Um circuito inversor de ponte completa Arduino simples, mas útil, baseado em microprocessador, pode ser construído programando uma placa Arduino com SPWM e integrando alguns mosfets com a topologia de ponte H, vamos aprender os detalhes abaixo:
Em um de nossos artigos anteriores, aprendemos de forma abrangente como construir um inversor de onda senoidal Arduino simples , aqui veremos como o mesmo projeto Arduino pode ser aplicado para construir um ponte completa simples ou um circuito inversor H-bridge.
Usando Mosfets P-Channel e N-Channel
Para manter as coisas simples, usaremos os mosfets do canal P para os mosfets do lado alto e mosfets do canal N para os mosfets do lado baixo, isso nos permitirá evitar o estágio de bootstrap complexo e permitir a integração direta do sinal do Arduino com os mosfets.
Normalmente, mosfets de canal N são empregados durante o projeto inversores baseados em ponte completa , que garante a comutação de corrente ideal entre os mosfets e a carga, e garante condições de trabalho muito mais seguras para os mosfets.
No entanto, quando uma combinação de e mosfets de canal p e n são usados , o risco de um tiro e outros fatores semelhantes entre os mosfets torna-se um problema sério.
Dito isso, se as fases de transição forem devidamente protegidas com um pequeno tempo morto, a comutação pode talvez ser feita o mais segura possível e a explosão dos mosfets pode ser evitada.
Neste projeto, usei especificamente portas NAND de gatilho Schmidt usando IC 4093, o que garante que a comutação entre os dois canais seja nítida e não seja afetada por nenhum tipo de transientes espúrios ou baixa perturbação de sinal.
Operação lógica Gates N1-N4
Quando o pino 9 é lógico 1 e o pino 8 é lógico 0
- A saída N1 é 0, o p-MOSFET superior esquerdo está ativado, a saída N2 é 1, o n-MOSFET inferior direito está ativado.
- A saída N3 é 1, o p-MOSFET superior direito está desligado, a saída N4 é 0, o n-MOSFET inferior esquerdo está desligado.
- A mesma sequência acontece exatamente para os outros MOSFETs conectados diagonalmente, quando o pino 9 é lógico 0 e o pino 8 é lógico 1
Como funciona
Conforme mostrado na figura acima, o funcionamento deste inversor de onda senoidal de ponte completa baseado em Arduino pode ser compreendido com a ajuda dos seguintes pontos:
O Arduino é programado para gerar saídas SPWM formatadas apropriadamente do pino nº 8 e pino nº 9.
Enquanto um dos pinos está gerando os SPWMs, o pino complementar é mantido baixo.
As respectivas saídas das pinagens mencionadas acima são processadas através de portas NAND de gatilho Schmidt (N1 --- N4) do IC 4093. As portas são todas arranjadas como inversores com uma resposta Schmidt e alimentadas para os mosfets relevantes do driver de ponte completa rede.
Enquanto o pino # 9 gera os SPWMs, N1 inverte os SPWMs e garante que os mosfets do lado alto relevantes respondam e conduzam às lógicas altas do SPWM, e o N2 garante que o mosfet do canal N do lado baixo faça o mesmo.
Durante este tempo o pino # 8 é mantido em zero lógico (inativo), que é interpretado apropriadamente por N3 N4 para garantir que o outro par de mosfet complementar da ponte H permaneça completamente desligado.
O critério acima é repetido de forma idêntica quando a geração SPWM transita para o pino # 8 do pino # 9, e as condições definidas são continuamente repetidas nas pinagens do Arduino e no pares mosfet de ponte completa .
Especificações da bateria
A especificação da bateria selecionada para o circuito inversor de onda senoidal de ponte completa do Arduino fornecido é 24V / 100Ah, no entanto, qualquer outra especificação desejada pode ser selecionada para a bateria de acordo com a preferência do usuário.
As especificações de tensão primária do transformador devem ser ligeiramente inferiores à tensão da bateria para garantir que o SPWM RMS crie proporcionalmente cerca de 220 V a 240 V no secundário do transformador.
Todo o código do programa é fornecido no seguinte artigo:
4093 pinagens IC
Detalhe de pinagem IRF540 (IRF9540 também terá a mesma configuração de pinagem)
Uma alternativa mais fácil de ponte completa
A figura abaixo mostra um projeto alternativo de ponte H usando MOSFETs de canal P e N, que não depende de ICs, em vez disso usa BJTs comuns como drivers para isolar os MOSFETs.
Os sinais de relógio alternativos são fornecidos pelo Placa Arduino , enquanto as saídas positivas e negativas do circuito acima são fornecidas para a entrada DC do Arduino.
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