Eine einfache, aber nützliche Arduino-Vollbrücken-Wechselrichterschaltung auf Mikroprozessorbasis kann durch Programmieren einer Arduino-Karte mit SPWM und durch Integrieren einiger Mosfets in die H-Brückentopologie aufgebaut werden. Lassen Sie uns die folgenden Details lernen:
In einem unserer früheren Artikel haben wir umfassend gelernt, wie man eine einfacher Arduino Sinus Wechselrichter Hier werden wir sehen, wie das gleiche Arduino-Projekt für den Bau eines einfache Vollbrücke oder eine H-Brücken-Wechselrichterschaltung.
Verwenden von P-Kanal- und N-Kanal-Mosfets
Um die Dinge einfach zu halten, werden wir die P-Kanal-Mosfets für die High-Side-Mosfets und die N-Kanal-Mosfets für die Low-Side-Mosfets verwenden. Dies ermöglicht es uns, die komplexe Bootstrap-Phase zu vermeiden und eine direkte Integration des Arduino-Signals mit den Mosfets zu ermöglichen.
Normalerweise werden beim Entwerfen N-Kanal-Mosfets verwendet Wechselrichter auf Vollbrückenbasis Dies gewährleistet die idealste Stromumschaltung zwischen den Mosfets und der Last und sorgt für viel sicherere Arbeitsbedingungen für die Mosfets.
Wenn jedoch eine Kombination von und p- und n-Kanal-Mosfets werden verwendet Das Risiko eines Durchschusses und anderer ähnlicher Faktoren über die Mosfets hinweg wird zu einem ernsten Problem.
Wenn jedoch die Übergangsphasen mit einer kleinen Totzeit angemessen gesichert werden, kann das Umschalten möglicherweise so sicher wie möglich gemacht werden, und das Ausblasen der Mosfets könnte vermieden werden.
In diesem Design habe ich speziell Schmidt-Trigger-NAND-Gatter mit IC 4093 verwendet, die sicherstellen, dass das Umschalten zwischen den beiden Kanälen scharf ist und nicht durch störende Transienten oder geringe Signalstörungen beeinflusst wird.
Gates N1-N4 Logikbetrieb
Wenn Pin 9 logisch 1 ist und Pin 8 logisch 0 ist
- Der N1-Ausgang ist 0, der p-MOSFET oben links ist eingeschaltet, der N2-Ausgang ist 1, der n-MOSFET unten rechts ist eingeschaltet.
- Der N3-Ausgang ist 1, der p-MOSFET oben rechts ist AUS, der N4-Ausgang 0, der n-MOSFET unten links ist AUS.
- Die genau gleiche Reihenfolge tritt für die anderen diagonal verbundenen MOSFETs auf, wenn Pin 9 logisch 0 und Pin 8 logisch 1 ist
Wie es funktioniert
Wie in der obigen Abbildung gezeigt, kann die Funktionsweise dieses Vollbrücken-Sinus-Wechselrichters auf Arduino-Basis anhand der folgenden Punkte verstanden werden:
Der Arduino ist so programmiert, dass er entsprechend formatierte SPWM-Ausgänge von Pin 8 und Pin 9 erzeugt.
Während einer der Pins die SPWMs erzeugt, wird der komplementäre Pin niedrig gehalten.
Die jeweiligen Ausgänge der oben genannten Pinbelegung werden über Schmidt-Trigger-NAND-Gatter (N1 - N4) vom IC 4093 verarbeitet. Die Gatter sind alle als Inverter mit einer Schmidt-Antwort angeordnet und werden den relevanten Mosfets des Vollbrückentreibers zugeführt Netzwerk.
Während Pin 9 die SPWMs erzeugt, invertiert N1 die SPWMs und stellt sicher, dass die relevanten High-Side-Mosfets auf die High-Logics des SPWM reagieren und diese leiten, und N2 stellt sicher, dass der Low-Side-N-Kanal-Mosfet dasselbe tut.
Während dieser Zeit wird Pin # 8 auf logischer Null (inaktiv) gehalten, was von N3 N4 entsprechend interpretiert wird, um sicherzustellen, dass das andere komplementäre Mosfet-Paar der H-Brücke vollständig ausgeschaltet bleibt.
Die obigen Kriterien werden identisch wiederholt, wenn die SPWM-Erzeugung von Pin 9 auf Pin 8 übergeht und die eingestellten Bedingungen kontinuierlich über die Arduino-Pinbelegung und die Arduino-Pinbelegung wiederholt werden Vollbrücke Mosfet Paare .
Batteriespezifikationen
Die Batteriespezifikation, die für die gegebene Arduino-Vollbrücken-Sinus-Wechselrichterschaltung ausgewählt wurde, beträgt 24 V / 100 Ah, es kann jedoch jede andere gewünschte Spezifikation für die Batterie gemäß den Benutzerpräferenzen ausgewählt werden.
Die Primärspannungsspezifikationen des Transformators sollten geringfügig niedriger als die Batteriespannung sein, um sicherzustellen, dass der SPWM-Effektivwert an der Sekundärseite des Transformators proportional etwa 220 V bis 240 V erzeugt.
Der gesamte Programmcode wird im folgenden Artikel bereitgestellt:
4093 IC-Pinbelegung
IRF540 Pinbelegung Detail (IRF9540 hat auch die gleiche Pinbelegung Konfiguration)
Eine einfachere Vollbrückenalternative
Die folgende Abbildung zeigt eine alternatives H-Brückendesign Die Verwendung von P- und N-Kanal-MOSFETs, die nicht von ICs abhängen, verwendet stattdessen gewöhnliche BJTs als Treiber zum Isolieren der MOSFETs.
Die alternativen Taktsignale werden von der geliefert Arduino Board , während die positiven und negativen Ausgänge der obigen Schaltung dem Arduino-Gleichstromeingang zugeführt werden.
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