9.

Mentre uno dei pin genera gli SPWM, il pin complementare viene tenuto basso.

Le rispettive uscite dai pinout sopra citati vengono elaborate tramite i gate NAND trigger Schmidt (N1 --- N4) dall'IC 4093. I gate sono tutti disposti come inverter con risposta Schmidt, e alimentati ai relativi mosfet del driver full bridge Rete.

Mentre il pin # 9 genera gli SPWM, N1 inverte gli SPWM e garantisce che i mosfet high side rilevanti rispondano e conducano alle logiche alte dell'SPWM, e N2 assicura che il mosfet del canale N del lato basso faccia lo stesso.

Durante questo tempo il pin # 8 è mantenuto allo zero logico (inattivo), che viene opportunamente interpretato da N3 N4 per garantire che l'altra coppia di mosfet complementari del ponte H rimanga completamente spenta.

Il criterio di cui sopra viene ripetuto in modo identico quando la generazione SPWM transita al pin n. 8 dal pin n. 9 e le condizioni impostate vengono ripetute continuamente attraverso i pinout di Arduino e il coppie mosfet full bridge .

Specifiche della batteria

La specifica della batteria selezionata per il circuito dell'inverter a onda sinusoidale full bridge Arduino è 24 V / 100 Ah, tuttavia è possibile selezionare qualsiasi altra specifica desiderata per la batteria in base alle preferenze dell'utente.

Le specifiche della tensione primaria del trasformatore devono essere leggermente inferiori alla tensione della batteria per garantire che SPWM RMS crei proporzionalmente da 220 V a 240 V sul secondario del trasformatore.

L'intero codice del programma è fornito nel seguente articolo:

Codice SPWM sinusoidale

Piedinatura IC 4093

Dettaglio pinout IRF540 (IRF9540 avrà anche la stessa configurazione pinout)

Un'alternativa full bridge più semplice

La figura seguente mostra un file design alternativo del ponte ad H. utilizzando MOSFET a canale P e N, che non dipende dai circuiti integrati, utilizza invece BJT ordinari come driver per isolare i MOSFET.

I segnali di clock alternativi vengono forniti da Scheda Arduino , mentre le uscite positive e negative del circuito sopra vengono fornite all'ingresso DC di Arduino.




Precedente: Scheda tecnica rapida LM324 e circuiti applicativi Avanti: Scheda tecnica del sensore PIR, specifiche dei piedini, funzionamento