一个简单而有用的基于微处理器的arduino全桥逆变器电路可以通过使用spwm对arduino板进行编程,并通过在h桥拓扑中集成一些mosfet来构建。
在我们之前的一篇文章中,我们全面学习了如何构建简单的arduino正弦波逆变器,在这里我们将看到如何将相同的arduino项目应用于构建简单的全桥或h桥逆变器电路。
使用 p 沟道和 n 沟道 mosfet
为了简单起见,我们将使用 p 沟道 mosfet 用于高端 mosfet,将 n 沟道 mosfet 用于低侧
mosfet,这将使我们能够避免复杂的自举级,并实现 arduino 信号与 mosfet 的直接集成。
在设计基于全桥的逆变器时,通常采用n沟道mosfet,这确保了mosfet和负载之间最理想的电流切换,并确保mosfet更安全的工作条件。
然而,当使用 p 和 n 沟道 mosfet 的组合时,mosfet 上的击穿风险和其他类似因素成为一个严重的问题。
话虽如此,如果过渡阶段得到适当的保护,死区时间很短,则可以使开关尽可能安全,并且可以避免mosfet的吹扫。
在此设计中,我专门使用了使用ic 4093的施密特触发nand门,以确保两个通道之间的开关清晰,并且不受任何类型的杂散瞬变或低信号干扰的影响。
栅极 n1-n4 逻辑操作
当引脚 9 是逻辑 1,引脚 8 是逻辑 0 时
n1 输出为 0,左上角 p-mosfet 导通,n2 输出为 1,右下角 n-mosfet 导通。
n3 输出为 1,右上方 p-mosfet 关闭,n4 输出为 0,左下角 n-mosfet 关闭。
其他对角线连接的mosfet发生完全相同的顺序,当引脚9为逻辑0,引脚8为逻辑1时
工作原理
如上图所示,借助以下几点可以理解这款基于arduino的全桥正弦波逆变器的工作情况:
arduino 被编程为从引脚 #8 和引脚 #9 生成适当格式的 spwm 输出。
当其中一个引脚生成 spwm 时,互补引脚保持低电平。
上述引脚排列的相应输出通过ic
1的施密特触发nand栅极(n4---n4093)进行处理。栅极全部布置为具有施密特响应的逆变器,并馈送到全桥驱动器网络的相关mosfet。
当引脚#9产生spwm时,n1反相spwm,并确保相关的高端mosfet响应并传导spwm的高逻辑,n2确保低侧n沟道mosfet也这样做。
在此期间,引脚#8保持在逻辑零(非活动),由n3 n4适当解释,以确保h桥的另一对互补mosfet保持完全关断。
当spwm生成从引脚#8过渡到引脚#9时,上述标准相同重复,并且设置的条件在arduino引脚排列和全桥mosfet对上连续重复。
电池规格
为给定的arduino全桥正弦波逆变器电路选择的电池规格为24v / 100ah,但是可以根据用户偏好为电池选择任何其他所需的规格。
转换器初级电压规格应略低于电池电压,以确保spwm rms在变压器的次级按比例产生约220v至240v。
4093 ic 引脚排列
irf540 引脚排列详细信息(irf9540 也将具有相同的引脚排列配置)
更简单的全桥替代方案
下图显示了使用 p 和 n 沟道 mosfet 的替代 h 桥设计,该设计不依赖于 ic,而是使用普通 bjt 作为隔离 mosfet
的驱动器。
交替时钟信号由 arduino 板提供,而上述电路的正输出和负输出则提供给 arduino dc 输入。
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