Korištenje MOSFET-ovih dioda za punjenje baterije u pretvaračima

U ovom postu pokušavamo shvatiti kako bi se diode unutarnjih tijela MOSFET-ova mogle iskoristiti za omogućavanje punjenja baterije putem istog transformatora koji se koristi kao pretvarač pretvarača.

U ovom ćemo članku istražiti koncept pretvarača s punim mostom i naučiti kako se ugrađene diode njegova 4 MOSFET-a mogu primijeniti za punjenje priključene baterije.

Što je pun most ili H-most pretvarač

U nekoliko mojih ranijih postova o kojima smo razgovarali krugovi pretvarača s punim mostom i s obzirom na njihov princip rada.

Kao što je prikazano na gornjoj slici, u osnovi, u pretvaraču s punim mostom imamo skup od 4 MOSFET-a spojenih na izlazno opterećenje. Dijagonalno povezani MOSFET parovi naizmjenično se prebacuju kroz vanjski oscilator , uzrokujući da se ulazni istosmjerni tok iz baterije transformira u izmjeničnu struju ili izmjeničnu struju za opterećenje.

Opterećenje je obično u obliku a transformator , čiji je niskonaponski primar primarno povezan s MOSFET mostom za predviđenu inverziju istosmjerne struje u izmjenični.

Tipično, 4 N-kanalni MOSFET Topologija temeljena na H-mostu primjenjuje se u pretvaračima s punim mostom, jer ta topologija pruža najučinkovitiji rad u smislu omjera kompaktnosti i izlazne snage.

Iako upotreba pretvarača s 4 N kanala ovisi o specijaliziranim upravljačke IC-ove s bootstrapping , ali učinkovitost nadmašuje složenost, stoga se ove vrste popularno koriste u svim modernim pretvarači s punim mostom .

Namjena MOSFET dioda za unutarnje tijelo

Unutarnje diode tijela prisutne u gotovo svim modernim MOSFET-ovima prvenstveno su upoznate s zaštitite uređaj iz obrnutih EMF šiljaka generiranih od spojenog induktivno opterećenje , kao što su transformator, motor, solenoid itd.

Kada se induktivno opterećenje uključi kroz MOSFET odvod, električna energija se trenutno pohranjuje unutar opterećenja, a tijekom sljedećeg trenutka kao MOSFET se ISKLJUČUJE , ovaj pohranjeni EMF vraća se u obrnutom polaritetu iz izvora MOSFET-a u odvod, što uzrokuje trajnu štetu MOSFET-u.

Prisutnost unutarnje tjelesne diode preko odvoda / izvora uređaja sprečava opasnost dopuštajući ovom stražnjem EMF šiljku izravan put kroz diodu, čime se MOSFET štiti od mogućeg kvara.

Korištenje MOSFET dioda tijela za punjenje inverterske baterije

Znamo da je pretvarač nepotpun bez baterije, a baterija pretvarača neizbježno zahtijeva često punjenje kako bi izlaz pretvarača bio nadopunjen i u stanju čekanja.

Međutim, za punjenje baterije potreban je transformator, koji mora biti visoke snage, da bi se osigurala optimalna struja za bateriju .

Korištenje dodatnog transformatora zajedno s pretvaračem pretvarača može biti prilično glomazno i ​​skupo. Stoga pronalaženje tehnike u kojoj za punjenje se koristi isti pretvarač pretvarača baterija zvuči izuzetno korisno.

Prisutnost unutarnjih dioda tijela u MOSFET-ovima na sreću omogućuje da se transformator prebaci u način pretvarača, a također i u načinu punjača baterija, kroz neke jednostavne izmjene releja sekvence.

Osnovni koncept rada

Na donjem dijagramu možemo vidjeti da je svaki MOSFET popraćen unutarnjom diodom tijela, povezanom preko njihovih odvodnih / izvornih pinova.

Anoda diode povezana je s izvornim zatičem, dok je katodni zatik povezan s odvodnim zatičem uređaja. Također možemo vidjeti da, budući da su MOSFET-ovi konfigurirani u premošćenoj mreži, diode se također konfiguriraju u osnovnom ispravljač s punim mostom mrežni format.

Zaposleno je nekoliko releja koji implementiraju nekoliko brze promjene za omogućavanje mrežnom izmjeničnom napunjenju baterije putem MOSFET dioda tijela.

Ovaj ispravljač mosta formiranje mreže unutarnjih dioda MOSFET zapravo čini postupak upotrebe pojedinog transformatora kao pretvarača pretvarača i transformatora punjača vrlo jednostavnim.

Trenutni smjer protoka kroz MOSFET diode tijela

Sljedeća slika prikazuje smjer strujanja struje kroz diode tijela za ispravljanje izmjeničnog napona transformatora na istosmjerni napon punjenja

S napajanjem izmjeničnim naponom, žice transformatora naizmjenično mijenjaju svoj polaritet. Kao što je prikazano na lijevoj slici, pretpostavljajući START kao pozitivnu žicu, narančaste strelice označavaju protok struje kroz D1, bateriju, D3 i natrag do FINISH ili negativne žice transformatora.

Za sljedeći ciklus izmjenične struje, polaritet se mijenja, a struja se pomiče kako je naznačeno plavim strelicama kroz diodu tijela D4, bateriju, D2 i natrag do FINISH ili negativnog kraja namota transformatora. To se ponavlja naizmjenično, pretvarajući oba ciklusa izmjenične struje u istosmjernu i puneći bateriju.

Međutim, budući da su MOSFET-ovi također uključeni u sustav, treba biti izuzetno oprezan kako se osigura da se ovi uređaji ne oštete u procesu, a to zahtijeva savršeni postupak izmjene pretvarača / punjača.

Praktični dizajn

Sljedeći dijagram prikazuje praktični dizajn postavljen za primjenu MOSFET-ovih dioda tijela kao ispravljača punjenje inverterske baterije , s preklopnim prekidačima releja.

Da bi se osigurala 100% sigurnost MOSFET-ova u načinu punjenja i dok se koriste diode tijela s izmjeničnim transformatorom, MOSFET-vrata moraju biti držana na potencijalu tla i potpuno odsječena od istosmjernog napajanja.

U tu svrhu implementiramo dvije stvari, povežemo 1 k otpornika preko zatiča vrata / izvora svih MOSFET-ova i stavimo prekidni relej u seriji s Vcc opskrbnom linijom upravljačkog programa IC.

Relej za isključivanje je kontakt SPDT releja sa svojim N / C kontaktima koji su serijski povezani s ulazom napajanja IC-a pogona. U nedostatku mrežne naizmjenične struje, N / C kontakti ostaju aktivni omogućujući opskrbu baterijom da dosegne IC upravljačkog programa za napajanje MOSFET-ova.

Kad je mrežni napon dostupan, ovo relej se mijenja na N / O kontakte koji odsijecaju IC Vcc iz izvora napajanja, čime se osigurava potpuni prekid MOSFET-ova s ​​pozitivnog pogona.

Možemo vidjeti još jedan skup relejni kontakti spojen na mrežnu stranu transformatora 220 V. Ovaj namot čini izlaznu stranu pretvarača od 220 V. Krajevi namota povezani su s polovima DPDT releja, čiji su N / O i N / C kontakti konfigurirani s ulazom mrežne mreže AC i opterećenjem.

U nedostatku mrežne mreže naizmjenične struje, sustav radi u načinu pretvarača, a izlazna snaga isporučuje se u teret putem N / C kontakata DPDT-a.

U nazočnosti ulaza mrežne izmjenične struje, relej se aktivira na N / O kontakte omogućavajući mrežnoj izmjeničnoj struji napajanje 220V strane transformatora. To zauzvrat daje energiju pretvaraču na strani pretvarača i struja smije proći kroz diode tijela MOSFET-ova za punjenje priključene baterije.

Prije nego što se DPDT relej uspije aktivirati, SPDT relej trebao bi odsjeći Vcc upravljačkog kola s opskrbe. Mora se osigurati ovo malo kašnjenje u aktiviranju između SPDT releja i DPDT releja kako bi se zajamčila 100% sigurnost MOSFET-ova i ispravnog rada način pretvarača / punjenja preko dioda tijela.

Operacije prebacivanja releja

Kao što je gore predloženo, kada je dostupno mrežno napajanje, kontakt releja SPDT na strani Vcc trebao bi se aktivirati nekoliko milisekundi prije DPDT releja, na strani transformatora. Međutim, kada mrežni ulaz zakaže, oba se releja moraju gotovo ISKLJUČITI istovremeno. Ti bi se uvjeti mogli implementirati pomoću sljedećeg sklopa.

Ovdje se operativno napajanje istosmjerne zavojnice releja preuzima iz standarda AC za DC adapter , priključen na mrežu.

To znači da, kada je mrežni napon dostupan, AC / DC adapter uključuje releje. SPDT relej koji je spojen izravno na istosmjernu struju aktivira se brzo prije nego što DPDT relej može. DPDT relej aktivira se nekoliko milisekundi kasnije zbog prisutnosti 10 ohma i kondenzatora 470 uF. To osigurava da je IC upravljačkog sklopa MOSFET-a onemogućen prije nego što transformator uspije reagirati na mrežni ulaz na svojoj strani od 220 V.

Kad mrežni napon otkaže, oba se releja gotovo istovremeno ISKLJUČUJU, jer kondenzator 470uF sada nema utjecaja na DPDT zbog serijske obrnuto pristranske diode.

Ovim je završeno naše objašnjenje u vezi s korištenjem MOSFET-ovih dioda za punjenje inverterske baterije kroz jedan zajednički transformator. Nadamo se da će ideja mnogim hobistima omogućiti izgradnju jeftinih, kompaktnih automatskih pretvarača s ugrađenim punjačima za baterije, koristeći jedan zajednički transformator.