Απλούστερο κύκλωμα μετατροπέα πλήρους γέφυρας

Μεταξύ των διαφορετικών υπαρχόντων τοπολογιών μετατροπέα, η τοπολογία πλήρους γέφυρας ή H-Bridge αντιστροφέα θεωρείται η πιο αποτελεσματική και αποτελεσματική. Η διαμόρφωση μιας τοπολογίας πλήρους γέφυρας θα μπορούσε να συνεπάγεται πάρα πολλή κριτική, ωστόσο με την έλευση των ολοκληρωμένων ολοκληρωμένων οδηγών γέφυρας, αυτά έχουν πλέον γίνει ένα από τα απλούστεροι μετατροπείς μπορεί κανείς να χτίσει.

Τι είναι μια τοπολογία γεφυρών

Ένας πλήρης μετατροπέας γεφυρών που ονομάζεται επίσης μετατροπέας H-bridge, είναι η πιο αποτελεσματική τοπολογία μετατροπέα που λειτουργεί με δύο μετασχηματιστές καλωδίων για την παροχή του απαιτούμενου ταλαντωμένου ρεύματος ώθησης στην κύρια. Αυτό αποφεύγει τη χρήση μετασχηματιστή με κεντρικό άξονα 3 συρμάτων που δεν είναι πολύ αποδοτικό λόγω του διπλάσιου ποσού πρωτογενούς περιέλιξης από έναν μετασχηματιστή 2 καλωδίων

Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει τη χρήση μικρότερων μετασχηματιστών και παράγει περισσότερη ισχύ εξόδου ταυτόχρονα. Σήμερα, λόγω της εύκολης διαθεσιμότητας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων γεφυρών, τα πράγματα έχουν γίνει εντελώς απλά και η κατασκευή ενός κυκλώματος μετατροπέα γεφυρών στο σπίτι έχει γίνει παιδικό παιχνίδι.

Εδώ συζητάμε ένα κύκλωμα μετατροπέα πλήρους γέφυρας χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα οδήγησης πλήρους γέφυρας IC IRS2453 (1) D από την International Rectifiers.

Το αναφερόμενο τσιπ είναι ένα εξαιρετικό ολοκληρωμένο ολοκληρωμένο πρόγραμμα οδήγησης γεφυρών, καθώς φροντίζει από μόνος του για τη μεγάλη κρίση που σχετίζεται με τις τοπολογίες της γέφυρας H μέσω του προηγμένου ενσωματωμένου κυκλώματος.

Ο συναρμολογητής χρειάζεται απλώς να συνδέσει μερικές χούφτες εξαρτημάτων εξωτερικά για την επίτευξη ενός πλήρους, λειτουργικού μετατροπέα H-Bridge.

Η απλότητα του σχεδιασμού είναι εμφανής από το παρακάτω διάγραμμα:

Λειτουργία κυκλώματος

Τα pin14 και pin10 είναι τα πτερύγια τάσης τροφοδοσίας υψηλής πλευράς του IC. Οι πυκνωτές 1uF διατηρούν αποτελεσματικά αυτά τα κρίσιμα pinouts μια σκιά υψηλότερη από τις τάσεις αποστράγγισης των αντίστοιχων mosfets, διασφαλίζοντας ότι το δυναμικό πηγής mosfet παραμένει χαμηλότερο από το δυναμικό πύλης για την απαιτούμενη αγωγή των mosfets.

Οι αντιστάσεις της πύλης καταστέλλουν την πιθανότητα αύξησης αποστράγγισης / πηγής αποτρέποντας την ξαφνική αγωγιμότητα των κουνουπιών.

Οι δίοδοι απέναντι από τις αντιστάσεις της πύλης εισάγονται για γρήγορη εκφόρτιση των εσωτερικών πυκνωτών πύλης / αποστράγγισης κατά τη διάρκεια των περιόδων χωρίς αγωγιμότητα για τη διασφάλιση της βέλτιστης απόκρισης από τις συσκευές.

Το IC IRS2453 (1) D διαθέτει επίσης έναν ενσωματωμένο ταλαντωτή, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα απαιτείται εξωτερική σκηνή ταλαντωτή με αυτό το τσιπ.

Μόνο μερικά εξωτερικά παθητικά εξαρτήματα φροντίζουν τη συχνότητα οδήγησης του μετατροπέα.

Τα Rt και Ct μπορούν να υπολογιστούν για τη λήψη των προβλεπόμενων εξόδων συχνότητας 50Hz ή 60 Hz μέσω των mosfets.

Υπολογισμός στοιχείων προσδιορισμού συχνότητας

Ο ακόλουθος τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των τιμών Rt / Ct:

f = 1 / 1,453 x Rt x Ct

όπου Rt είναι στο Ohms και Ct στο Farads.

Δυνατότητα υψηλής τάσης

Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό αυτού του IC είναι η ικανότητά του να χειρίζεται πολύ υψηλές τάσεις έως και 600V καθιστώντας το τέλεια εφαρμόσιμο σε μετατροπείς χωρίς μετασχηματισμό ή συμπαγή κυκλώματα μετατροπέα φερρίτη.

Όπως φαίνεται στο δεδομένο διάγραμμα, εάν εφαρμοστεί εξωτερικά προσβάσιμο 330V DC στις «διορθωμένες γραμμές AC +/-», η διαμόρφωση γίνεται αμέσως μετατροπέας χωρίς μετασχηματιστή όπου οποιοδήποτε προβλεπόμενο φορτίο μπορεί να συνδεθεί απευθείας στα σημεία που επισημαίνονται ως «φορτίο» '.

Εναλλακτικά, εάν είναι συνηθισμένο μετασχηματιστής προς τα κάτω χρησιμοποιείται, η κύρια περιέλιξη μπορεί να συνδεθεί στα σημεία που επισημαίνονται ως «φορτίο». Σε αυτήν την περίπτωση η «+ διορθωμένη γραμμή AC» μπορεί να ενωθεί με τον πείρο # 1 του IC και να τερματίζεται συνήθως στην μπαταρία (+) του μετατροπέα.

Εάν χρησιμοποιείται μια μπαταρία μεγαλύτερη από 15V, η «+ διορθωμένη γραμμή AC» θα πρέπει να συνδεθεί απευθείας με το θετικό της μπαταρίας, ενώ ο πείρος # 1 θα πρέπει να εφαρμοστεί με ρυθμιζόμενη μείωση 12V από την πηγή της μπαταρίας χρησιμοποιώντας IC 7812.

Παρόλο που ο παρακάτω σχεδιασμός φαίνεται πολύ εύκολος στην κατασκευή, η διάταξη απαιτεί ορισμένες αυστηρές οδηγίες, μπορείτε να ανατρέξετε στην ανάρτηση για να διασφαλίσετε σωστά μέτρα προστασίας για προτεινόμενο απλό κύκλωμα μετατροπέα πλήρους γέφυρας.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Συνδέστε τον πείρο SD του IC με τη γραμμή εδάφους, εάν δεν χρησιμοποιείται για τη λειτουργία τερματισμού.

Διάγραμμα κυκλώματος

Απλός μετατροπέας H-Bridge ή Full Bridge χρησιμοποιώντας δύο Half-Bridge IC IR2110

Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει πώς να εφαρμόσετε έναν αποτελεσματικό σχεδιασμό αντιστροφέα τετραγωνικών κυμάτων πλήρους γέφυρας χρησιμοποιώντας μερικά ICs IR2110 μισής γέφυρας.

Τα IC είναι πλήρη προγράμματα οδήγησης μισής γέφυρας εξοπλισμένα με το απαιτούμενο δίκτυο πυκνωτή εκκίνησης για την οδήγηση των υψηλών πλευρών mosfets και μια λειτουργία νεκρού χρόνου για να εξασφαλιστεί 100% ασφάλεια για την αγωγή του mosfet.

Τα IC λειτουργούν εναλλασσόμενα εναλλακτικά τα mosfets Q1 / Q2 και Q3 / Q4, έτσι ώστε σε κάθε περίπτωση όταν το Q1 είναι ON, τα Q2 και Q3 είναι εντελώς εναλλακτικά OF και το αντίστροφο.

Το IC είναι σε θέση να δημιουργήσει την παραπάνω ακριβή εναλλαγή σε απόκριση των χρονισμένων σημάτων στις εισόδους HIN και LIN τους.

Αυτές οι τέσσερις είσοδοι πρέπει να ενεργοποιηθούν για να διασφαλιστεί ότι ανά πάσα στιγμή τα HIN1 και LIN2 είναι ταυτόχρονα ενεργοποιημένα ενώ τα HIN2 και LIN1 είναι απενεργοποιημένα και το αντίστροφο. Αυτό γίνεται με διπλάσιο ρυθμό από τη συχνότητα εξόδου του μετατροπέα. Δηλαδή εάν η έξοδος του μετατροπέα πρέπει να είναι 50Hz, οι είσοδοι HIN / LIN θα πρέπει να ταλαντώνονται με ρυθμό 100Hz και ούτω καθεξής.

Κύκλωμα ταλαντωτών

Αυτό είναι ένα κύκλωμα ταλαντωτή που βελτιστοποιείται για την ενεργοποίηση των εισόδων HIN / LIN του παραπάνω εξηγημένου κυκλώματος μετατροπέα πλήρους γέφυρας.

Ένα μόνο 4049 IC χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της απαιτούμενης συχνότητας και επίσης για την απομόνωση των εναλλασσόμενων τροφοδοτικών εισόδου για τα IC μετατροπέα.

Τα C1 και R1 καθορίζουν τη συχνότητα που απαιτείται για την ταλάντωση των συσκευών μισής γέφυρας και θα μπορούσαν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

f = 1 /1.2RC

Εναλλακτικά, οι τιμές θα μπορούσαν να επιτευχθούν μέσω κάποιας δοκιμής και σφάλματος.

Discrete Full Bridge Inverter με χρήση τρανζίστορ

Μέχρι στιγμής έχουμε μελετήσει τοπολογίες γεφυρών πλήρους γέφυρας χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα IC, ωστόσο το ίδιο θα μπορούσε να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας διακριτά μέρη όπως τρανζίστορ και πυκνωτές και χωρίς να εξαρτάται από IC.

Ένα απλό διάγραμμα μπορεί να δει παρακάτω: