Схема инвертора Arduino Full-Bridge (H-Bridge)

Простая, но полезная схема полномостового инвертора Arduino на базе микропроцессора может быть построена путем программирования платы Arduino с помощью SPWM и интеграции нескольких МОП-транзисторов с топологией H-bridge, давайте узнаем подробности ниже:

В одной из наших предыдущих статей мы подробно узнали, как построить простой синусоидальный инвертор Arduino , здесь мы увидим, как тот же проект Arduino может быть применен для создания простой полный мост или схема инвертора H-моста.

Использование P-Channel и N-Channel Mosfet

Для простоты мы будем использовать МОП-транзисторы с P-каналом для МОП-транзисторов с высокой стороной и N-канальные МОП-транзисторы для МОП-транзисторов с низкой стороны, это позволит нам избежать сложной стадии начальной загрузки и обеспечить прямую интеграцию сигнала Arduino с МОП-транзисторами.

Обычно при проектировании используются N-канальные МОП-транзисторы. инверторы на базе полного моста , который обеспечивает наиболее идеальное переключение тока между МОП-транзисторами и нагрузкой и обеспечивает более безопасные условия работы для МОП-транзисторов.

Однако когда комбинация и используются МОП-транзисторы с каналом p и n , риск прострела и другие подобные факторы через MOSFET становятся серьезной проблемой.

При этом, если переходные фазы должным образом защищены с небольшим мертвым временем, переключение, возможно, может быть сделано максимально безопасным, и можно избежать срабатывания МОП-транзисторов.

В этой конструкции я специально использовал вентили NAND триггера Шмидта с использованием IC 4093, который гарантирует, что переключение между двумя каналами будет четким, и на него не будут влиять какие-либо паразитные переходные процессы или слабые помехи сигнала.

Логическая операция ворот N1-N4

Когда вывод 9 - логическая 1, а вывод 8 - логический 0

• Выход N1 равен 0, верхний левый p-MOSFET включен, выход N2 равен 1, нижний правый n-MOSFET включен.
• Выход N3 равен 1, верхний правый p-MOSFET выключен, выход N4 0, нижний левый n-MOSFET выключен.
• Точно такая же последовательность происходит для других диагонально соединенных полевых МОП-транзисторов, когда вывод 9 - это логический 0, а вывод 8 - логическая 1.

Как это устроено

Как показано на приведенном выше рисунке, работу этого полномостового синусоидального инвертора на базе Arduino можно понять с помощью следующих пунктов:

Arduino запрограммирован на генерирование соответствующим образом отформатированных выходов SPWM от контактов №8 и №9.

Пока один из выводов генерирует SPWM, дополнительный вывод находится в низком состоянии.

Соответствующие выходы из вышеупомянутых выводов обрабатываются через логические элементы И-НЕ триггера Шмидта (N1 --- N4) от IC 4093. Все вентили устроены как инверторы с ответом Шмидта и подаются на соответствующие МОП-транзисторы полного драйвера моста. сеть.

В то время как вывод № 9 генерирует SPWM, N1 инвертирует SPWM и гарантирует, что соответствующие МОП-транзисторы высокого уровня реагируют и проводят в соответствии с высокой логикой SPWM, а N2 гарантирует, что N-канальный МОП-транзистор низкого уровня делает то же самое.

В это время контакт № 8 удерживается на логическом нуле (неактивен), что соответствующим образом интерпретируется N3 N4, чтобы гарантировать, что другая пара дополнительных МОП-транзисторов H-моста остается полностью выключенной.

Вышеупомянутые критерии идентично повторяются, когда генерация SPWM переходит на контакт № 8 от контакта № 9, и установленные условия постоянно повторяются через распиновку Arduino и полные мостовые пары mosfet .

Характеристики батареи

Спецификация батареи, выбранная для данной схемы полномостового синусоидального инвертора Arduino, составляет 24 В / 100 Ач, однако для батареи можно выбрать любую другую желаемую спецификацию в соответствии с предпочтениями пользователя.

Характеристики первичного напряжения трансформатора должны быть немного ниже, чем напряжение батареи, чтобы гарантировать, что среднеквадратичное значение SPWM пропорционально создает около 220–240 В на вторичной обмотке трансформатора.

Полный программный код представлен в следующей статье:

Синусоидальный код SPWM

Распиновка 4093 IC

Подробная информация о распиновке IRF540 (IRF9540 также будет иметь такую ​​же конфигурацию распиновки)

Более простая альтернатива полного моста

На рисунке ниже показан альтернативная конструкция Н-образного моста с использованием P- и N-канальных MOSFET, которые не зависят от IC, вместо этого используются обычные BJT в качестве драйверов для изоляции MOSFET.

Альтернативные тактовые сигналы поступают от Плата Arduino , в то время как положительный и отрицательный выходы из приведенной выше схемы поступают на вход постоянного тока Arduino.