Einfachste Vollbrücken-Wechselrichterschaltung

Unter den verschiedenen vorhandenen Wechselrichtertopologien wird die Vollbrücken- oder die H-Brücken-Wechselrichtertopologie als die effizienteste und effektivste angesehen. Das Konfigurieren einer Vollbrückentopologie kann zu viele Kritikpunkte mit sich bringen. Mit dem Aufkommen von Vollbrückentreiber-ICs sind diese jedoch zu einem der wichtigsten geworden einfachste Wechselrichter man kann bauen.

Was ist eine Vollbrückentopologie?

Ein Vollbrückenwechselrichter, auch H-Brückenwechselrichter genannt, ist die effizienteste Wechselrichtertopologie, bei der zwei Drahttransformatoren arbeiten, um den erforderlichen oszillierenden Gegentaktstrom in die Primärwicklung zu liefern. Dies vermeidet die Verwendung eines 3-Draht-Transformators mit Mittelabgriff, der aufgrund seiner doppelten Primärwicklungsmenge nicht sehr effizient ist als ein 2-Draht-Transformator

Diese Funktion ermöglicht die Verwendung kleinerer Transformatoren und die gleichzeitige Erzielung von mehr Ausgangsleistungen. Aufgrund der einfachen Verfügbarkeit von Vollbrückentreiber-ICs sind die Dinge heutzutage äußerst einfach geworden, und die Herstellung einer Vollbrücken-Wechselrichterschaltung zu Hause ist zu einem Kinderspiel geworden.

Hier diskutieren wir eine Vollbrücken-Wechselrichterschaltung unter Verwendung des Vollbrückentreibers IC IRS2453 (1) D von International Rectifiers.

Der erwähnte Chip ist ein hervorragender Vollbrückentreiber-IC, da er im Alleingang alle wichtigen Kritikpunkte bei H-Brückentopologien durch seine fortschrittliche eingebaute Schaltung berücksichtigt.

Der Monteur muss lediglich einige wenige Komponenten extern anschließen, um einen vollwertigen, funktionierenden H-Brücken-Wechselrichter zu erhalten.

Die Einfachheit des Designs ist aus dem folgenden Diagramm ersichtlich:

Schaltungsbetrieb

Pin14 und Pin10 sind die hochseitigen schwebenden Versorgungsspannungsbelegungen des IC. Die 1uF-Kondensatoren halten diese entscheidenden Pinbelegungen effektiv einen Schatten höher als die Drain-Spannungen der entsprechenden Mosfets, wodurch sichergestellt wird, dass das Mosfet-Source-Potential für die erforderliche Leitung der Mosfets niedriger als das Gate-Potential bleibt.

Die Gate-Widerstände unterdrücken die Möglichkeit von Drain / Source-Überspannungen, indem sie eine plötzliche Leitung der Mosfets verhindern.

Die Dioden über den Gate-Widerständen werden eingeführt, um die internen Gate / Drain-Kondensatoren während ihrer Nichtleitungsperioden schnell zu entladen und eine optimale Reaktion der Bauelemente sicherzustellen.

Der IC IRS2453 (1) D ist auch mit einem eingebauten Oszillator ausgestattet, sodass mit diesem Chip keine externe Oszillatorstufe erforderlich wäre.

Nur ein paar externe passive Komponenten kümmern sich um die Frequenz für den Antrieb des Wechselrichters.

Rt und Ct können berechnet werden, um die beabsichtigten 50-Hz- oder 60-Hz-Frequenzausgänge über die Mosfets zu erhalten.

Berechnung der frequenzbestimmenden Komponenten

Die folgende Formel kann zur Berechnung der Werte von Rt / Ct verwendet werden:

f = 1 / 1,453 x Rt x Ct

wo Rt in Ohm und Ct in Farad ist.

Hochspannungsfunktion

Ein weiteres interessantes Merkmal dieses IC ist seine Fähigkeit, sehr hohe Spannungen bis zu 600 V zu verarbeiten, was ihn perfekt für transformierlose Wechselrichter oder kompakte Ferrit-Wechselrichterschaltungen geeignet macht.

