MOSFET kūno diodų naudojimas norint įkrauti akumuliatorių keitikliuose

Šiame pranešime mes bandome suprasti, kaip MOSFET vidiniai kūno diodai galėtų būti panaudoti, kad būtų galima įkrauti akumuliatorių per tą patį transformatorių, kuris naudojamas kaip keitiklio transformatorius.

Šiame straipsnyje mes ištirsime viso tilto keitiklio koncepciją ir sužinosime, kaip jo 4 MOSFET įmontuoti diodai galėtų būti naudojami įkraunant pridėtą bateriją.

Kas yra „Full Bridge“ arba „H-Bridge“ keitiklis

Keliose mano ankstesnėse žinutėse aptarėme viso tilto keitiklio grandinės ir atsižvelgiant į jų darbo principą.

Kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje, iš esmės pilno tilto keitiklyje turime 4 MOSFET rinkinius, prijungtus prie išėjimo apkrovos. Įstrižai sujungtos MOSFET poros pakaitomis perjungiamos per išorinę osciliatorius , dėl ko akumuliatoriaus įvesties nuolatinė srovė virsta kintama srove arba kintama apkrova.

Apkrova paprastai yra a pavidalo transformatorius , kurio žemos įtampos pirminis elementas yra sujungtas su MOSFET tiltu numatytai nuolatinės srovės ir kintamosios srovės inversijai.

Paprastai 4 N kanalų MOSFET pagrįsta H-tilto topologija taikoma viso tilto keitikliams, nes ši topologija užtikrina efektyviausią darbą kompaktiškumo ir galios santykio atžvilgiu.

Nors 4 N kanalų keitiklių naudojimas priklauso nuo specializuotų vairuotojo IC su įpakavimas , tačiau efektyvumas nusveria sudėtingumą, todėl šie tipai yra populiarūs visuose šiuolaikiniuose pilno tilto keitikliai .

MOSFET vidinių kūno diodų paskirtis

Pirmiausia supažindinami su vidiniais kūno diodais, esančiais beveik visuose šiuolaikiniuose MOSFET apsaugokite prietaisą iš atvirkštinių EMF šuolių, sukurtų iš prijungto indukcinė apkrova , pavyzdžiui, transformatorius, variklis, solenoidas ir kt.

Kai per MOSFET kanalizaciją įjungiama indukcinė apkrova, elektros energija akimirksniu kaupiama apkrovos viduje ir kitą akimirką, kai MOSFET išsijungia , šis saugomas EMF yra nukreiptas atgaline kryptimi nuo MOSFET šaltinio, kad nutekėtų, o tai visam laikui pakenktų MOSFET.

Vidinis kūno diodas, esantis per prietaiso nutekamąjį angą / šaltinį, sužlugdo pavojų, leisdamas šiam galiniam emfui smaigalį nukreipti tiesiai per diodą, taip apsaugodamas MOSFET nuo galimo gedimo.

MOSFET kūno diodų naudojimas įkraunant keitiklio akumuliatorių

Mes žinome, kad inverteris yra neišsamus be akumuliatoriaus, o inverterio akumuliatorių neišvengiamai reikia dažnai įkrauti, kad keitiklio išvestis būtų papildyta ir budėjimo režime.

Tačiau norint įkrauti akumuliatorių reikia transformatoriaus, kuris turi būti didelio galingumo, kad būtų užtikrintas optimalus akumuliatoriaus srovė .

Papildomo transformatoriaus naudojimas kartu su keitiklio transformatoriumi gali būti gana didelis ir brangus. Todėl rasti metodą, pagal kurį įkrovimui naudojamas tas pats keitiklio transformatorius baterija skamba itin naudingai.

Laimei, vidinių kūno diodų buvimas MOSFET leidžia transformatorių perjungti keitiklio režimu ir akumuliatoriaus įkroviklio režimu per keletą lengvų relių perjungimai sekos.

Pagrindinė darbo koncepcija

Žemiau pateiktoje diagramoje matome, kad prie kiekvieno MOSFET yra vidinis kūno diodas, sujungtas per jų nutekėjimo / šaltinio kaiščius.

Diodo anodas yra sujungtas su šaltinio kaiščiu, o katodo kaištis yra susietas su įrenginio išleidimo kaiščiu. Taip pat galime pastebėti, kad kadangi MOSFET yra sukonfigūruoti sujungtame tinkle, diodai taip pat sukonfigūruojami pagrindiniame viso tilto lygintuvas tinklo formatas.

Naudojamos kelios relės, kurios įgyvendina keletą greitas perėjimas kad tinklo AC galėtų įkrauti bateriją per MOSFET kūno diodus.

Tai tilto lygintuvas MOSFET vidinių diodų formavimas tinkle iš tikrųjų daro labai paprastą vieno transformatoriaus kaip keitiklio transformatoriaus ir įkroviklio transformatoriaus naudojimą.

Dabartinė srauto kryptis per MOSFET kūno diodus

Šiame paveikslėlyje parodyta srovės tekėjimo per kūno diodus kryptis transformatoriaus kintamajai srovei išlyginti iki nuolatinės įkrovimo įtampos

Naudojant kintamosios srovės maitinimą, transformatoriaus laidai keičia savo poliškumą pakaitomis. Kaip parodyta kairiajame paveikslėlyje, darant prielaidą, kad START yra teigiamas laidas, oranžinės rodyklės rodo srovės srautą per D1, akumuliatorių, D3 ir atgal į FINISH arba neigiamą transformatoriaus laidą.

Kitam kintamosios srovės ciklui poliškumas pasikeičia ir srovė juda, kaip rodo mėlynos rodyklės per kūno diodą D4, akumuliatorių, D2, ir grįžta į FINISH arba neigiamą transformatoriaus apvijos galą. Tai kartojasi pakaitomis, keičiant kintamosios srovės ciklus į nuolatinę srovę ir įkraunant akumuliatorių.

Tačiau kadangi sistemoje taip pat dalyvauja MOSFET, reikia būti ypač atsargiems, kad šie prietaisai nebūtų pažeisti proceso metu, todėl reikia tobulų keitiklio / įkroviklio keitimo operacijų.

Praktinis dizainas

Šioje diagramoje parodytas praktiškas projektas, sukurtas MOSFET kūno diodams įgyvendinti kaip lygintuvą kraunant keitiklio akumuliatorių , su relių perjungimo jungikliais.

Norint užtikrinti 100% MOSFET saugumą įkrovimo režimu ir naudojant kūno diodus su transformatoriumi AC, MOSFET vartai turi būti laikomi ant žemės potencialo ir visiškai nutraukti nuo maitinimo nuolatinės srovės.

Tam mes įgyvendiname du dalykus, sujungiame 1 k rezistorius per visų MOSFET vartų / šaltinių kaiščius ir nuosekliai uždarytą relę su tvarkyklės IC Vcc maitinimo linija.

Atjungimo relė yra SPDT relės kontaktas, kurio N / C kontaktai nuosekliai sujungti su vairuotojo IC tiekimo įėjimu. Jei nėra kintamosios srovės tinklo, N / C kontaktai lieka aktyvūs, kad baterijos maitinimas pasiektų vairuotojo IC, kad būtų galima maitinti MOSFET.

Kai yra tinklo maitinimo šaltinis, tai relė keičiasi prie N / O kontaktų, nutraukiančių IC Vcc nuo maitinimo šaltinio, taip užtikrinant bendrą MOSFET išjungimą iš teigiamo pavaros.

Galime pamatyti dar vieną rinkinį relės kontaktai prijungtas prie transformatoriaus 220 V tinklo pusės. Ši apvija sudaro keitiklio 220 V išėjimo pusę. Apvijų galai yra sujungti su DPDT relės poliais, kurių N / O ir N / C kontaktai yra sukonfigūruoti atitinkamai į tinklo tinklo įėjimą AC ir apkrovą.

Jei nėra tinklo AC, sistema veikia keitiklio režimu, o galia į apkrovą tiekiama per DPDT N / C kontaktus.

Esant kintamosios srovės tinklo įėjimui, relė įsijungia į N / O kontaktus, leidžiančius kintamosios srovės maitinti transformatoriaus 220 V pusę. Tai savo ruožtu įjungia transformatoriaus keitiklio pusę ir srovei leidžiama praeiti per MOSFET kūno diodus, kad įkrautų pritvirtintą bateriją.

Prieš pradedant suaktyvinti DPDT relę, SPDT relė turėtų nutraukti tvarkyklės IC Vcc nuo maitinimo šaltinio. Šis nedidelis vėlavimas suaktyvinti tarp SPDT relės ir DPDT relės turi būti užtikrintas, kad 100% garantuotų MOSFET ir garso valdymą. keitiklio / įkrovimo režimas per kūno diodus.

Relės keitimo operacijos

Kaip siūloma pirmiau, kai yra maitinimo šaltinis, Vcc pusės SPDT relės kontaktas turėtų įsijungti kelias milisekundes prieš DPDT relę, transformatoriaus pusėje. Tačiau sugedus tinklo įėjimui, abi relės turi beveik vienu metu išsijungti. Šios sąlygos galėtų būti įgyvendintos naudojant šią grandinę.

Čia relės ritės darbinis nuolatinės srovės maitinimas gaunamas iš standarto Kintamosios ir nuolatinės srovės adapteris , prijungtas prie tinklo tinklo.

Tai reiškia, kad kai yra tinklo AC, AC / DC adapteris įjungia reles. SPDT relė, tiesiogiai prijungta prie nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, greitai įsijungia, kol DPDT relė negali. DPDT relė įsijungia keletą milisekundžių vėliau dėl 10 omų ir 470 uF kondensatoriaus buvimo. Tai užtikrina, kad MOSFET tvarkyklės IC bus išjungtas, kol transformatorius negali reaguoti į tinklo AC įvestį 220 V pusėje.

Sugedus tinklo kintamajai srovei, abi relės beveik vienu metu išsijungia, nes 470uF kondensatorius dabar neturi įtakos DPDT dėl nuoseklaus atvirkštinio įstrižojo diodo.

Tai užbaigia mūsų paaiškinimą dėl MOSFET kūno diodų naudojimo įkraunant inverterio bateriją per vieną bendrą transformatorių. Tikimės, kad idėja leis daugeliui mėgėjų pastatyti pigius, kompaktiškus keitiklius su įmontuotais akumuliatorių įkrovikliais, naudojant vieną bendrą transformatorių.