A postagem a seguir descreve um circuito inversor de onda senoidal modificada em ponte H usando quatro mosfets de canal n. Vamos aprender mais sobre o funcionamento do circuito.

O conceito H-Bridge

Todos sabemos que, entre as diferentes tipologias de inversores, a ponte H é a mais eficiente, uma vez que dispensa a utilização de transformadores centrais, e permite a utilização de transformadores com dois fios. Os resultados ficam ainda melhores quando quatro mosfets de canais N estão envolvidos.

Com um transformador de dois fios conectado a uma ponte H significa que o enrolamento associado pode passar pelas oscilações push pull de maneira reversa para a frente. Isso fornece melhor eficiência, pois o ganho de corrente atingível aqui se torna mais alto do que as topologias comuns do tipo de derivação central.

No entanto, coisas melhores nunca são fáceis de obter ou implementar. Quando mosfets de tipo idêntico estão envolvidos em uma rede H-bridge, conduzi-los de forma eficiente se torna um grande problema. É principalmente devido aos seguintes fatos:

Como sabemos, uma topologia de ponte H incorpora quatro mosfets para as operações especificadas. Como todos os quatro são do tipo N-channel, dirigir os mosfets superiores ou os mosfets high side torna-se um problema.

Isso ocorre porque, durante a condução, os mosfets superiores experimentam quase o mesmo nível de potencial em seu terminal de fonte que a tensão de alimentação, devido à presença da resistência de carga no terminal de fonte.

Isso significa que os mosfets superiores encontram níveis de tensão semelhantes em sua porta e fonte durante a operação.

Visto que, de acordo com as especificações, a tensão da fonte deve estar próxima ao potencial de terra para uma condução eficiente, a situação inibe instantaneamente a condução de um mosfet específico e todo o circuito pára.

Para alternar os mosfets superiores com eficiência, eles devem ser aplicados com uma tensão de porta pelo menos 6 V superior à tensão de alimentação disponível.

Ou seja, se a tensão de alimentação for 12 V, precisaríamos de pelo menos 18-20 V na porta dos mosfets do lado alto.

Usando 4 Mosfets N-Channel para o inversor

O circuito inversor de ponte H proposto, com mosfets de 4 n canais, tenta superar esse problema introduzindo uma rede de bootstrap de tensão mais alta para operar os mosfets do lado alto.

As portas N1, N2, N3, N4 NOT do IC 4049 são dispostas como um circuito duplicador de tensão, que gera cerca de 20 volts da fonte de 12V disponível.

Esta tensão é aplicada aos mosfets do lado alto por meio de alguns transistores NPN.

Os mosfets do lado inferior recebem as tensões de porta diretamente das respectivas fontes.

A frequência oscilante (totem pólo) é derivada de um contador de décadas IC padrão, o IC 4017.

Sabemos que o IC 4017 gera altas saídas de sequenciamento em seus 10 pinos de saída especificados. A lógica de sequenciamento fecha subseqüentemente à medida que pula de um pino para o outro.

Aqui, todas as 10 saídas são usadas para que o IC nunca tenha a chance de produzir comutação incorreta de seus pinos de saída.

Os grupos de três saídas alimentadas aos mosfets mantêm a largura do pulso em dimensões razoáveis. O recurso também fornece ao usuário a facilidade de ajustar a largura de pulso que está sendo alimentada para os mosfets.

Ao reduzir o número de saídas para os respectivos mosfets, a largura de pulso pode ser efetivamente reduzida e vice-versa.

Isso significa que o RMS pode ser ajustado aqui em algumas extensões e torna o circuito uma capacidade de circuito de onda senoidal modificada.

Os relógios para o IC 4017 são obtidos da própria rede do oscilador de bootstrap.

A frequência de oscilação do circuito de bootstrapping é intencionalmente fixada em 1kHz, de modo que também se torna aplicável para acionar o IC4017, que em última análise fornece cerca de 50 Hz de saída para o circuito inversor de ponte H de 4 canais N conectado.

O design proposto pode ser muito simplificado conforme apresentado aqui:

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

“o que é um controlador de carga ”

O próximo inversor de onda senoidal modificada em ponte completa ou meia ponte também foi desenvolvido por mim. A ideia não incorpora 2 canais P e 2 mosfets de canal n para a configuração da ponte H e efetivamente implementa todas as funções necessárias na perfeição.