Wie in dem gegebenen Diagramm zu sehen ist, wird die Konfiguration sofort zu einem transformatorlosen Wechselrichter, bei dem jede beabsichtigte Last direkt über die als 'Last' gekennzeichneten Punkte angeschlossen werden kann, wenn ein extern zugänglicher 330-V-Gleichstrom über die gleichgerichteten +/- Wechselstromleitungen angelegt wird '.

Alternativ wenn ein gewöhnlicher Abwärtstransformator verwendet wird, kann die Primärwicklung über die als 'Last' gekennzeichneten Punkte angeschlossen werden. In diesem Fall kann die gleichgerichtete + AC-Leitung mit Pin 1 des IC verbunden und gemeinsam mit der Batterie (+) des Wechselrichters abgeschlossen werden.

Wenn eine Batterie mit mehr als 15 V verwendet wird, sollte die gleichgerichtete + AC-Leitung direkt mit dem Pluspol der Batterie verbunden werden, während Pin 1 mit einem abgesenkten geregelten 12 V von der Batteriequelle unter Verwendung des IC 7812 angelegt werden sollte.

Obwohl das unten gezeigte Design zu einfach zu konstruieren aussieht, müssen für das Layout einige strenge Richtlinien befolgt werden. Sie können sich zur Gewährleistung auf den Beitrag beziehen richtige Schutzmaßnahmen für vorgeschlagene einfache Vollbrücken-Wechselrichterschaltung.

HINWEIS:Bitte verbinden Sie den SD-Pin des IC mit der Erdungsleitung, wenn dieser nicht für den Abschaltvorgang verwendet wird.

Schaltplan

Einfacher H-Bridge- oder Vollbrücken-Wechselrichter mit zwei Halbbrücken-ICs IR2110

Das obige Diagramm zeigt, wie ein effektives Vollbrücken-Rechteckwechselrichter-Design unter Verwendung einiger Halbbrücken-ICs IR2110 implementiert wird.

Die ICs sind vollwertige Halbbrückentreiber, die mit dem erforderlichen Bootstrapping-Kondensatornetzwerk zum Ansteuern der High-Side-Mosfets und einer Totzeitfunktion ausgestattet sind, um eine 100% ige Sicherheit für die Mosfet-Leitung zu gewährleisten.

Die ICs arbeiten, indem sie die Mosfets Q1 / Q2 und Q3 / Q4 abwechselnd hintereinander schalten, so dass Q2 und Q3 zu jedem Zeitpunkt, wenn Q1 eingeschaltet ist, vollständig ausgeschaltet sind und umgekehrt.

Der IC kann das obige genaue Schalten als Reaktion auf die zeitgesteuerten Signale an ihren HIN- und LIN-Eingängen erzeugen.

Diese vier Eingänge müssen ausgelöst werden, um sicherzustellen, dass HIN1 und LIN2 zu jedem Zeitpunkt gleichzeitig eingeschaltet werden, während HIN2 und LIN1 ausgeschaltet werden, und umgekehrt. Dies erfolgt mit der doppelten Rate der Wechselrichterausgangsfrequenz. Das heißt, wenn der Wechselrichterausgang 50 Hz betragen muss, sollten die HIN / LIN-Eingänge mit einer Frequenz von 100 Hz usw. oszilliert werden.

Oszillatorschaltung

Dies ist eine Oszillatorschaltung, die zum Auslösen der HIN / LIN-Eingänge der oben erläuterten Vollbrücken-Wechselrichterschaltung optimiert ist.

Ein einzelner 4049-IC wird zum Erzeugen der erforderlichen Frequenz und zum Isolieren der alternierenden Eingangseinspeisungen für die Wechselrichter-ICs verwendet.

C1 und R1 bestimmen die Frequenz, die zum Schwingen der Halbbrückenvorrichtungen erforderlich ist, und können unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:

f = 1 / 1,2 RC

Alternativ könnten die Werte durch Versuch und Irrtum erreicht werden.

Diskreter Vollbrückenwechselrichter mit Transistor

Bisher haben wir eine Vollbrücken-Wechselrichtertopologie unter Verwendung spezieller ICs untersucht, jedoch könnte dieselbe unter Verwendung diskreter Teile wie Transistoren und Kondensatoren und ohne Abhängigkeit von ICs aufgebaut werden.

Ein einfaches Diagramm ist unten zu sehen: