Η ακόλουθη δημοσίευση περιγράφει ένα κύκλωμα μετατροπέα ημιτονοειδούς κύματος τροποποιημένης γέφυρας χρησιμοποιώντας τέσσερα κανάλια n-καναλιών. Ας μάθουμε περισσότερα για τη λειτουργία του κυκλώματος.

Το H-Bridge Concept

Όλοι γνωρίζουμε ότι μεταξύ των διαφορετικών τυπολογιών μετατροπέα, η H-γέφυρα είναι η πιο αποτελεσματική, καθώς δεν απαιτεί τη χρήση μετασχηματιστών κεντρικής βρύσης και επιτρέπει τη χρήση μετασχηματιστών με δύο καλώδια. Τα αποτελέσματα γίνονται ακόμη καλύτερα όταν εμπλέκονται τέσσερα N-channel mosfets.

Με έναν μετασχηματιστή δύο καλωδίων συνδεδεμένο σε μια γέφυρα Η σημαίνει ότι η σχετική περιέλιξη επιτρέπεται να περάσει από τις ταλαντώσεις ώθησης με αντίστροφη κίνηση προς τα εμπρός. Αυτό παρέχει καλύτερη απόδοση καθώς το επιτεύξιμο τρέχον κέρδος γίνεται υψηλότερο από τις συνηθισμένες τοπολογίες τύπου κέντρου βρύσης.

Ωστόσο, τα καλύτερα πράγματα δεν είναι ποτέ εύκολο να ληφθούν ή να εφαρμοστούν. Όταν οι ίδιοι τύποι mosfets εμπλέκονται σε ένα δίκτυο H-bridge, η αποτελεσματική οδήγησή τους γίνεται μεγάλο πρόβλημα. Αυτό οφείλεται κυρίως στα ακόλουθα γεγονότα:

Όπως γνωρίζουμε, μια τοπολογία H-bridge ενσωματώνει τέσσερα mosfets για τις συγκεκριμένες λειτουργίες. Καθώς και οι τέσσερις από αυτούς είναι τύποι καναλιών N, η οδήγηση των άνω mosfets ή των mosfets υψηλής πλευράς γίνεται πρόβλημα.

Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη διάρκεια της αγωγής, τα ανώτερα mosfets αντιμετωπίζουν σχεδόν το ίδιο επίπεδο δυναμικού στον ακροδέκτη πηγής τους με την τάση τροφοδοσίας, λόγω της παρουσίας αντίστασης φορτίου στο τερματικό πηγής.

Αυτό σημαίνει ότι τα ανώτερα mosfets συναντούν παρόμοια επίπεδα τάσης στην πύλη και την πηγή τους κατά τη λειτουργία.

Δεδομένου ότι σύμφωνα με τις προδιαγραφές, η τάση πηγής πρέπει να είναι κοντά στο δυναμικό γείωσης για αποτελεσματική αγωγιμότητα, η κατάσταση εμποδίζει άμεσα το συγκεκριμένο mosfet να διεξαχθεί και ολόκληρες τις στάσεις κυκλώματος.

Για την αποτελεσματική εναλλαγή των άνω mosfets πρέπει να εφαρμόζονται με τάση πύλης τουλάχιστον 6V υψηλότερη από την διαθέσιμη τάση τροφοδοσίας.

Δηλαδή εάν η τάση τροφοδοσίας είναι 12V, θα χρειαζόμαστε τουλάχιστον 18-20V στην πύλη των υψηλών πλευρών mosfets.

Χρήση 4 N-Channel Mosfets για τον μετατροπέα

Το προτεινόμενο κύκλωμα μετατροπέα H-bridge που έχει mosfets 4 καναλιών προσπαθεί να ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα εισάγοντας ένα δίκτυο εκκίνησης υψηλότερης τάσης για τη λειτουργία των mosfets υψηλών πλευρών.

Οι πύλες N1, N2, N3, N4 NOT από το IC 4049 είναι διατεταγμένες ως κύκλωμα διπλασιασμού τάσης, το οποίο παράγει περίπου 20 βολτ από τη διαθέσιμη τροφοδοσία 12V.

Αυτή η τάση εφαρμόζεται στα mosfets υψηλής πλευράς μέσω δύο τρανζίστορ NPN.

Τα mosfets χαμηλής πλευράς λαμβάνουν τάσεις πύλης απευθείας από τις αντίστοιχες πηγές.

Η συχνότητα ταλάντωσης (totem pole) προέρχεται από έναν τυπικό μετρητή IC δεκαετίας, το IC 4017.

Γνωρίζουμε ότι το IC 4017 δημιουργεί ακολουθίες υψηλών εξόδων στις καθορισμένες 10 ακίδες εξόδου. Η λογική αλληλουχίας κλείνει διαδοχικά καθώς μετακινείται από τη μία καρφίτσα στην άλλη.

Εδώ χρησιμοποιούνται και οι 10 έξοδοι έτσι ώστε το IC να μην έχει ποτέ την ευκαιρία να παράγει εσφαλμένη εναλλαγή των ακίδων εξόδου του.

Οι ομάδες τριών εξόδων που τροφοδοτούνται στο mosfets διατηρούν το πλάτος του παλμού σε λογικές διαστάσεις. Η δυνατότητα παρέχει επίσης στον χρήστη τη δυνατότητα τροποποίησης του πλάτους παλμού που τροφοδοτείται στα mosfets.

Μειώνοντας τον αριθμό των εξόδων στα αντίστοιχα mosfets, το πλάτος του παλμού μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά και το αντίστροφο.

Αυτό σημαίνει ότι το RMS μπορεί να τροποποιηθεί εδώ σε ορισμένες εκτάσεις και καθιστά το κύκλωμα μια τροποποιημένη ικανότητα κυκλώματος ημιτονοειδούς κυκλώματος.

Τα ρολόγια στο IC 4017 λαμβάνονται από το ίδιο το δίκτυο ταλαντωτών εκκίνησης.

Η ταλαντούμενη συχνότητα του κυκλώματος εκκίνησης καθορίζεται σκόπιμα στα 1kHz, έτσι ώστε να ισχύει και για την οδήγηση του IC4017, το οποίο τελικά παρέχει περίπου 50 Hz έξοδο στο συνδεδεμένο κύκλωμα μετατροπέα γέφυρας H 4 Ν-καναλιών.

Ο προτεινόμενος σχεδιασμός μπορεί να απλοποιηθεί πολύ όπως δίνεται εδώ:

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

“τι ειναι ελεγκτης φορτισης ”

Ο επόμενος απλός μετατροπέας ημιτονοειδούς πλήρους γέφυρας ή μισής γέφυρας αναπτύχθηκε επίσης από εμένα. Η ιδέα δεν ενσωματώνει 2 κανάλια P και 2 κανάλια mosfets για τη διαμόρφωση H-bridge και εφαρμόζει αποτελεσματικά όλες τις απαραίτητες λειτουργίες άψογα.

IC 4049 pinouts

Πώς διαμορφώνεται το κύκλωμα μετατροπέα σταδιακά

Το κύκλωμα μπορεί βασικά να χωριστεί σε τρία στάδια, δηλαδή. Το στάδιο ταλαντωτή, το στάδιο του οδηγού και το στάδιο εξόδου mosfet πλήρους γέφυρας.

Κοιτώντας το διάγραμμα κυκλωμάτων που εμφανίζεται, η ιδέα μπορεί να εξηγηθεί με τα ακόλουθα σημεία:

Το IC1 που είναι το IC555 είναι ενσύρματο στην τυπική λειτουργία του, και είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία των απαιτούμενων παλμών ή των ταλαντώσεων.

Οι τιμές P1 και C1 καθορίζουν τη συχνότητα και τον κύκλο λειτουργίας των παραγόμενων ταλαντώσεων.

Το IC2 που είναι μετρητής δεκαετίας IC / διαχωριστής IC4017, εκτελεί δύο λειτουργίες: βελτιστοποίηση της κυματομορφής και παροχή ασφαλούς ενεργοποίησης για το στάδιο γεμάτης γέφυρας.

Η παροχή μιας ασφαλούς ενεργοποίησης για τα mosfets είναι η πιο σημαντική λειτουργία που εκτελείται από το IC2. Ας μάθουμε πώς εφαρμόζεται.

Πώς σχεδιάζεται το IC 4017 ώστε να λειτουργεί

Όπως όλοι γνωρίζουμε την έξοδο των ακολουθιών IC4017 σε απόκριση σε κάθε ρολόι ανόδου που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη εισόδου του # 14.

Οι παλμοί από το IC1 ξεκινούν τη διαδικασία αλληλουχίας έτσι ώστε οι παλμοί να πηδούν από τον ένα πείρο στον άλλο με την ακόλουθη σειρά: 3-2-4-7-1. Δηλαδή, σε απόκριση του τροφοδοτούμενου παλμού εισόδου, η έξοδος του IC4017 θα γίνει υψηλή από τον ακροδέκτη # 3 έως τον ακροδέκτη # 1 και ο κύκλος θα επαναληφθεί όσο η είσοδος στον ακροδέκτη # 14 παραμένει.

Μόλις η έξοδος φτάσει στον ακροδέκτη # 1 επαναφέρεται μέσω του ακροδέκτη # 15, έτσι ώστε ο κύκλος να μπορεί να επαναληφθεί από τον ακροδέκτη # 3.

Τη στιγμή που ο πείρος # 3 είναι υψηλός, τίποτα δεν διεξάγεται στην έξοδο.

Τη στιγμή που ο παραπάνω παλμός πηδά στο πείρο # 2 γίνεται υψηλό που ενεργοποιεί το ON T4 (το N-channel mosfet αποκρίνεται στο θετικό σήμα), ταυτόχρονα διεξάγεται επίσης το τρανζίστορ T1, ο συλλέκτης πηγαίνει χαμηλός ο οποίος ταυτόχρονα ενεργοποιεί το ON T5, Το P-channel mosfet αποκρίνεται στο χαμηλό σήμα του συλλέκτη του Τ1.

Με T4 και T5 ON, το ρεύμα περνά από τον θετικό ακροδέκτη μέσω του εμπλεκόμενου μετασχηματιστή που τυλίγει TR1 απέναντι στον ακροδέκτη γείωσης. Αυτό ωθεί το ρεύμα μέσω TR1 προς μία κατεύθυνση (από δεξιά προς αριστερά).

Την επόμενη στιγμή, ο παλμός πηδάει από τον πείρο # 2 στον πείρο # 4, αφού αυτό το πινέλο είναι κενό, για άλλη μια φορά τίποτα δεν συμπεριφέρεται.

Ωστόσο, όταν η ακολουθία πηδά από τον πείρο # 4 στον πείρο # 7, ο Τ2 διεξάγει και επαναλαμβάνει τις λειτουργίες του Τ1 αλλά προς την αντίστροφη κατεύθυνση. Δηλαδή, αυτή τη φορά οι Τ3 και Τ6 διεξάγουν εναλλαγή του ρεύματος σε TR1 προς την αντίθετη κατεύθυνση (από αριστερά προς δεξιά). Ο κύκλος ολοκληρώνει τη λειτουργία της γέφυρας H με επιτυχία.

Τέλος, ο παλμός πηδά από τον παραπάνω ακροδέκτη στον ακροδέκτη # 1 όπου επαναφέρεται ξανά στον πείρο # 3 και ο κύκλος συνεχίζει να επαναλαμβάνεται.

Ο κενός χώρος στην καρφίτσα # 4 είναι ο πιο κρίσιμος, καθώς διατηρεί τα mosfets εντελώς ασφαλή από οποιαδήποτε πιθανή «λήψη» και εξασφαλίζει 100% άψογη λειτουργία της πλήρους γέφυρας, αποφεύγοντας την ανάγκη και τη συμμετοχή πολύπλοκων προγραμμάτων οδήγησης mosfet.

Το κενό pinout βοηθά επίσης στην εφαρμογή της απαιτούμενης τυπικής, ακατέργαστης τροποποιημένης ημιτονοειδούς μορφής, όπως φαίνεται στο διάγραμμα.

Η μεταφορά του παλμού κατά μήκος του IC4017 από τον πείρο # 3 στον πείρο # 1 αποτελεί έναν κύκλο, ο οποίος πρέπει να επαναληφθεί 50 ή 60 φορές για να δημιουργήσει τους απαιτούμενους κύκλους 50 Hz ή 60 Hz στην έξοδο του TR1.

Επομένως, πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των pinouts με 50 δίνει 4 x 50 = 200 Hz. Αυτή είναι η συχνότητα που πρέπει να ρυθμιστεί στην είσοδο του IC2 ή στην έξοδο του IC1.

Η συχνότητα μπορεί να ρυθμιστεί εύκολα με τη βοήθεια του P1.

Ο προτεινόμενος σχεδιασμός κυκλώματος μετατροπέα ημιτονοειδούς πλήρους γέφυρας μπορεί να τροποποιηθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους σύμφωνα με τις μεμονωμένες προτιμήσεις.

Έχει ο λόγος διαστημικού σήματος του IC1 κάποια επίδραση στα χαρακτηριστικά παλμού; .... πράγμα που πρέπει να αναλογιστούμε.