Pinagem IC 4049

Como o circuito do inversor é configurado em termos de estágio

O circuito pode ser basicamente dividido em três fases, viz. O estágio do oscilador, o estágio do driver e o estágio de saída do mosfet em ponte completa.

Olhando para o diagrama de circuito mostrado, a ideia pode ser explicada com os seguintes pontos:

O IC1, que é o IC555, é conectado em seu modo astável padrão e é responsável por gerar os pulsos ou oscilações necessários.

Os valores de P1 e C1 determinam a frequência e o ciclo de trabalho das oscilações geradas.

O IC2, que é um contador / divisor de décadas IC4017, executa duas funções: otimização da forma de onda e fornecimento de um disparo seguro para o estágio de ponte completo.

Fornecer um disparo seguro para os mosfets é a função mais importante que é realizada pelo IC2. Vamos aprender como isso é implementado.

Como o IC 4017 foi projetado para funcionar

Como todos nós sabemos, a saída das sequências do IC4017 em resposta a cada clock de borda ascendente aplicado em seu pino de entrada # 14.

Os pulsos de IC1 iniciam o processo de sequenciamento de forma que os pulsos saltem de um pino para o outro na seguinte ordem: 3-2-4-7-1. Ou seja, em resposta à alimentação de cada pulso de entrada, a saída do IC4017 se tornará alta do pino # 3 para o pino # 1 e o ciclo se repetirá enquanto a entrada no pino # 14 persistir.

Uma vez que a saída atinge o pino 1, ela é reinicializada por meio do pino 15, para que o ciclo possa se repetir a partir do pino 3.

No instante em que o pino 3 está alto, nada conduz na saída.

No momento em que o pulso acima pula para o pino # 2 torna-se alto que liga T4 (o mosfet do canal N responde ao sinal positivo), simultaneamente o transistor T1 também conduz, seu coletor vai baixo que no mesmo instante liga o T5, que sendo um O mosfet do canal P responde ao sinal baixo no coletor de T1.

Com T4 e T5 LIGADOS, a corrente passa do terminal positivo através do enrolamento TR1 do transformador até o terminal de aterramento. Isso empurra a corrente através de TR1 em uma direção (da direita para a esquerda).

No instante seguinte, o pulso salta do pino 2 para o pino 4, uma vez que esta pinagem está em branco, mais uma vez nada conduz.

No entanto, quando a sequência salta do pino 4 para o pino 7, T2 conduz e repete as funções de T1, mas na direção reversa. Ou seja, desta vez, T3 e T6 conduzem alternando a corrente em TR1 na direção oposta (da esquerda para a direita). O ciclo completa o funcionamento da ponte H com sucesso.

Finalmente, o pulso salta do pino acima para o pino # 1, onde é redefinido de volta para o pino # 3 e o ciclo continua se repetindo.

O espaço em branco no pino # 4 é o mais crucial, pois mantém os mosfets totalmente seguros de qualquer possível 'passagem' e garante um funcionamento 100% perfeito de toda a ponte evitando a necessidade e o envolvimento de drivers de mosfet complicados.

A pinagem em branco também ajuda a implementar a forma de onda sinusoidal modificada bruta típica necessária, conforme mostrado no diagrama.

A transferência do pulso através do IC4017 de seu pino # 3 para o pino # 1 constitui um ciclo, que deve ser repetido 50 ou 60 vezes para gerar os ciclos de 50 Hz ou 60 Hz necessários na saída de TR1.

Portanto, multiplicar o número de pinagens por 50 resulta em 4 x 50 = 200 Hz. Esta é a frequência que deve ser ajustada na entrada do IC2 ou na saída do IC1.

A frequência pode ser facilmente ajustada com a ajuda de P1.

O projeto do circuito inversor de onda senoidal modificado de ponte completa proposto pode ser modificado de várias maneiras diferentes de acordo com as preferências individuais.

A proporção do espaço de marcação de IC1 tem algum efeito sobre os recursos de pulso? ... algo a ser considerado.