Entre as diferentes topologias de inversores existentes, a topologia de inversor em ponte completa ou ponte H é considerada a mais eficiente e eficaz. Configurar uma topologia de ponte completa pode envolver criticidade demais, no entanto, com o advento de ICs controladores de ponte completa, eles agora se tornaram um dos inversores mais simples pode-se construir.
O que é uma topologia de ponte completa
Um inversor de ponte completa, também chamado de inversor de ponte H, é a topologia de inversor mais eficiente que trabalha com transformadores de dois fios para fornecer a corrente oscilante push-pull necessária para o primário. Isso evita o uso de um transformador com derivação central de 3 fios que não são muito eficientes devido ao dobro da quantidade de enrolamento primário do que um transformador de 2 fios
Este recurso permite o uso de transformadores menores e obter mais saídas de potência ao mesmo tempo. Hoje, devido à fácil disponibilidade de CIs de driver de ponte completa, as coisas se tornaram extremamente simples e fazer um circuito inversor de ponte completo em casa se tornou uma brincadeira de crianças.
Aqui, discutimos um circuito inversor de ponte completa usando o driver de ponte completa IC IRS2453 (1) D da International Rectifiers.
O chip mencionado é um excelente IC driver de ponte completa, já que sozinho cuida de todos os principais aspectos críticos envolvidos com topologias de ponte H por meio de seus avançados circuitos integrados.
O montador simplesmente precisa conectar alguns componentes externamente para obter um inversor H-bridge completo e funcional.
A simplicidade do design é evidente no diagrama mostrado abaixo:
Operação de Circuito
Pin14 e pin10 são as pinagens de tensão de alimentação flutuante do lado alto do IC. Os capacitores de 1uF efetivamente mantêm essas pinagens cruciais um pouco mais altas do que as tensões de drenagem dos mosfets correspondentes, garantindo que o potencial da fonte do mosfet permaneça menor do que o potencial do gate para a condução necessária dos mosfets.
Os resistores de porta suprimem a possibilidade de surto de dreno / fonte, evitando a condução repentina dos mosfets.
Os diodos através dos resistores de porta são introduzidos para rápida descarga dos capacitores de porta / dreno internos durante seus períodos de não condução para garantir uma resposta ideal dos dispositivos.
O IC IRS2453 (1) D também possui um oscilador embutido, o que significa que nenhum estágio de oscilador externo seria necessário com este chip.
Apenas alguns componentes passivos externos cuidam da frequência de acionamento do inversor.
Rt e Ct podem ser calculados para obter as saídas de frequência pretendidas de 50 Hz ou 60 Hz nos mosfets.
Calculando Componentes Determinantes de Freqüência
A seguinte fórmula pode ser usada para calcular os valores de Rt / Ct:
f = 1 / 1,453 x Rt x Ct
onde Rt está em Ohms e Ct em Farads.
Recurso de alta tensão
Outra característica interessante deste IC é sua capacidade de lidar com tensões muito altas de até 600 V, tornando-o perfeitamente aplicável para inversores transformados ou circuitos inversores compactos de ferrite.
Como pode ser visto no diagrama fornecido, se um 330 V DC externamente acessível for aplicado através das 'linhas retificadas +/- AC', a configuração instantaneamente se torna um inversor sem transformador em que qualquer carga pretendida pode ser conectada diretamente através dos pontos marcados como 'carga '.
Alternativamente, se um comum transformador abaixador é usado, o enrolamento primário pode ser conectado através dos pontos marcados como 'carga'. Neste caso, a 'linha retificada + AC' pode ser conectada ao pino nº 1 do IC e terminada normalmente na bateria (+) do inversor.
Se uma bateria com mais de 15 V for usada, a 'linha retificada + CA' deve ser conectada diretamente com o positivo da bateria, enquanto o pino nº 1 deve ser aplicado com um regulado de 12 V reduzido da fonte de bateria usando IC 7812.
Embora o design mostrado abaixo pareça muito fácil de construir, o layout requer que algumas diretrizes rígidas sejam seguidas, você pode consultar a postagem para garantir medidas de proteção corretas para o circuito inversor de ponte completa simples proposto.
NOTA:Una o pino SD do IC com a linha de aterramento, se não for usado para a operação de desligamento.
Diagrama de circuito
Inversor H-Bridge ou Full Bridge simples usando dois Half-Bridge IC IR2110
O diagrama acima mostra como implementar um projeto de inversor de onda quadrada de ponte completa eficaz usando um par de CIs de meia ponte IR2110.
Os ICs são drivers de meia ponte completos equipados com a rede de capacitores de bootstraping necessária para acionar os mosfets do lado alto e um recurso de tempo morto para garantir 100% de segurança para a condução dos mosfets.
Os ICs funcionam alternadamente comutando os mosfets Q1 / Q2 e Q3 / Q4 em tandem, de modo que em qualquer ocasião quando Q1 está LIGADO, Q2 e Q3 são completamente comutados OF e vice-versa.
O IC é capaz de criar a comutação precisa acima em resposta aos sinais temporizados em suas entradas HIN e LIN.
Essas quatro entradas precisam ser acionadas para garantir que a qualquer instante HIN1 e LIN2 sejam LIGADOS simultaneamente, enquanto HIN2 e LIN1 sejam DESLIGADOS, e vice-versa. Isso é feito com o dobro da taxa de saída do inversor. Ou seja, se a saída do inversor deve ser 50 Hz, as entradas HIN / LIN devem ser osciladas na taxa de 100 Hz e assim por diante.
Circuito Oscilador
Este é um circuito oscilador que é otimizado para disparar as entradas HIN / LIN do circuito inversor de ponte completa explicado acima.
Um único 4049 IC é usado para gerar a frequência necessária e também para isolar as alimentações de entrada alternadas para os ICs do inversor.
C1 e R1 determinam a frequência necessária para oscilar os dispositivos de meia ponte e podem ser calculados usando a seguinte fórmula:
f = 1 / 1,2 RC
Alternativamente, os valores podem ser alcançados por meio de tentativa e erro.
Inversor de ponte completa discreto usando transistor
Até agora nós estudamos topologias de inversores full bridge usando CIs especializados, porém o mesmo poderia ser construído usando partes discretas como transistores e capacitores, e sem depender de CIs.
Um diagrama simples pode ser visto abaixo:
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