Простейшая схема полного моста инвертора

Среди различных существующих топологий инверторов, полная мостовая или H-мостовая топология инвертора считается наиболее эффективной и действенной. Настройка полной мостовой топологии может повлечь за собой слишком большую критичность, однако с появлением интегральных схем с полным мостом они стали одними из простейшие инверторы можно построить.

Что такое топология полного моста

Полный мостовой инвертор, также называемый H-мостовым инвертором, представляет собой наиболее эффективную топологию инвертора, в которой работают двухпроводные трансформаторы для подачи необходимого двухтактного колебательного тока в первичную обмотку. Это позволяет избежать использования 3-проводного трансформатора с ответвлениями с центральным ответвлением, который не очень эффективен из-за того, что у них вдвое больше первичной обмотки, чем у 2-проводного трансформатора.

Эта функция позволяет использовать трансформаторы меньшего размера и одновременно получать больше выходной мощности. Сегодня из-за легкой доступности микросхем мостовых драйверов все стало предельно просто, и создание схемы полного мостового инвертора в домашних условиях превратилось в детскую забаву.

Здесь мы обсуждаем схему полного мостового инвертора с использованием полного моста драйвера IC IRS2453 (1) D от International Rectifiers.

Упомянутая микросхема представляет собой выдающуюся интегральную схему драйвера полного моста, поскольку она в одиночку заботится обо всех основных критических проблемах, связанных с топологиями H-мостов, благодаря своей продвинутой встроенной схеме.

Сборщику просто нужно подключить несколько компонентов извне, чтобы получить полноценный рабочий инвертор с H-мостом.

Простота конструкции очевидна из приведенной ниже схемы:

Схема работы

Выводы 14 и 10 - это выводы плавающего напряжения питания высокой стороны ИС. Конденсаторы емкостью 1 мкФ эффективно удерживают эти важные выводы в тени выше, чем напряжение стока соответствующих МОП-транзисторов, гарантируя, что потенциал истока МОП-транзистора остается ниже, чем потенциал затвора для требуемой проводимости МОП-транзисторов.

Резисторы затвора подавляют возможность перенапряжения стока / истока, предотвращая внезапное замыкание МОП-транзисторов.

Диоды через резисторы затвора вводятся для быстрой разрядки внутренних конденсаторов затвора / стока в периоды отсутствия проводимости для обеспечения оптимального отклика устройств.

Микросхема IRS2453 (1) D также имеет встроенный генератор, что означает, что для этой микросхемы не потребуется каскад внешнего генератора.

Всего пара внешних пассивных компонентов заботится о частоте для управления инвертором.

Rt и Ct могут быть рассчитаны для получения ожидаемых частотных выходов 50 Гц или 60 Гц через МОП-транзисторы.

Расчет компонентов, определяющих частоту

Для расчета значений Rt / Ct можно использовать следующую формулу:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct

где Rt выражается в Омах, а Ct - в Фарадах.

Функция высокого напряжения

Еще одной интересной особенностью этой ИС является ее способность работать с очень высокими напряжениями до 600 В, что делает ее идеально подходящей для бестрансформаторных инверторов или компактных ферритовых инверторных схем.

Как видно на данной диаграмме, если доступное извне напряжение 330 В постоянного тока подается через «выпрямленные линии +/- переменного тока», конфигурация мгновенно превращается в бестрансформаторный инвертор, в котором любая предполагаемая нагрузка может быть подключена непосредственно через точки, отмеченные как «нагрузка. '.

В качестве альтернативы, если обычный понижающий трансформатор первичная обмотка может быть подключена через точки, обозначенные как «нагрузка». В этом случае «выпрямленная линия + AC» может быть соединена с контактом №1 IC и подключена к аккумулятору (+) инвертора.

Если используется батарея с напряжением выше 15 В, «выпрямленная линия + переменного тока» должна быть подключена непосредственно к плюсу батареи, а контакт № 1 должен быть подключен к пониженному регулируемому напряжению 12 В от источника батареи с использованием IC 7812.

Хотя показанный ниже дизайн выглядит слишком простым для создания, макет требует соблюдения некоторых строгих правил, вы можете обратиться к сообщению, чтобы убедиться, что правильные меры защиты для предлагаемой простой схемы полного моста инвертора.

ПРИМЕЧАНИЕ:Пожалуйста, соедините вывод SD IC с линией заземления, если она не используется для операции отключения.

Принципиальная электрическая схема

Простой H-мостовой или полный мостовой инвертор с использованием двух полумостовых ИС IR2110

На приведенной выше схеме показано, как реализовать эффективную конструкцию полномостового инвертора прямоугольной формы с использованием пары полумостовых ИС IR2110.

Микросхемы представляют собой полноценные полумостовые драйверы, оснащенные необходимой сетью загрузочных конденсаторов для управления МОП-транзисторами на стороне высокого напряжения и функцией мертвого времени для обеспечения 100% безопасности для проводимости МОП-транзисторов.

Микросхемы работают путем попеременного переключения МОП-транзисторов Q1 / Q2 и Q3 / Q4 в тандеме, так что в любом случае, когда Q1 включен, Q2 и Q3 полностью переключаются как OF, и наоборот.

Микросхема IC способна производить вышеуказанное точное переключение в ответ на синхронизированные сигналы на их входах HIN и LIN.

Эти четыре входа должны быть активированы, чтобы гарантировать, что в любой момент HIN1 и LIN2 будут включены одновременно, а HIN2 и LIN1 выключены, и наоборот. Это делается с удвоенной скоростью на выходе инвертора. Это означает, что если требуется, чтобы выход инвертора был 50 Гц, входы HIN / LIN должны генерировать колебания с частотой 100 Гц и так далее.

Цепь осциллятора

Это схема генератора, которая оптимизирована для запуска входов HIN / LIN описанной выше схемы полного моста инвертора.

Одна микросхема 4049 используется для выработки необходимой частоты, а также для изоляции переменных входных каналов для микросхем инвертора.

C1 и R1 определяют частоту, необходимую для генерации полумостовых устройств, и могут быть рассчитаны по следующей формуле:

f = 1 /1.2RC

В качестве альтернативы, значения могут быть получены методом проб и ошибок.

Дискретный полный мостовой инвертор с использованием транзистора

До сих пор мы изучали топологии полного мостового инвертора с использованием специализированных ИС, однако то же самое можно было бы построить с использованием дискретных частей, таких как транзисторы и конденсаторы, и независимо от ИС.

Простую схему можно увидеть ниже: