Circuito inversor Arduino Full-Bridge (H-Bridge)

Circuito inversor Arduino Full-Bridge (H-Bridge)

Se puede construir un circuito inversor de puente completo Arduino basado en microprocesador simple pero útil programando una placa Arduino con SPWM e integrando algunos mosfets con topología de puente H, aprendamos los detalles a continuación:

En uno de nuestros artículos anteriores, aprendimos de manera integral cómo construir un simple Arduino sine wave inverter , aquí veremos cómo se podría aplicar el mismo proyecto Arduino para construir un puente completo simple o un circuito inversor de puente H.



Uso de Mosfets de canal P y canal N

Para simplificar las cosas, usaremos los mosfets de canal P para los mosfets de lado alto y los mosfets de canal N para los mosfets de lado bajo, esto nos permitirá evitar la compleja etapa de arranque y habilitar la integración directa de la señal de Arduino con los mosfets.



Por lo general, se emplean mosfets de canal N al diseñar inversores basados ​​en puente completo , lo que garantiza el cambio de corriente más ideal entre los mosfets y la carga, y garantiza unas condiciones de trabajo mucho más seguras para los mosfets.

Sin embargo, cuando una combinación de y Se utilizan mosfets de canal py n , el riesgo de un disparo y otros factores similares en los mosfets se convierte en un problema grave.



Dicho esto, si las fases de transición se protegen adecuadamente con un pequeño tiempo muerto, quizás el cambio se pueda hacer lo más seguro posible y se podría evitar el soplo de los mosfets.

En este diseño, he usado específicamente puertas NAND de disparo Schmidt usando IC 4093 que asegura que la conmutación a través de los dos canales sea nítida y no se vea afectada por ningún tipo de transitorios espurios o perturbaciones de baja señal.

Operación lógica Gates N1-N4

Cuando el pin 9 es lógico 1 y el pin 8 es lógico 0



  • La salida N1 es 0, el p-MOSFET superior izquierdo está encendido, la salida N2 es 1, el n-MOSFET inferior derecho está encendido.
  • La salida N3 es 1, el p-MOSFET superior derecho está APAGADO, la salida N4 0, el n-MOSFET inferior izquierdo está APAGADO.
  • La misma secuencia ocurre exactamente para los otros MOSFET conectados en diagonal, cuando el pin 9 es lógico 0 y el pin 8 es lógico 1

Cómo funciona

Como se muestra en la figura anterior, el funcionamiento de este inversor de onda sinusoidal de puente completo basado en Arduino se puede entender con la ayuda de los siguientes puntos:

El Arduino está programado para generar salidas SPWM con el formato adecuado desde el pin # 8 y el pin # 9.

Mientras uno de los pines genera los SPWM, el pin complementario se mantiene bajo.

Las salidas respectivas de los pines mencionados anteriormente se procesan a través de puertas NAND de disparo Schmidt (N1 --- N4) desde el IC 4093. Las puertas están todas dispuestas como inversores con una respuesta Schmidt y alimentadas a los mosfets relevantes del controlador de puente completo la red.

Mientras que el pin n. ° 9 genera los SPWM, N1 invierte los SPWM y garantiza que los mosfets del lado alto relevantes respondan y conduzcan a las lógicas altas del SPWM, y N2 asegura que el mosfet del canal N del lado bajo haga lo mismo.

Durante este tiempo, el pin # 8 se mantiene en cero lógico (inactivo), lo cual es interpretado apropiadamente por N3 N4 para asegurar que el otro par de mosfet complementario del puente H permanece completamente apagado.

Los criterios anteriores se repiten de forma idéntica cuando la generación SPWM pasa al pin # 8 desde el pin # 9, y las condiciones establecidas se repiten continuamente en los pines de Arduino y el pares de mosfet de puente completo .

Especificaciones de la batería

La especificación de batería seleccionada para el circuito inversor de onda sinusoidal de puente completo Arduino dado es de 24 V / 100 Ah, sin embargo, se puede seleccionar cualquier otra especificación deseada para la batería según las preferencias del usuario.

Las especificaciones de voltaje primario del transformador deben ser ligeramente más bajas que el voltaje de la batería para garantizar que el SPWM RMS cree proporcionalmente alrededor de 220 V a 240 V en el secundario del transformador.

El código completo del programa se proporciona en el siguiente artículo:

Código SPWM de onda sinusoidal

4093 pines IC

Detalle de pinout del IRF540 (el IRF9540 también tendrá la misma configuración de pinout)

Una alternativa de puente completo más fácil

La siguiente figura muestra un diseño de puente en H alternativo el uso de MOSFET de canal P y N, que no depende de los circuitos integrados, utiliza BJT ordinarios como controladores para aislar los MOSFET.

Las señales de reloj alternativas se suministran desde el Placa arduino , mientras que las salidas positivas y negativas del circuito anterior se suministran a la entrada de CC de Arduino.




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