Paggamit ng MOSFET Body Diodes upang Pagsingil ng Baterya sa Inverters

Sa post na ito sinubukan naming maunawaan kung paano maaaring samantalahin ang panloob na mga diode ng katawan ng MOSFETs para sa pagpapagana ng singilin ng baterya sa pamamagitan ng parehong transpormer na ginagamit bilang inverter transpormer.

Sa artikulong ito ay susuriin namin ang isang buong konsepto ng inverter ng tulay at matutunan kung paano mailalapat ang mga built-in na diode ng 4 na MOSFET para sa pagsingil ng isang nakakabit na baterya.

Ano ang isang Full Bridge o H-Bridge Inverter

Sa ilan sa aking naunang mga post na tinalakay namin buong circuit ng inverter ng tulay at patungkol sa kanilang prinsipyo sa pagtatrabaho.

Tulad ng ipinakita sa imahe sa itaas, karaniwang, sa isang buong-tulay na inverter mayroon kaming isang hanay ng 4 na MOSFET na konektado sa output load. Ang mga pares na nakakonekta na dayagonal na MOSFET ay halili na inililipat sa isang panlabas oscillator , na sanhi ng input DC mula sa baterya upang ibahin ang isang alternating kasalukuyang o AC para sa pag-load.

Ang pagkarga ay normal sa anyo ng a transpormador , na ang pangunahing boltahe na pangunahing ay konektado sa tulay ng MOSFET para sa inilaan na DC sa AC pagbabaligtad.

Karaniwan, ang 4 N-channel MOSFET batay sa topology ng H-tulay ay inilapat sa buong tulay na inverters, dahil ang topology na ito ay nagbibigay ng pinaka mahusay na pagtatrabaho sa mga tuntunin ng pagiging siksik sa ratio ng output ng kapangyarihan.

Bagaman ang paggamit ng 4 N channel inverters ay nakasalalay sa dalubhasa mga driver ng IC kasama naka-bootstrap , ngunit ang kahusayan ay lumalagpas sa pagiging kumplikado, samakatuwid ang mga uri na ito ay popular na nagtatrabaho sa lahat ng moderno buong inverters ng tulay .

Layunin ng MOSFET Panloob na Mga Diode ng Katawan

Ang panloob na mga diode ng katawan na naroroon sa halos lahat ng mga modernong araw na MOSFET ay pangunahing ipinakilala sa ingatan ang aparato mula sa reverse EMF spikes na nabuo mula sa isang konektado inductive load , tulad ng isang transpormer, motor, solenoid atbp.

Kapag ang isang inductive load ay nakabukas ON sa alisan ng MOSFET, ang elektrikal na enerhiya ay naimbak kaagad sa loob ng pagkarga, at sa susunod na sandali bilang NAKA-OFF ang MOSFET , ang nakaimbak na EMF na ito ay sinipa pabalik sa reverse polarity mula sa mapagkukunan ng MOSFET patungo sa alisan ng tubig, na nagdudulot ng permanenteng pinsala sa MOSFET.

Ang pagkakaroon ng isang panloob na diode ng katawan sa buong kanal / mapagkukunan ng aparato ay pumipigil sa panganib sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa pabalik na emf na ito na magturo ng isang direktang landas sa pamamagitan ng diode, sa gayon ay maingat ang MOSFET mula sa isang posibleng pagkasira.

Paggamit ng MOSFET Body Diode para sa Charging Inverter Battery

Alam namin na ang isang inverter ay hindi kumpleto nang walang baterya, at ang isang inverter na baterya ay hindi maiwasang nangangailangan ng madalas na singilin upang mapanatili ang inverter output topped-up at sa standby na kondisyon.

Gayunpaman, ang pagsingil ng baterya ay nangangailangan ng isang transpormer, na kailangang isang mataas na uri ng wattage upang matiyak na pinakamainam kasalukuyang para sa baterya .

