Menggunakan Diod Badan MOSFET untuk Mengecas Bateri dalam Penyongsang

Dalam catatan ini, kami cuba memahami bagaimana dioda dalaman MOSFET dapat dimanfaatkan untuk membolehkan pengisian bateri melalui pengubah yang sama yang digunakan sebagai pengubah penyongsang.

Dalam artikel ini, kami akan menyelidiki konsep inverter jambatan penuh dan mengetahui bagaimana diod bawaan dari 4 MOSFETnya dapat digunakan untuk mengecas bateri yang terpasang.

Apa itu Full Bridge atau H-Bridge Inverter

Dalam beberapa catatan sebelumnya saya telah membincangkannya litar penyongsang jambatan penuh dan mengenai prinsip kerja mereka.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas, pada dasarnya, dalam inverter jambatan penuh kami mempunyai satu set 4 MOSFET yang disambungkan ke beban output. Pasangan MOSFET yang disambungkan secara bergantian ditukar melalui luaran pengayun , menyebabkan input DC dari bateri berubah menjadi arus bolak atau AC untuk beban.

Beban biasanya dalam bentuk a pengubah , yang voltan rendah utama dihubungkan dengan jambatan MOSFET untuk penyongsangan DC ke AC yang dimaksudkan.

Biasanya, yang 4 N-saluran MOSFET topologi H-bridge berdasarkan digunakan dalam penyongsang jambatan penuh, kerana topologi ini memberikan kerja yang paling cekap dari segi nisbah padat kepada output kuasa.

Walaupun menggunakan penyongsang saluran 4 N bergantung pada khusus IC pemandu dengan tali kasut , namun kecekapannya mengatasi kerumitan, oleh itu jenis ini banyak digunakan di semua moden penyongsang jambatan penuh .

Tujuan Diod Badan Dalaman MOSFET

Diod badan dalaman yang terdapat di hampir semua MOSFET moden diperkenalkan kepada pelindung peranti dari lonjakan EMF terbalik yang dihasilkan dari yang bersambung beban induktif , seperti transformer, motor, solenoid dll.

Apabila beban induktif dihidupkan melalui longkang MOSFET, tenaga elektrik disimpan seketika di dalam beban, dan pada saat berikutnya sebagai MOSFET dimatikan , EMF yang tersimpan ini ditendang kembali dalam kekutuban terbalik dari sumber MOSFET hingga habis, menyebabkan kerosakan kekal pada MOSFET.

Kehadiran diod badan dalaman melintasi longkang / sumber peranti menggagalkan bahaya dengan membiarkan jalan belakang ini melintasi jalan terus melalui dioda, sehingga melindungi MOSFET dari kemungkinan kerosakan.

Menggunakan MOSFET Body Diodes untuk Mengecas Bateri Inverter

Kami tahu bahawa penyongsang tidak lengkap tanpa bateri, dan bateri penyongsang pasti memerlukan pengisian yang kerap untuk memastikan output penyongsang sentiasa meningkat dan dalam keadaan bersedia.

Walau bagaimanapun, mengecas bateri memerlukan pengubah, yang harus menjadi jenis watt tinggi untuk memastikan optimum semasa untuk bateri .

Menggunakan transformer tambahan bersamaan dengan transformer penyongsang boleh juga sangat besar dan mahal. Oleh itu mencari teknik di mana pengubah penyongsang yang sama digunakan untuk pengecasan bateri terdengar sangat bermanfaat.

Kehadiran diod badan dalaman di MOSFET untungnya memungkinkan pengubah dihidupkan dalam mod penyongsang dan juga dalam mod pengecas bateri, melalui beberapa kemudahan pertukaran ganti urutan.

Konsep Kerja Asas

Dalam rajah di bawah kita dapat melihat bahawa, setiap MOSFET disertakan dengan diod badan dalaman, yang disambungkan ke pin longkang / sumber mereka.

Anod dioda dihubungkan dengan pin sumber, sementara pin katod dihubungkan dengan pin saliran peranti. Kita juga dapat melihat bahawa kerana MOSFET dikonfigurasi dalam rangkaian yang dijembatani, dioda juga dikonfigurasi dalam asas penerus jambatan penuh format rangkaian.

Beberapa relai digunakan yang melaksanakan beberapa geganti pertukaran cepat kerana membolehkan grid AC mengecas bateri melalui diod badan MOSFET.

Ini penerus jambatan pembentukan rangkaian diod dalaman MOSFET sebenarnya menjadikan proses menggunakan satu transformer sebagai transformer penyongsang dan pengubah pengecas sangat mudah.

Arah Aliran Semasa melalui Diod Badan MOSFET

Gambar berikut menunjukkan arah aliran arus melalui dioda badan untuk membetulkan pengubah AC ke voltan pengecasan DC

Dengan bekalan AC, wayar pengubah mengubah kekutuban mereka secara bergantian. Seperti yang ditunjukkan pada gambar kiri, dengan menganggap MULAI sebagai wayar positif, anak panah oren menunjukkan corak aliran arus melalui D1, bateri, D3 dan kembali ke FINISH atau wayar negatif pengubah.

Untuk kitaran AC seterusnya, polaritas terbalik, dan arus bergerak seperti yang ditunjukkan oleh anak panah biru melalui diod badan D4, bateri, D2, dan kembali ke FINISH atau hujung negatif penggulungan pengubah. Ini terus berulang secara bergantian, mengubah kedua kitaran AC ke DC dan mengecas bateri.

Walau bagaimanapun, kerana MOSFET juga terlibat dalam sistem ini, perlu dilakukan dengan berhati-hati untuk memastikan bahawa peranti ini tidak mengalami kerosakan dalam prosesnya, dan ini memerlukan operasi pertukaran inverter / pengecas yang sempurna.

Reka Bentuk Praktikal

Gambar rajah berikut menunjukkan reka bentuk praktikal untuk melaksanakan diod badan MOSFET sebagai penerus untuk mengecas bateri penyongsang , dengan suis pertukaran geganti.

Untuk memastikan keselamatan 100% untuk MOSFET dalam mod pengecasan dan semasa menggunakan dioda badan dengan transformer AC, gerbang MOSFET mesti dipegang pada potensi tanah, dan terputus sepenuhnya dari bekalan DC.

Untuk ini kami melaksanakan dua perkara, sambungkan perintang 1 k di pintu gerbang / pin sumber semua MOSFET, dan pasangkan relay pemotongan secara bersiri dengan talian bekalan Vcc IC pemandu.

Relay pemotongan adalah kenalan relay SPDT dengan kenalan N / C yang dihubungkan secara bersiri dengan input bekalan IC pemacu. Sekiranya tidak ada rangkaian AC, kenalan N / C tetap aktif membolehkan bekalan bateri sampai ke IC pemacu untuk menghidupkan MOSFET.

Apabila AC utama tersedia, ini geganti berubah ke kenalan N / O yang memotong IC Vcc dari sumber kuasa, sehingga memastikan pemotongan total untuk MOSFET dari pemacu positif.

Kita dapat melihat set lain kenalan geganti bersambung dengan pengubah 220 V bahagian utama. Penggulungan ini membentuk output 220V sisi penyongsang. Hujung penggulungan dihubungkan dengan kutub relay DPDT, yang kenalan N / O dan N / C dikonfigurasikan dengan input grid utama AC dan beban masing-masing.

Sekiranya tidak ada rangkaian utama AC, sistem berfungsi dalam mod penyongsang, dan output daya dihantar ke beban melalui kenalan N / C DPDT.

Dengan adanya input grid AC, relay diaktifkan ke kenalan N / O yang membolehkan grid AC memberi kuasa pada sisi 220V transformer. Ini seterusnya memberi tenaga pada bahagian penyongsang pengubah dan arus dibenarkan melewati dioda badan MOSFET untuk mengecas bateri yang terpasang.

Sebelum relay DPDT dapat diaktifkan, relay SPDT sepatutnya memotong Vcc IC pemandu dari bekalan. Kelewatan sedikit pengaktifan antara relay SPDT dan geganti DPDT mesti dipastikan untuk menjamin keselamatan 100% untuk MOSFET dan untuk operasi yang baik dari mod penyongsang / pengecasan melalui diod badan.

Operasi Penukaran Relay

Seperti yang disarankan di atas, apabila bekalan utama tersedia, hubungan relay SPDT sisi Vcc harus mengaktifkan beberapa milisaat sebelum geganti DPDT, di sisi pengubah. Walau bagaimanapun, apabila input utama gagal, kedua-dua relai mesti dimatikan hampir bersamaan. Keadaan ini dapat dilaksanakan dengan menggunakan rangkaian berikut.

Di sini, bekalan DC operasi untuk gegelung geganti diperoleh daripada standard Penyesuai AC ke DC , dipasang dengan rangkaian elektrik.

Ini bermaksud, apabila AC grid tersedia, penyesuai AC / DC menghidupkan relay. Relay SPDT yang disambungkan terus ke bekalan DC diaktifkan dengan cepat sebelum relay DPDT dapat. Relay DPDT diaktifkan beberapa milisaat kemudian kerana kehadiran kapasitor 10 ohm dan 470 uF. Ini memastikan bahawa IC pemacu MOSFET dilumpuhkan sebelum transformer dapat bertindak balas terhadap input AC grid di sisi 220 Vnya.

Apabila AC utama gagal, kedua-dua relay mati hampir bersamaan, kerana kapasitor 470uF kini tidak berpengaruh pada DPDT kerana diod terbalik siri.

Ini menyimpulkan penjelasan kami mengenai penggunaan diod badan MOSFET untuk mengecas bateri penyongsang melalui satu pengubah biasa. Mudah-mudahan, idea itu membolehkan banyak peminat membina penyongsang automatik yang ringkas dan padat dengan pengecas bateri terbina dalam, menggunakan satu pengubah biasa.