MOSFET-i kehadioodide kasutamine inverterites aku laadimiseks

Selles postituses püüame mõista, kuidas saaks MOSFET-ide sisemisi kehadioode kasutada aku laadimise võimaldamiseks sama trafo kaudu, mida kasutatakse invertertrafona.

Selles artiklis uurime täieliku silla muunduri kontseptsiooni ja õpime, kuidas selle 4 MOSFET-i sisseehitatud dioode saaks rakendada lisatud aku laadimiseks.

Mis on täissild või H-silla inverter

Mõnes minu varasemas postituses oleme arutanud täissilla inverterahelad ja nende tööpõhimõtte osas.

Nagu ülaltoodud pildil näidatud, on meil täissildiga inverteris väljundkoormusega ühendatud 4 MOSFET-i komplekt. Diagonaalselt ühendatud MOSFET-paarid lülitatakse vaheldumisi läbi välise ostsillaator , mis põhjustab aku sisendvoolu muutumise koormuse vahelduvvooluks või vahelduvvooluks.

Koormus on tavaliselt a kujul trafo , mille madalpinge primaar on kavandatud alalisvoolu-vahelduvvoolu inversiooni jaoks ühendatud MOSFET-sillaga.

Tavaliselt 4 N-kanaliga MOSFET H-silla baasil põhinevat topoloogiat kasutatakse täissildiga inverterites, kuna see topoloogia tagab kompaktsuse ja väljundvõimsuse suhte osas kõige tõhusama töö.

Kuigi 4 N kanaliga inverterite kasutamine sõltub spetsialiseerumisest juhi IC-d koos bootstrapping , kuid tõhusus kaalub üles keerukuse, mistõttu neid tüüpe kasutatakse rahva seas kõigis kaasaegsetes täissilla inverterid .

MOSFETi sisemiste kehadioodide eesmärk

Peamiselt tutvustatakse peaaegu kõigi tänapäevaste MOSFETide sisemisi kehadioode seadme kaitsmiseks ühendatud EMF-i tagasikäikudest induktiivne koormus nagu trafo, mootor, solenoid jne.

Kui induktiivkoormus lülitatakse MOSFET-äravoolu kaudu sisse, salvestub elektrienergia kohe koorma sisse ja järgmisel hetkel kui MOSFET lülitub välja , lükatakse see salvestatud EMF tagasi vastupidises polaarsuses MOSFET-i allikast äravooluks, põhjustades MOSFET-ile püsivaid kahjustusi.

Sisemise keredioodi olemasolu seadme äravoolu / allika kohal takistab ohtu, võimaldades sellel tagumisel emf-otsal läbi dioodi otsetee, kaitstes seega MOSFET-i võimaliku purunemise eest.

MOSFET-i kehadioodide kasutamine inverteraku laadimiseks

Me teame, et inverter on ilma akuta poolik ja inverteri aku nõuab paratamatult sagedast laadimist, et hoida inverteri väljundit täiendavalt ja ooterežiimis.

Aku laadimiseks on aga vaja trafot, mis peab olema kõrge võimsusega, et tagada optimaalne jõud aku vool .

Täiendava trafo kasutamine koos invertertrafoga võib olla üsna mahukas ja kulukas. Seetõttu leida tehnika, milles laadimiseks kasutatakse sama invertertrafot aku tundub äärmiselt kasulik.

Sisemiste kehadioodide olemasolu MOSFETides võimaldab õnneks trafot ümber lülitada muunduri režiimis ja ka akulaadija režiimis mõne lihtsa relee vahetused järjestused.

Põhikontseptsioon

Alloleval diagrammil näeme, et iga MOSFET-iga on kaasas sisemine kehadiood, mis on ühendatud kogu äravoolu / allika tihvtidega.

Dioodi anood on ühendatud allika tihvtiga, samal ajal kui katoodi tihvt on seotud seadme äravoolutihvtiga. Samuti näeme, et kuna MOSFET-id on konfigureeritud sildvõrgus, konfigureeritakse dioodid ka põhivõrgus täissilla alaldi võrgu formaat.

Kasutatakse paari releed, mis rakendavad mõnda kiire üleminek võrgu vahelduvvoolu jaoks aku laadimiseks MOSFET-i keredioodide kaudu.

Seda silla alaldi MOSFET-sisedioodide võrgu moodustamine muudab ühe trafo kasutamise invertertrafona ja laadijatrafona tegelikult väga lihtsaks.

Praegune voolu suund läbi MOSFET-i kehadioodide

Järgmisel pildil on näidatud voolu suund läbi kehadioodide trafo vahelduvvoolu alaldamiseks alalisvoolu laadimispingele

Vahelduvvooluallika korral muudavad trafo juhtmed polaarsust vaheldumisi. Nagu vasakpoolsel pildil näidatud, eeldades, et START on positiivne juhe, näitavad oranžid nooled voolu voolu mustrit D1, aku, D3 kaudu ja tagasi finišisse või trafo negatiivsesse traati.

Järgmise vahelduvvoolutsükli korral pöördub polaarsus ümber ja vool liigub siniste nooltega näidatud kehadioodi D4, aku, D2 kaudu ja tagasi FINISHi või trafo mähise negatiivsesse otsa. See kordub kordamööda, muutes nii vahelduvvoolutsüklid alalisvooluks kui ka akut laadides.

Kuna aga süsteemis osalevad ka MOSFETid, tuleb olla äärmiselt ettevaatlik tagamaks, et need seadmed protsessis ei kahjustaks, ja see nõuab inverteri / laadija täiuslikku vahetamist.

Praktiline disain

Järgmine diagramm näitab praktilist ülesehitust, mis on loodud MOSFET-i kehadioodide rakendamiseks alaldi jaoks inverteri aku laadimine , relee ümberlülititega.

MOSFETide 100% ohutuse tagamiseks laadimisrežiimis ja kehadioodide kasutamisel koos trafo vahelduvvooluga peavad MOSFETi väravad olema maapotentsiaalis ja toiteallikast täielikult eraldatud.

Selleks rakendame kahte asja, ühendame kõigi MOSFET-ide värava / allika tihvtidega 1 k takistid ja ajami IC Vcc-toiteliiniga järjestikku eraldatud relee.

Katkestusrelee on SPDT relee kontakt, mille N / C kontaktid on järjestikku ühendatud juhi IC toiteallikaga. Vahelduvvoolu puudumisel jäävad N / C kontaktid aktiivseks, võimaldades aku toitel jõuda draiveri MOSFETide toiteks.

Kui vooluvõrk on saadaval, on see relee vahetub üle N / O kontaktidele, mis katkestavad toiteallikast IC Vcc, tagades seeläbi MOSFETide täieliku katkemise positiivsest draivist.

Näeme veel ühte komplekti relee kontaktid ühendatud trafo 220 V võrgupoolega. See mähis moodustab muunduri väljundi 220V. Mähiseotsad on ühendatud DPDT relee postidega, mille N / O ja N / C kontaktid on konfigureeritud vastavalt võrguvõrgu sisendile AC ja koormusele.

Toitevõrgu vahelduvvoolu puudumisel töötab süsteem inverterrežiimis ja väljundvõimsus tarnitakse koormusele DPDT N / C kontaktide kaudu.

Vahelduvvõrgu sisendi juuresolekul aktiveerub relee N / O kontaktidele, võimaldades võrgu vahelduvvoolul trafo 220 V külge. See annab omakorda pinge trafo inverterpoolele ja voolu lastakse läbi ühendatud aku laadimiseks läbi MOSFET-ide kehadioodide.

Enne kui DPDT relee saab aktiveeruda, peaks SPDT relee katkestama draiveri IC Vcc toiteallikast. See väike viivitus SPDT relee ja DPDT relee vahel peab olema tagatud, et tagada 100-protsendiline ohutus MOSFET-idele ja helisignaalidele. muunduri / laadimisrežiim kehadioodide kaudu.

Relee vahetamise toimingud

Nagu ülalpool soovitatud, peaks Vcc-poolne SPDT-relee kontakt aktiveeruma trafo poolel mõni millisekund enne DPDT-relee. Kui aga võrgusisene nurjub, peavad mõlemad releed peaaegu korraga välja lülituma. Neid tingimusi saab rakendada järgmise vooluringi abil.

Siin omandatakse relee mähise alalisvoolu toiteallikas standardist Vahelduvvoolu ja alalisvoolu adapter , ühendatud vooluvõrku.

See tähendab, et kui võrgu vahelduvvool on saadaval, lülitab AC / DC adapter releed sisse. Otse alalisvooluallikaga ühendatud SPDT relee aktiveerub kiiresti, enne kui DPDT relee saab. DPDT relee aktiveerub mõni millisekund hiljem, 10 oomi ja 470 uF kondensaatori olemasolu tõttu. See tagab, et MOSFET-draiveri IC keelatakse enne, kui trafo suudab reageerida võrgu vahelduvvoolu sisendile selle 220 V küljel.

Kui vooluvõrk ebaõnnestub, lülituvad mõlemad releed peaaegu korraga välja, kuna 470uF kondensaator ei mõjuta nüüd DPDT-d seeria vastupidise kallutatud dioodi tõttu.

See lõpetab meie selgituse MOSFET-i kehadioodide kasutamisest inverteri aku laadimiseks ühe ühise trafo kaudu. Loodetavasti võimaldab see idee paljudel harrastajatel ehitada odavaid ja kompaktseid automaatseid invertereid koos sisseehitatud akulaadijatega, kasutades ühte ühist trafot.