Ang paggamit ng isang karagdagang transpormer kasabay ng inverter transpormer ay maaaring maging masyadong malaki at magastos din. Samakatuwid paghahanap ng isang pamamaraan kung saan ang ang parehong inverter transpormer ay inilapat para sa singilin tunog ng baterya ay lubos na kapaki-pakinabang.

Ang pagkakaroon ng panloob na mga body diode sa MOSFETs sa kabutihang palad ginagawang posible para sa transpormer na mailipat sa inverter mode at din sa mode ng charger ng baterya, sa pamamagitan ng ilang madaling relay mga pagbabago pagkakasunud-sunod

Pangunahing Konsepto sa Paggawa

Sa diagram sa ibaba makikita natin ito, ang bawat MOSFET ay sinamahan ng isang panloob na body diode, na konektado sa kanilang mga drain / source pin.

Ang anode ng diode ay konektado sa pinagmulan na pin, habang ang cathode pin ay nauugnay sa drain pin ng aparato. Maaari din nating makita na dahil ang MOSFET ay naka-configure sa isang bridged network, ang mga diode ay na-configure din sa isang pangunahing full-bridge rectifier format ng network.

Ang isang pares ng mga relay ay nagtatrabaho na nagpapatupad ng ilang mabilis na pagbabago para sa pagpapagana ng grid AC na singilin ang baterya sa pamamagitan ng mga diode ng katawan ng MOSFET.

Ito tagatama ng tulay ang pagbuo ng network ng panloob na mga diode ng MOSFET ay talagang gumagawa ng proseso ng paggamit ng isang solong transpormer bilang isang inverter transpormer at charger transformer na napaka prangka.

Kasalukuyang Direksyon ng Daloy sa pamamagitan ng MOSFET Mga Diode ng Katawan

Ipinapakita ng sumusunod na imahe ang direksyon ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng mga body diode para sa pagwawasto ng transpormer AC sa isang boltahe ng singilin sa DC

Gamit ang isang supply ng AC, ang mga wire ng transpormer ay binabago ang kanilang polarity na halili. Tulad ng ipinakita sa kaliwang imahe, sa pag-aakalang ang SIMULA bilang positibong kawad, ang mga orange na arrow ay nagpapahiwatig ng pattern ng daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng D1, baterya, D3 at pabalik sa FINISH o ang negatibong wire ng transpormer.

Para sa susunod na ikot ng AC, ang polarity ay nababaligtad, at ang kasalukuyang gumagalaw tulad ng ipinahiwatig ng mga asul na arrow sa pamamagitan ng body diode D4, baterya, D2, at pabalik sa FINISH o ang negatibong dulo ng paikot-ikot na transpormer. Patuloy itong inuulit na halili, binabago ang parehong mga AC cycle sa DC at singilin ang baterya.

Gayunpaman, dahil ang MOSFETs ay kasangkot din sa system, kailangang gawin ang matinding pag-iingat upang matiyak na ang aparato na ito ay hindi masira sa proseso, at tumatawag ito para sa isang perpektong operasyon ng pagbabago ng inverter / charger.

Praktikal na Disenyo

Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita ng isang praktikal na disenyo na naka-set up para sa pagpapatupad ng mga MOSFET body diode bilang isang rectifier para sa singilin ang isang baterya ng inverter , na may mga switch ng pagbabago ng relay.

Upang matiyak ang kaligtasan ng 100% para sa mga MOSFET sa mode na pagsingil at habang ginagamit ang mga body diode gamit ang transpormer AC, ang mga pintuang MOSFET ay dapat na gaganapin sa potensyal na lupa, at ganap na putulin mula sa supply DC.

Para sa mga ito ipinatupad namin ang dalawang bagay, ikonekta ang 1 k resistors sa kabuuan ng gate / mga pin ng mapagkukunan ng lahat ng mga MOSFET, at maglagay ng isang cut-off relay sa serye sa linya ng suplay ng Vcc ng driver ng IC.

Ang cut-off relay ay isang contact na SPDT relay na may mga contact na N / C na konektado sa serye kasama ang input ng suplay ng driver IC. Sa kawalan ng AC mains, ang mga contact na N / C ay mananatiling aktibo na pinapayagan ang supply ng baterya na maabot ang driver ng IC para sa paggana ng MOSFETs.

Kapag magagamit ang mains AC, ito relay pagbabago sa paglipas sa mga contact na N / O na pinuputol ang IC Vcc mula sa pinagmulan ng kuryente, sa gayon tinitiyak ang isang kabuuang hiwa para sa mga MOSFET mula sa positibong drive.

Maaari tayong makakita ng isa pang hanay ng relay contact konektado sa transpormer na 220 V mains side. Ang paikot-ikot na ito ay bumubuo ng output ng 220V na bahagi ng inverter. Ang mga paikot-ikot na dulo ay konektado sa mga poste ng isang DPDT relay, na ang mga contact na N / O isang N / C ay naka-configure kasama ang mains grid input AC at ang pagkarga ayon sa pagkakasunod.

Sa kawalan ng mains grid AC, gumagana ang system sa inverter mode, at ang output output ay naihatid sa load sa pamamagitan ng mga contact na N / C ng DPDT.

Sa pagkakaroon ng isang input ng AC grid, ang relay ay nagpapagana sa mga contact na N / O na pinapayagan ang grid AC na paandarin ang 220V na bahagi ng transpormer. Ito naman ang nagpapalakas ng panig ng inverter ng transpormer at ang kasalukuyang pinapayagan na dumaan sa mga body diode ng MOSFETs para sa singilin ang nakakabit na baterya.

Bago ma-aktibo ang relay ng DPDT, ang SPDT relay ay dapat na putulin ang Vcc ng driver IC mula sa supply. Ang bahagyang pagkaantala sa pag-aktibo sa pagitan ng SPDT relay at DPDT relay ay dapat tiyakin upang masiguro ang 100% kaligtasan para sa mga MOSFET at para sa maayos na pagpapatakbo ng mode na inverter / singilin sa pamamagitan ng mga body diode.

Ipa-relay ang Mga Pagpapatakbo ng Changeover

Tulad ng iminungkahi sa itaas, kapag ang supply ng mains ay magagamit ang Vcc side SPDT relay contact ay dapat na buhayin ang ilang milliseconds bago ang DPDT relay, sa bahagi ng transpormer. Gayunpaman, kapag nabigo ang input ng mains, ang parehong mga relay ay dapat na patayin nang halos sabay-sabay. Ang mga kundisyong ito ay maaaring ipatupad gamit ang sumusunod na circuit.

Dito, ang pagpapatakbo ng DC supply para sa relay coil ay nakuha mula sa isang pamantayan AC sa DC adapter , naka-plug sa mga grid mains.

Nangangahulugan ito, kapag ang grid AC ay magagamit, ang AC / DC adapter ay kapangyarihan SA mga relay. Ang SPDT relay na konektado nang direkta sa supply ng DC ay mabilis na umaandar bago magawa ang relay ng DPDT. Ang DPDT relay ay nagpapagana ng ilang milliseconds mamaya dahil sa pagkakaroon ng 10 ohm at 470 uF capacitor. Tinitiyak nito na ang driver ng MOSFET na IC ay hindi pinagana bago ang transpormer ay magagawang tumugon sa input ng grid AC sa 220 V na bahagi nito.

Kapag nabigo ang mains AC, pareho ang relay switch OFF halos sabay-sabay, dahil ang 470uF capacitor ngayon ay walang epekto sa DPDT dahil sa serye ng reverse biased diode.

Tinatapos nito ang aming paliwanag tungkol sa paggamit ng mga diode ng katawan ng MOSFET para sa pagsingil ng isang baterya ng inverter sa pamamagitan ng isang solong karaniwang transpormer. Inaasahan ko, papayagan ng ideya ang maraming mga libangan na magtayo ng murang, compact na awtomatikong mga inverter na may built-in na charger ng baterya, gamit ang isang solong karaniwang transpormer.