โพสต์ต่อไปนี้อธิบายถึงวงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ที่ปรับเปลี่ยนด้วยสะพาน H โดยใช้มอสเฟต n-channel สี่ช่อง เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของวงจร

แนวคิด H-Bridge

เราทุกคนรู้ดีว่าในบรรดาประเภทของอินเวอร์เตอร์ที่แตกต่างกันสะพาน H เป็นแบบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงประปากลางและอนุญาตให้ใช้หม้อแปลงที่มีสายไฟสองเส้น ผลลัพธ์จะดียิ่งขึ้นเมื่อมีการเชื่อมต่อมอสเฟ็ท N-channel สี่ช่อง

ด้วยหม้อแปลงสองสายที่เชื่อมต่อกับสะพาน H หมายความว่าขดลวดที่เกี่ยวข้องได้รับอนุญาตให้ผ่านการสั่นของแรงดึงในลักษณะย้อนกลับไปข้างหน้า สิ่งนี้ให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเนื่องจากอัตราขยายปัจจุบันที่สามารถทำได้ที่นี่จะสูงกว่าโทโพโลยีประเภทการแตะกลางธรรมดา

อย่างไรก็ตามสิ่งที่ดีกว่าไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะได้รับหรือนำไปใช้ เมื่อ mosfets ประเภทเดียวกันเกี่ยวข้องกับเครือข่าย H-bridge การขับเคลื่อนอย่างมีประสิทธิภาพจะกลายเป็นปัญหาใหญ่ สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงต่อไปนี้:

ดังที่เราทราบว่าโทโพโลยีแบบสะพาน H ประกอบด้วยมอสเฟ็ตสี่ชุดสำหรับการดำเนินการที่ระบุ เนื่องจากทั้งสี่เป็นประเภท N-channel การขับมอสเฟตด้านบนหรือมอสเฟตด้านสูงจึงกลายเป็นปัญหา

เนื่องจากในระหว่างการนำมอสเฟตด้านบนสัมผัสกับศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วต้นทางเกือบจะเท่ากันกับแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากมีความต้านทานโหลดที่ขั้วต้นทาง

นั่นหมายความว่ามอสเฟ็ทด้านบนเจอระดับแรงดันไฟฟ้าใกล้เคียงกันที่เกตและแหล่งจ่ายขณะใช้งาน

เนื่องจากตามข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดจะต้องใกล้เคียงกับศักยภาพของพื้นดินเพื่อให้สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสถานการณ์จะยับยั้งมอสเฟ็ตเฉพาะจากการดำเนินการและแผงวงจรทั้งหมด

ในการเปลี่ยนมอสเฟ็ทด้านบนอย่างมีประสิทธิภาพต้องใช้กับแรงดันเกตที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่อย่างน้อย 6V

หมายความว่าถ้าแรงดันไฟฟ้าคือ 12V เราจะต้องใช้อย่างน้อย 18-20V ที่ประตูมอสเฟตด้านสูง

ใช้ 4 N-Channel Mosfets สำหรับอินเวอร์เตอร์

วงจรอินเวอร์เตอร์ H-bridge ที่นำเสนอซึ่งมี Mosfets 4 ช่องสัญญาณพยายามที่จะเอาชนะปัญหานี้โดยการแนะนำเครือข่าย bootstrapping แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นสำหรับการใช้งาน mosfets ด้านสูง

N1, N2, N3, N4 ประตูที่ไม่ได้รับจาก IC 4049 จะถูกจัดเรียงเป็นวงจรแรงดันไฟฟ้าสองเท่าซึ่งสร้างได้ประมาณ 20 โวลต์จากแหล่งจ่ายไฟ 12V ที่มีอยู่

แรงดันไฟฟ้านี้ใช้กับมอสเฟตด้านสูงผ่านทรานซิสเตอร์ NPN สองตัว

มอสเฟ็ทด้านต่ำจะรับแรงดันประตูโดยตรงจากแหล่งที่มาที่เกี่ยวข้อง

ความถี่การสั่น (เสาโทเท็ม) ได้มาจาก IC ตัวนับทศวรรษมาตรฐาน IC 4017

เราทราบดีว่า IC 4017 สร้างลำดับเอาต์พุตสูงบนพินเอาต์พุต 10 พินที่ระบุ ลอจิกการจัดลำดับจะปิดลงเล็กน้อยเมื่อกระโดดจากพินหนึ่งไปยังอีกพินหนึ่ง

