Circuit onduleur Arduino Full-Bridge (H-Bridge)

Un circuit onduleur à pont complet Arduino basé sur un microprocesseur simple mais utile peut être construit en programmant une carte Arduino avec SPWM et en intégrant quelques mosfets avec une topologie en pont en H, apprenons les détails ci-dessous:

Dans l'un de nos articles précédents, nous avons appris en détail comment créer un onduleur sinusoïdal simple Arduino , nous verrons ici comment le même projet Arduino pourrait être appliqué pour la construction d'un pont complet simple ou un circuit inverseur à pont en H.

Utilisation des mosfets P-Channel et N-Channel

Pour simplifier les choses, nous utiliserons les mosfets à canal P pour les mosfets de haut côté et les mosfets à canal N pour les mosfets de côté bas, cela nous permettra d'éviter l'étape de bootstrap complexe et de permettre l'intégration directe du signal Arduino avec les mosfets.

Les mosfets à canal N sont généralement utilisés lors de la conception onduleurs à pont complet , ce qui garantit la commutation de courant la plus idéale entre les mosfets et la charge, et garantit des conditions de travail beaucoup plus sûres pour les mosfets.

Cependant, lorsqu'une combinaison de et Les mosfets à canal p et n sont utilisés , le risque d'une fusillade et d'autres facteurs similaires dans les mosfets devient un problème sérieux.

Cela dit, si les phases de transition sont correctement sauvegardées avec un petit temps mort, la commutation peut peut-être être rendue aussi sûre que possible et le soufflage des mosfets pourrait être évité.

Dans cette conception, j'ai spécifiquement utilisé des portes NAND de déclenchement de Schmidt utilisant IC 4093 qui garantit que la commutation entre les deux canaux est nette et qu'elle n'est affectée par aucun type de transitoires parasites ou de faible perturbation du signal.

Fonctionnement logique des portes N1-N4

Lorsque la broche 9 est la logique 1 et la broche 8 est la logique 0

• La sortie N1 est 0, le p-MOSFET supérieur gauche est activé, la sortie N2 est 1, le n-MOSFET inférieur droit est activé.
• La sortie N3 est 1, le p-MOSFET supérieur droit est désactivé, la sortie N4 0, le n-MOSFET inférieur gauche est désactivé.
• La même séquence se produit pour les autres MOSFET connectés en diagonale, lorsque la broche 9 est la logique 0 et la broche 8 est la logique 1

Comment ça fonctionne

Comme le montre la figure ci-dessus, le fonctionnement de cet onduleur sinusoïdal à pont complet basé sur Arduino peut être compris à l'aide des points suivants:

L'Arduino est programmé pour générer des sorties SPWM correctement formatées à partir des broches 8 et 9.

Pendant que l'une des broches génère les SPWM, la broche complémentaire est maintenue basse.

Les sorties respectives des broches mentionnées ci-dessus sont traitées via les portes NAND de déclenchement Schmidt (N1 --- N4) de l'IC 4093. Les portes sont toutes agencées comme des onduleurs avec une réponse de Schmidt, et alimentées aux mosfets concernés du pilote de pont complet réseau.

Alors que la broche n ° 9 génère les SPWM, N1 inverse les SPWM et s'assure que les mosfets côté haut concernés répondent et se conduisent aux logiques élevées du SPWM, et N2 garantit que le mosfet à canal N côté bas fait de même.

Pendant ce temps, la broche n ° 8 est maintenue à zéro logique (inactif), ce qui est interprété de manière appropriée par N3 N4 pour garantir que l'autre paire de mosfet complémentaire du pont en H reste complètement désactivée.

Les critères ci-dessus sont répétés de manière identique lorsque la génération SPWM transite vers la broche n ° 8 à partir de la broche n ° 9, et les conditions définies sont répétées en continu sur les broches Arduino paires de mosfet pont complet .

Spécifications de la batterie

La spécification de batterie sélectionnée pour le circuit onduleur à onde sinusoïdale à pont complet Arduino est 24V / 100Ah, mais toute autre spécification souhaitée peut être sélectionnée pour la batterie selon les préférences de l'utilisateur.

Les spécifications de tension primaire du transformateur doivent être légèrement inférieures à la tension de la batterie pour garantir que le SPWM RMS crée proportionnellement environ 220V à 240V au secondaire du transformateur.

Le code de programme complet est fourni dans l'article suivant:

Code SPWM Sinewave

4093 broches IC

Détail du brochage de l'IRF540 (l'IRF9540 aura également la même configuration de brochage)

Une alternative plus simple à pont complet

La figure ci-dessous montre un conception alternative du pont en H en utilisant des MOSFET à canal P et N, qui ne dépendent pas des CI, utilise à la place des BJT ordinaires comme pilotes pour isoler les MOSFET.

Les signaux d'horloge alternatifs sont fournis par le Carte Arduino , tandis que les sorties positives et négatives du circuit ci-dessus sont fournies à l'entrée Arduino DC.