Van de verschillende bestaande omvormertopologieën wordt de volledige brug of de H-brug omvormertopologie als de meest efficiënte en effectieve beschouwd. Het configureren van een volledige bridge-topologie kan te veel kritiek met zich meebrengen, maar met de komst van full bridge-driver-IC's zijn deze nu een van de eenvoudigste omvormers men kan bouwen.
Wat is een full-bridge-topologie?
Een volledige brugomvormer, ook wel een H-brugomvormer genoemd, is de meest efficiënte omvormertopologie die werkt met tweedraadstransformatoren voor het leveren van de vereiste push-pull oscillerende stroom in de primaire. Dit vermijdt het gebruik van een 3-draads centraal getapte transformator die niet erg efficiënt is vanwege hun twee keer zoveel primaire wikkeling als een 2-draads transformator.
Deze functie maakt het gebruik van kleinere transformatoren mogelijk en krijgt tegelijkertijd meer vermogensoutputs. Tegenwoordig is het dankzij de gemakkelijke beschikbaarheid van volledige bridge-driver-IC's volkomen eenvoudig geworden en het maken van een volledig bridge-invertercircuit thuis is een kinderspel geworden.
Hier bespreken we een volledig brug-invertercircuit met behulp van de volledige brug-driver IC IRS2453 (1) D van International Rectifiers.
De genoemde chip is een uitstekende full bridge driver IC, aangezien deze in zijn eentje alle belangrijke aspecten van H-bridge-topologieën afhandelt door middel van zijn geavanceerde ingebouwde schakelingen.
De monteur hoeft slechts een paar handvol componenten extern aan te sluiten om een volwaardige, werkende H-bridge-omvormer te realiseren.
De eenvoud van het ontwerp blijkt uit onderstaand schema:
Circuit werking
Pin14 en pin10 zijn de high-side zwevende voedingsspanningspinouts van de IC. De 1uF condensatoren houden deze cruciale pinouts effectief een tint hoger dan de afvoervoltages van de corresponderende mosfets en zorgen ervoor dat het mosfet-bronpotentieel lager blijft dan het poortpotentiaal voor de vereiste geleiding van de mosfets.
De poortweerstanden onderdrukken de mogelijkheid van drain / source-piek door plotselinge geleiding van de mosfets te voorkomen.
De diodes over de poortweerstanden worden geïntroduceerd voor een snelle ontlading van de interne poort- / afvoercondensatoren tijdens hun niet-geleidingsperioden om een optimale respons van de apparaten te garanderen.
De IC IRS2453 (1) D is ook uitgerust met een ingebouwde oscillator, wat betekent dat er geen externe oscillatortrap nodig zou zijn met deze chip.
Slechts een paar externe passieve componenten zorgen voor de frequentie waarmee de omvormer wordt aangestuurd.
Rt en Ct kunnen worden berekend om de beoogde 50 Hz of 60 Hz frequentie-uitgangen over de mosfets te krijgen.
Berekenen van frequentiebepalende componenten
De volgende formule kan worden gebruikt om de waarden van Rt / Ct te berekenen:
f = 1 / 1.453 x Rt x Ct
waar Rt is in Ohms en Ct in Farads.
Hoogspanningsfunctie
Een ander interessant kenmerk van dit IC is het vermogen om zeer hoge spanningen tot 600V aan te kunnen, waardoor het perfect toepasbaar is voor transformatieloze omvormers of compacte ferrietinverterschakelingen.
Zoals te zien is in het gegeven diagram, als een extern toegankelijke 330V DC wordt aangelegd over de '+/- AC gelijkgerichte lijnen', wordt de configuratie onmiddellijk een transformatorloze omvormer waarin elke beoogde belasting direct kan worden aangesloten op de punten gemarkeerd als 'belasting '.
Als alternatief als een gewone step-down transformator wordt gebruikt, kan de primaire wikkeling worden aangesloten over de punten gemarkeerd als 'belasting'. In dit geval kan de '+ AC rectified line' worden samengevoegd met pin # 1 van de IC en gemeenschappelijk worden afgesloten met de batterij (+) van de omvormer.
Als een batterij hoger dan 15V wordt gebruikt, moet de '+ AC gelijkgerichte lijn' rechtstreeks worden verbonden met de positieve batterij, terwijl pin # 1 moet worden toegepast met een getrapte gereguleerde 12V van de batterijbron met behulp van IC 7812.
Hoewel het hieronder getoonde ontwerp er te gemakkelijk uitziet, vereist de lay-out enkele strikte richtlijnen die moeten worden opgevolgd, u kunt het bericht raadplegen om ervoor te zorgen juiste beschermingsmaatregelen voor voorgesteld eenvoudig volledig brug-invertercircuit.
NOTITIE:Verbind de SD-pin van het IC met de grondlijn, als deze niet wordt gebruikt voor het uitschakelen.
Schakelschema
Eenvoudige H-Bridge of Full Bridge-omvormer met behulp van twee Half-Bridge IC IR2110
Het bovenstaande diagram laat zien hoe een effectief ontwerp van de blokgolfomvormer met volledige brug kan worden geïmplementeerd met behulp van een paar IR2110-IC's met halve brug.
De IC's zijn volwaardige halfbridge-stuurprogramma's die zijn uitgerust met het vereiste bootstrapping-condensatornetwerk voor het aansturen van de high side mosfets, en een dead-time-functie om 100% veiligheid voor de mosfet-geleiding te garanderen.
De IC's werken door afwisselend de Q1 / Q2 en Q3 / Q4 mosfets achter elkaar te schakelen, zodat wanneer Q1 AAN is, Q2 en Q3 volledig UIT worden geschakeld en vice versa.
De IC is in staat om de bovenstaande nauwkeurige schakeling te creëren in reactie op de getimede signalen op hun HIN- en LIN-ingangen.
Deze vier ingangen moeten worden geactiveerd om ervoor te zorgen dat op elk moment HIN1 en LIN2 tegelijkertijd worden ingeschakeld terwijl HIN2 en LIN1 zijn uitgeschakeld en vice versa. Dit gebeurt met tweemaal de snelheid van de uitgangsfrequentie van de omvormer. Dit betekent dat als de uitgang van de omvormer 50 Hz moet zijn, de HIN / LIN-ingangen moeten worden geoscilleerd op een snelheid van 100 Hz, enzovoort.
Oscillatorcircuit
Dit is een oscillatorcircuit dat is geoptimaliseerd voor het activeren van de HIN / LIN-ingangen van het hierboven toegelichte invertercircuit met volledige brug.
Een enkele 4049-IC wordt gebruikt voor het genereren van de vereiste frequentie en ook voor het isoleren van de wisselende ingangsfeeds voor de inverter-IC's.
C1 en R1 bepalen de frequentie die nodig is voor het oscilleren van de halfbrugapparaten en kunnen worden berekend met behulp van de volgende formule:
f = 1 /1.2RC
Als alternatief kunnen de waarden worden bereikt door middel van vallen en opstaan.
Discrete Full Bridge-omvormer met transistor
Tot dusver hebben we een volledige brugomvormer-topologieën bestudeerd met behulp van gespecialiseerde IC's, maar hetzelfde zou kunnen worden gebouwd met behulp van discrete onderdelen zoals transistors en condensatoren, en zonder afhankelijk te zijn van IC's.
Een eenvoudig diagram is hieronder te zien:
Een paar: Safety Buoy Switch Circuit voor door mensen aangedreven onderzeeër Volgende: Circuit voor wielrotatiedetector