ที่นี่มีการใช้เอาต์พุตทั้งหมด 10 เอาต์พุตเพื่อให้ IC ไม่ได้รับโอกาสในการเปลี่ยนพินเอาต์พุตที่ไม่ถูกต้อง

กลุ่มของเอาต์พุตสามตัวที่ป้อนเข้ากับ mosfets จะรักษาความกว้างของพัลส์ให้มีขนาดที่เหมาะสม คุณลักษณะนี้ยังช่วยให้ผู้ใช้มีความสะดวกในการปรับความกว้างของพัลส์ที่ถูกป้อนไปยัง mosfets

ด้วยการลดจำนวนเอาต์พุตลงใน mosfets ตามลำดับความกว้างของพัลส์สามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพและในทางกลับกัน

ซึ่งหมายความว่า RMS สามารถปรับแต่งได้ที่นี่กับส่วนขยายบางส่วนและทำให้วงจรมีความสามารถในการปรับเปลี่ยนวงจรคลื่นไซน์

นาฬิกาสำหรับ IC 4017 ถูกนำมาจากเครือข่ายออสซิลเลเตอร์ bootstrapping เอง

ความถี่การสั่นของวงจร bootstrapping ถูกกำหนดไว้ที่ 1kHz โดยเจตนาเพื่อให้สามารถใช้งานได้กับการขับ IC4017 ด้วยซึ่งในที่สุดจะให้เอาต์พุตประมาณ 50 Hz ไปยังวงจรอินเวอร์เตอร์บริดจ์ 4 N-channel H ที่เชื่อมต่อ

การออกแบบที่นำเสนอสามารถทำให้ง่ายขึ้นได้มากตามที่ระบุไว้ที่นี่:

https://homemade-circuits.com/2013/05/full-bridge-1-kva-inverter-circuit.html

“ฉันควรใช้ตัวเก็บประจุแบบใด ”

ฉันได้พัฒนาอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์แบบเต็มสะพานแบบเต็มรูปแบบหรือแบบครึ่งสะพานถัดไป แนวคิดนี้ไม่รวมช่องสัญญาณ 2 P และ 2 n channel mosfets สำหรับการกำหนดค่า H-bridge และใช้งานฟังก์ชันที่จำเป็นทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างไม่มีที่ติ

IC 4049 พิน

วิธีการกำหนดค่าวงจรอินเวอร์เตอร์ตามขั้นตอน

โดยทั่วไปวงจรอาจแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ได้แก่ สเตจออสซิลเลเตอร์สเตจไดรเวอร์และสเตจเอาต์พุตมอสเฟ็ทบริดจ์แบบเต็ม

เมื่อดูแผนภาพวงจรที่แสดงแนวคิดสามารถอธิบายได้ด้วยประเด็นต่อไปนี้:

IC1 ซึ่งเป็น IC555 ต่อสายในโหมด astable มาตรฐานและมีหน้าที่สร้างพัลส์ที่ต้องการหรือการสั่น

ค่าของ P1 และ C1 กำหนดความถี่และรอบการทำงานของการสั่นที่สร้างขึ้น

IC2 ซึ่งเป็นตัวนับ / ตัวแบ่งทศวรรษ IC4017 ทำหน้าที่สองอย่างคือการเพิ่มประสิทธิภาพของรูปคลื่นและให้ทริกเกอร์ที่ปลอดภัยสำหรับสเตจบริดจ์เต็มรูปแบบ

การให้ทริกเกอร์ที่ปลอดภัยสำหรับ mosfets เป็นฟังก์ชันที่สำคัญที่สุดซึ่งดำเนินการโดย IC2 มาเรียนรู้วิธีการใช้งาน

IC 4017 ออกแบบมาให้ใช้งานได้อย่างไร

อย่างที่เราทราบกันดีว่าเอาต์พุตของลำดับ IC4017 เพื่อตอบสนองต่อนาฬิกาขอบที่เพิ่มขึ้นแต่ละอันที่ใช้ที่ขาอินพุต # 14

พัลส์จาก IC1 เริ่มต้นกระบวนการเรียงลำดับเพื่อให้พัลส์กระโดดจากพินหนึ่งไปยังอีกพินหนึ่งตามลำดับต่อไปนี้: 3-2-4-7-1 ความหมายในการตอบสนองต่อพัลส์อินพุตที่ป้อนแต่ละเอาต์พุตของ IC4017 จะสูงจากพิน # 3 ถึงพิน # 1 และวงจรจะทำซ้ำตราบเท่าที่อินพุตที่พิน # 14 ยังคงอยู่

เมื่อเอาต์พุตถึงพิน # 1 มันจะรีเซ็ตผ่านพิน # 15 เพื่อให้วงจรสามารถทำซ้ำกลับจากพิน # 3

ในทันทีที่พิน # 3 อยู่สูงจะไม่มีสิ่งใดดำเนินการที่เอาต์พุต

ในขณะที่พัลส์ข้างต้นกระโดดไปที่พิน # 2 มันจะสูงขึ้นซึ่งจะเปิด T4 (มอสเฟ็ต N-channel ตอบสนองต่อสัญญาณบวก) ทรานซิสเตอร์ T1 ก็ดำเนินการในเวลาเดียวกันตัวสะสมจะอยู่ในระดับต่ำซึ่งในขณะเดียวกันจะเปิด T5 ซึ่งเป็น P-channel mosfet ตอบสนองต่อสัญญาณต่ำที่คอลเลกชันของ T1

ด้วย T4 และ T5 ON กระแสจะไหลจากขั้วบวกผ่านหม้อแปลงที่เกี่ยวข้องซึ่งคดเคี้ยว TR1 ข้ามไปยังขั้วกราวด์ สิ่งนี้จะดันกระแสผ่าน TR1 ในทิศทางเดียว (จากขวาไปซ้าย)

ในช่วงเวลาถัดไปพัลส์จะกระโดดจากพิน # 2 ไปยังพิน # 4 เนื่องจากพินนี้ว่างเปล่าไม่มีอะไรเป็นตัวนำอีกเลย

อย่างไรก็ตามเมื่อลำดับกระโดดจากพิน # 4 ไปยังพิน # 7 T2 จะดำเนินการและทำซ้ำฟังก์ชันของ T1 แต่ในทิศทางกลับกัน นั่นคือคราวนี้ T3 และ T6 ทำการเปลี่ยนกระแสข้าม TR1 ในทิศทางตรงกันข้าม (จากซ้ายไปขวา) วงจรดังกล่าวทำให้การทำงานของสะพาน H เสร็จสมบูรณ์

ในที่สุดพัลส์จะกระโดดจากพินด้านบนไปยังพิน # 1 โดยที่มันจะถูกรีเซ็ตกลับไปที่พิน # 3 และวงจรจะวนซ้ำไปเรื่อย ๆ

พื้นที่ว่างที่พิน # 4 มีความสำคัญที่สุดเนื่องจากช่วยให้ mosfets ปลอดภัยจากการ 'ยิงทะลุ' ที่เป็นไปได้ทั้งหมดและทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานของสะพานเต็มรูปแบบไม่มีที่ติ 100% โดยหลีกเลี่ยงความจำเป็นและการมีส่วนร่วมของไดรเวอร์ mosfet ที่ซับซ้อน

pinout ว่างยังช่วยในการใช้รูปคลื่นไซน์ที่ปรับเปลี่ยนโดยทั่วไปที่จำเป็นดังที่แสดงในแผนภาพ

การถ่ายโอนพัลส์ข้าม IC4017 จากพิน # 3 ไปยังพิน # 1 ถือเป็นหนึ่งรอบซึ่งต้องทำซ้ำ 50 หรือ 60 ครั้งเพื่อสร้างรอบ 50 Hz หรือ 60 Hz ที่ต้องการที่เอาต์พุตของ TR1

ดังนั้นการคูณจำนวนพินด้วย 50 จะให้ 4 x 50 = 200 Hz นี่คือความถี่ที่ต้องตั้งค่าที่อินพุตของ IC2 หรือที่เอาต์พุตของ IC1

อาจกำหนดความถี่ได้อย่างง่ายดายด้วยความช่วยเหลือของ P1

การออกแบบวงจรอินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟแบบแก้ไขแบบเต็มบริดจ์ที่นำเสนออาจมีการปรับเปลี่ยนได้หลายวิธีตามความต้องการของแต่ละบุคคล

อัตราส่วนพื้นที่มาร์คของ IC1 มีผลต่อคุณสมบัติพัลส์หรือไม่ .... สิ่งที่ต้องไตร่ตรอง