Circuit onduleur à pont complet le plus simple

Parmi les différentes topologies d'onduleurs existantes, la topologie d'onduleur en pont complet ou en pont en H est considérée comme la plus efficace et la plus efficace. La configuration d'une topologie de pont complet pourrait impliquer trop de criticité, mais avec l'avènement des circuits intégrés de pilote de pont complet, ils sont maintenant devenus l'un des onduleurs les plus simples on peut construire.

Qu'est-ce qu'une topologie en pont complet

Un onduleur à pont complet, également appelé onduleur à pont en H, est la topologie d'onduleur la plus efficace qui utilise des transformateurs à deux fils pour fournir le courant oscillant push-pull requis dans le primaire. Cela évite l'utilisation d'un transformateur à prise centrale à 3 fils qui ne sont pas très efficaces en raison de leur double enroulement primaire qu'un transformateur à 2 fils.

Cette fonctionnalité permet d'utiliser des transformateurs plus petits et d'obtenir plus de puissance en même temps.Aujourd'hui, en raison de la disponibilité facile des circuits intégrés de pilote de pont complet, les choses sont devenues extrêmement simples et la création d'un circuit onduleur à pont complet à la maison est devenue un jeu d'enfants.

Nous discutons ici d'un circuit onduleur à pont complet utilisant le pilote de pont complet IC IRS2453 (1) D d'International Rectifiers.

La puce mentionnée est un circuit intégré de pilote de pont complet exceptionnel car elle prend en charge à elle seule toute la criticité majeure impliquée dans les topologies de pont en H grâce à ses circuits intégrés avancés.

L'assembleur a simplement besoin de connecter quelques composants à l'extérieur pour obtenir un onduleur à pont en H fonctionnel à part entière.

La simplicité de la conception est évidente à partir du diagramme ci-dessous:

Fonctionnement du circuit

Les broches 14 et 10 sont les broches de tension d'alimentation flottante côté haut du circuit intégré. Les condensateurs 1uF maintiennent efficacement ces brochages cruciaux une nuance plus élevée que les tensions de drain des mosfets correspondants, garantissant que le potentiel de la source mosfet reste inférieur au potentiel de grille pour la conduction requise des mosfets.

Les résistances de grille suppriment la possibilité de surtension drain / source en empêchant la conduction soudaine des mosfets.

Les diodes à travers les résistances de grille sont introduites pour une décharge rapide des condensateurs internes de grille / drain pendant leurs périodes de non-conduction pour assurer une réponse optimale des dispositifs.

L'IC IRS2453 (1) D est également doté d'un oscillateur intégré, ce qui signifie qu'aucun étage d'oscillateur externe ne serait nécessaire avec cette puce.

Seuls quelques composants passifs externes prennent en charge la fréquence de pilotage de l'onduleur.

Rt et Ct peuvent être calculés pour obtenir les sorties de fréquence prévues de 50 Hz ou 60 Hz sur les mosfets.

Calcul de la fréquence Détermination des composants

La formule suivante peut être utilisée pour calculer les valeurs de Rt / Ct:

f = 1 / 1,453 x Rt x Ct

où Rt est en Ohms et Ct en Farads.

Fonction haute tension

Une autre caractéristique intéressante de ce circuit intégré est sa capacité à gérer des tensions très élevées jusqu'à 600 V, ce qui le rend parfaitement applicable aux onduleurs sans transformée ou aux circuits d'onduleurs en ferrite compacts.

Comme on peut le voir dans le diagramme donné, si un 330 V CC accessible de l'extérieur est appliqué sur les `` lignes redressées +/- CA '', la configuration devient instantanément un onduleur sans transformateur dans lequel toute charge prévue peut être connectée directement aux points marqués comme `` charge ».

Alternativement si un ordinaire transformateur abaisseur est utilisé, l'enroulement primaire peut être connecté entre les points marqués comme «charge». Dans ce cas, la «ligne redressée + CA» peut être reliée à la broche n ° 1 de l'IC et terminée en commun avec la batterie (+) de l'onduleur.

Si une batterie supérieure à 15 V est utilisée, la `` ligne redressée + CA '' doit être connectée directement au positif de la batterie tandis que la broche n ° 1 doit être appliquée avec un 12V régulé abaissé de la source de batterie en utilisant IC 7812.

Bien que la conception ci-dessous semble trop facile à construire, la mise en page nécessite des directives strictes à suivre, vous pouvez vous référer à l'article pour vous assurer mesures de protection correctes pour le circuit onduleur simple pont complet proposé.

REMARQUE:Veuillez joindre la broche SD de l'IC avec la ligne de masse, si elle n'est pas utilisée pour l'opération d'arrêt.

Schéma

Onduleur simple pont en H ou pont complet utilisant deux circuits intégrés semi-pont IR2110

Le diagramme ci-dessus montre comment mettre en œuvre une conception efficace d'onduleur à onde carrée à pont complet en utilisant deux circuits intégrés à demi-pont IR2110.

Les circuits intégrés sont des pilotes de demi-pont à part entière équipés du réseau de condensateurs d'amorçage requis pour piloter les mosfets côté haut et d'une fonction de temps mort pour assurer une sécurité à 100% pour la conduction mosfet.

Les circuits intégrés fonctionnent en commutant alternativement les mosfets Q1 / Q2 et Q3 / Q4 en tandem, de sorte qu'à toute occasion, lorsque Q1 est activé, Q2 et Q3 sont complètement commutés sur OF et vice versa.

Le CI est capable de créer la commutation précise ci-dessus en réponse aux signaux temporisés sur leurs entrées HIN et LIN.

Ces quatre entrées doivent être déclenchées pour garantir qu'à tout instant HIN1 et LIN2 sont activés simultanément tandis que HIN2 et LIN1 sont désactivés, et vice versa. Ceci est effectué à deux fois la fréquence de sortie du variateur. Cela signifie que si la sortie du variateur doit être de 50 Hz, les entrées HIN / LIN doivent osciller à une fréquence de 100 Hz et ainsi de suite.

Circuit oscillateur

Il s'agit d'un circuit oscillateur optimisé pour déclencher les entrées HIN / LIN du circuit inverseur à pont complet expliqué ci-dessus.

Un seul circuit intégré 4049 est utilisé pour générer la fréquence requise et également pour isoler les alimentations d'entrée alternées pour les circuits intégrés inverseurs.

C1 et R1 déterminent la fréquence requise pour faire osciller les demi-ponts et peuvent être calculés à l'aide de la formule suivante:

f = 1 /1,2RC

Alternativement, les valeurs pourraient être atteintes par quelques essais et erreurs.

Onduleur à pont complet discret utilisant un transistor

Jusqu'à présent, nous avons étudié des topologies d'onduleurs à pont complet en utilisant des circuits intégrés spécialisés, mais la même chose pourrait être construite en utilisant des pièces discrètes telles que des transistors et des condensateurs, et sans dépendre de circuits intégrés.

Un schéma simple peut être vu ci-dessous: