MOSFET ķermeņa diodes izmantošana, lai uzlādētu akumulatoru invertoros

Šajā ziņojumā mēs cenšamies saprast, kā MOSFET iekšējās ķermeņa diodes varētu izmantot, lai ļautu uzlādēt akumulatoru, izmantojot to pašu transformatoru, kas tiek izmantots kā invertora transformators.

Šajā rakstā mēs izpētīsim pilnu tilta invertora koncepciju un uzzināsim, kā tā 4 MOSFET iebūvētās diodes varētu izmantot pievienotās akumulatora uzlādēšanai.

Kas ir pilna tilta vai H-tilta invertors

Dažos manos iepriekšējos ierakstos mēs esam apsprieduši pilna tilta invertora shēmas un attiecībā uz viņu darbības principu.

Kā parādīts iepriekšējā attēlā, būtībā pilna tilta invertorā mums ir 4 MOSFET komplekti, kas savienoti ar izejas slodzi. Diagonāli savienotos MOSFET pārus pārmaiņus pārslēdz caur ārējo oscilators , izraisot akumulatora ieejas līdzstrāvas pārveidošanos par maiņstrāvu vai maiņstrāvu slodzei.

Slodze parasti ir a formā transformators , kura zemsprieguma primārais ir savienots ar MOSFET tiltu paredzētajai līdzstrāvas un maiņstrāvas inversijai.

Parasti 4 N kanālu MOSFET balstīta H tilta topoloģija tiek izmantota pilnā tilta invertoros, jo šī topoloģija nodrošina visefektīvāko darbu kompaktuma un jaudas jaudas attiecībās.

Lai gan 4 N kanālu invertoru izmantošana ir atkarīga no specializētajiem vadītāja IC ar bootstrapping , tomēr efektivitāte atsver sarežģītību, tāpēc šie veidi tiek plaši izmantoti visās mūsdienu pilna tilta invertori .

MOSFET iekšējo ķermeņa diodu mērķis

Iekšējās ķermeņa diodes, kas atrodas gandrīz visos mūsdienu MOSFET, galvenokārt tiek iepazīstinātas aizsargājiet ierīci no apgrieztām EMF tapām, kas radušās no savienota induktīvā slodze , piemēram, transformators, motors, solenoīds utt.

Kad caur MOSFET kanalizāciju tiek ieslēgta induktīvā slodze, elektriskā enerģija uzreiz krājas kravas iekšienē un nākamajā mirklī MOSFET izslēdzas , šī saglabātā EMF tiek atgriezta pretējā polaritātē no MOSFET avota, lai iztukšotu, radot neatgriezenisku MOSFET bojājumu.

Iekšējā ķermeņa diodes klātbūtne ierīces kanalizācijā / avotā novērš briesmas, ļaujot šim aizmugures emf smailei tiešu ceļu caur diode, tādējādi pasargājot MOSFET no iespējamās sabrukšanas.

MOSFET ķermeņa diodes izmantošana invertora akumulatora uzlādēšanai

Mēs zinām, ka invertors ir nepilnīgs bez akumulatora, un invertora akumulatoram neizbēgami ir nepieciešama bieža uzlāde, lai invertora izeja būtu papildināta un gaidīšanas režīmā.

Tomēr, lai uzlādētu akumulatoru, ir nepieciešams transformators, kuram jābūt augstas jaudas tipam, lai nodrošinātu optimālu akumulatora strāva .

Papildu transformatora izmantošana kopā ar invertora transformatoru var būt diezgan apjomīga un dārga. Tāpēc atrast tehniku, kurā uzlādēšanai tiek izmantots tas pats invertora transformators akumulators izklausās ārkārtīgi izdevīgi.

Iekšējo ķermeņa diodu klātbūtne MOSFET, par laimi, ļauj transformatoru pārslēgt invertora režīmā un arī akumulatora lādētāja režīmā, izmantojot dažus releju pārslēgšana secības.

Darba pamatkoncepcija

Zemāk redzamajā diagrammā mēs varam redzēt, ka katram MOSFET ir pievienots iekšējais ķermeņa diode, kas savienots pāri to notekas / avota tapām.

Diodes anods ir savienots ar avota tapu, bet katoda tapa ir saistīta ar ierīces iztukšošanas tapu. Mēs varam arī redzēt, ka, tā kā MOSFET ir konfigurēti savienotā tīklā, diodes tiek konfigurētas arī pamata pilna tilta taisngriezis tīkla formāts.

Tiek izmantoti pāris releji, kas dažus realizē ātra pāreja lai tīkla maiņstrāva varētu uzlādēt akumulatoru, izmantojot MOSFET ķermeņa diodes.

Šis tilta taisngriezis MOSFET iekšējo diodu tīkla veidošana faktiski padara vienkāršu transformatoru kā invertora transformatoru un lādētāja transformatoru izmantošanas procesu ļoti vienkāršu.

Pašreizējais plūsmas virziens caur MOSFET ķermeņa diodēm

Šis attēls parāda strāvas plūsmas virzienu caur ķermeņa diodēm transformatora maiņstrāvas izlīdzināšanai līdz līdzstrāvas uzlādes spriegumam

Ar maiņstrāvas padevi transformatora vadi pārmaiņus maina polaritāti. Kā parādīts kreisajā attēlā, pieņemot, ka START ir pozitīvs vads, oranžas bultiņas norāda strāvas plūsmas modeli caur D1, akumulatoru, D3 un atpakaļ uz FINISH vai transformatora negatīvo vadu.

Nākamajam maiņstrāvas ciklam polaritāte mainās, un strāva pārvietojas, kā norādīts ar zilām bultiņām, izmantojot ķermeņa diode D4, akumulatoru, D2, un atkal uz FINISH vai transformatora tinuma negatīvo galu. Tas turpina atkārtoties pārmaiņus, pārveidojot gan maiņstrāvas ciklus par līdzstrāvu, gan uzlādējot akumulatoru.

Tomēr, tā kā sistēmā ir iesaistīti arī MOSFET, ir jābūt ļoti piesardzīgam, lai nodrošinātu, ka šīs ierīces procesā netiek sabojātas, un tas prasa perfektas invertora / lādētāja nomaiņas darbības.

Praktiskais dizains

Šajā diagrammā parādīts praktisks dizains, kas izveidots, lai MOSFET ķermeņa diodes ieviestu kā taisngriezi uzlādējot invertora akumulatoru , ar releja pārslēgšanas slēdžiem.

Lai nodrošinātu 100% MOSFET drošību lādēšanas režīmā un vienlaikus izmantojot ķermeņa diodes ar transformatoru AC, MOSFET vārti jāuztur pie zemes potenciāla un pilnībā jānogriež no barošanas līdzstrāvas.

Šim nolūkam mēs ieviešam divas lietas, savienojam 1 k rezistorus pāri visu MOSFET vārtu / avotu tapām un secīgi noliektu releju ar draivera IC Vcc padeves līniju.

Atslēgšanas relejs ir SPDT releja kontakts, kura N / C kontakti ir virknē savienoti ar vadītāja IC padeves ieeju. Ja nav maiņstrāvas tīkla, N / C kontakti paliek aktīvi, ļaujot akumulatora padevei nokļūt vadītāja IC, lai darbinātu MOSFET.

Kad tīkla maiņstrāva ir pieejama, tas relejs mainās uz N / O kontaktiem, kas atvieno IC Vcc no strāvas avota, tādējādi nodrošinot MOSFET kopējo atslēgumu no pozitīvā diska.

Mēs varam redzēt vēl vienu komplektu releja kontakti savienots ar transformatoru 220 V tīkla pusē. Šis tinums veido invertora izejas 220V pusi. Tinumu gali ir savienoti ar DPDT releja poliem, kuru N / O un N / C kontakti ir konfigurēti attiecīgi ar tīkla tīkla ieeju AC un slodzi.

Ja nav tīkla maiņstrāvas, sistēma darbojas invertora režīmā, un strāvas jauda tiek piegādāta slodzei, izmantojot DPDT N / C kontaktus.

Maiņstrāvas tīkla ieejas klātbūtnē relejs aktivizējas N / O kontaktiem, ļaujot tīkla maiņstrāvai barot transformatora 220 V pusi. Tas savukārt aktivizē transformatora invertora pusi, un strāvai ir atļauts iziet cauri MOSFET ķermeņa diodēm pievienotās akumulatora uzlādēšanai.

Pirms DPDT relejs var aktivizēties, SPDT relejam ir paredzēts nogriezt draivera IC Vcc no barošanas avota. Šī nelielā kavēšanās starp SPDT releju un DPDT releju jānodrošina, lai 100% garantētu MOSFET un skaņas darbību. invertora / uzlādes režīms caur ķermeņa diodēm.

Releja pārslēgšanas operācijas

Kā jau tika ieteikts iepriekš, kad ir pieejama tīkla barošana, Vcc puses SPDT releja kontaktam jāaktivizē dažas milisekundes pirms DPDT releja, transformatora pusē. Tomēr, ja tīkla ieeja neizdodas, abiem relejiem gandrīz vienlaicīgi jāizslēdzas. Šos nosacījumus varētu īstenot, izmantojot šādu shēmu.

Šeit releja spoles darbības līdzstrāvas padeve tiek iegūta no standarta Maiņstrāvas līdz līdzstrāvas adapteris , pievienots elektrotīklam.

Tas nozīmē, ja ir pieejams maiņstrāvas tīkls, maiņstrāvas / līdzstrāvas adapteris ieslēdz relejus. SPDT relejs, kas ir pievienots tieši līdzstrāvas padevei, ātri aktivizējas, pirms DPDT relejs to spēj. Relejs DPDT aktivizējas dažas milisekundes vēlāk, pateicoties 10 omu un 470 uF kondensatora klātbūtnei. Tas nodrošina, ka MOSFET draivera IC tiek atspējots, pirms transformators spēj reaģēt uz tīkla maiņstrāvas ieeju tā 220 V pusē.

Kad tīkla maiņstrāva neizdodas, abi releji gandrīz vienlaicīgi izslēdzas, jo 470uF kondensators tagad neietekmē DPDT sērijveida reversās slīpās diodes dēļ.

Tas noslēdz mūsu paskaidrojumu par MOSFET ķermeņa diodu izmantošanu invertora akumulatora uzlādēšanai, izmantojot vienu kopīgu transformatoru. Cerams, ka šī ideja ļaus daudziem hobijiem uzbūvēt lētus, kompaktus automātiskos invertorus ar iebūvētiem akumulatoru lādētājiem, izmantojot vienu kopīgu transformatoru.