Entre las diferentes topologías de inversores existentes, la topología de inversor de puente completo o puente H se considera la más eficiente y efectiva. La configuración de una topología de puente completa podría implicar demasiada criticidad, sin embargo, con la llegada de los circuitos integrados de controlador de puente completo, estos se han convertido en uno de los inversores más simples uno puede construir.
¿Qué es una topología de puente completo?
Un inversor de puente completo, también llamado inversor de puente H, es la topología de inversor más eficiente que trabaja con transformadores de dos cables para entregar la corriente oscilante de contrafase requerida al primario. Esto evita el uso de un transformador con derivación central de 3 hilos que no es muy eficiente debido a que tiene el doble de cantidad de devanado primario que un transformador de 2 hilos.
Esta característica permite el uso de transformadores más pequeños y obtener más salidas de potencia al mismo tiempo.Hoy en día, debido a la fácil disponibilidad de circuitos integrados de controlador de puente completo, las cosas se han vuelto completamente simples y hacer un circuito inversor de puente completo en casa se ha convertido en un juego de niños.
Aquí discutimos un circuito inversor de puente completo utilizando el controlador de puente completo IC IRS2453 (1) D de International Rectifiers.
El chip mencionado es un excelente circuito integrado de controlador de puente completo, ya que por sí solo se encarga de toda la importancia crítica involucrada con las topologías de puente H a través de sus circuitos integrados avanzados.
El ensamblador simplemente necesita conectar un puñado de componentes externamente para lograr un inversor de puente en H completo y funcional.
La simplicidad del diseño es evidente en el diagrama que se muestra a continuación:
Operación del circuito
Pin14 y pin10 son los pines de voltaje de suministro flotante del lado alto del IC. Los condensadores de 1uF mantienen eficazmente estos pines cruciales un tono más alto que los voltajes de drenaje de los mosfets correspondientes, lo que garantiza que el potencial de la fuente del mosfet se mantenga por debajo del potencial de la puerta para la conducción requerida de los mosfets.
Las resistencias de compuerta suprimen la posibilidad de sobretensión de drenaje / fuente al evitar la conducción repentina de los mosfets.
Los diodos a través de las resistencias de la puerta se introducen para una descarga rápida de los condensadores internos de la puerta / drenaje durante sus períodos de no conducción para asegurar una respuesta óptima de los dispositivos.
El IC IRS2453 (1) D también se presenta con un oscilador incorporado, lo que significa que no se requeriría una etapa de oscilador externo con este chip.
Solo un par de componentes pasivos externos se encargan de la frecuencia para impulsar el inversor.
Rt y Ct se pueden calcular para obtener las salidas de frecuencia previstas de 50 Hz o 60 Hz sobre los mosfets.
Cálculo de componentes de determinación de frecuencia
La siguiente fórmula se puede utilizar para calcular los valores de Rt / Ct:
f = 1 / 1.453 x Rt x Ct
donde Rt está en ohmios y Ct en faradios.
Característica de alto voltaje
Otra característica interesante de este circuito integrado es su capacidad para manejar voltajes muy altos de hasta 600 V, lo que lo hace perfectamente aplicable para inversores sin transformador o circuitos inversores de ferrita compactos.
Como se puede ver en el diagrama dado, si se aplica un 330 V CC de acceso externo a través de las 'líneas rectificadas +/- CA', la configuración se convierte instantáneamente en un inversor sin transformador en el que cualquier carga prevista se puede conectar directamente a través de los puntos marcados como 'carga '.
Alternativamente, si un ordinario transformador reductor se utiliza, el devanado primario se puede conectar a través de los puntos marcados como 'carga'. En este caso, la 'línea rectificada + CA' se puede unir con el pin n. ° 1 del IC y terminar comúnmente en la batería (+) del inversor.
Si se usa una batería de más de 15 V, la 'línea rectificada + CA' debe conectarse directamente con el positivo de la batería, mientras que el pin n. ° 1 debe aplicarse con un voltaje de 12 V regulado descendente desde la fuente de la batería usando IC 7812.
Aunque el diseño que se muestra a continuación parece demasiado fácil de construir, el diseño requiere que se sigan algunas pautas estrictas, puede consultar la publicación para asegurarse correctas medidas de protección para el circuito inversor de puente completo simple propuesto.
NOTA:Une el pin SD del IC con la línea de tierra, si no se utiliza para la operación de apagado.
Diagrama de circuito
Inversor de puente completo o puente en H simple con dos circuitos integrados de medio puente IR2110
El diagrama anterior muestra cómo implementar un diseño de inversor de onda cuadrada de puente completo efectivo utilizando un par de CI de medio puente IR2110.
Los circuitos integrados son controladores de medio puente completos equipados con la red de condensadores de arranque necesaria para impulsar los mosfets del lado alto y una función de tiempo muerto para garantizar el 100% de seguridad para la conducción del mosfet.
Los circuitos integrados funcionan cambiando alternativamente los mosfets Q1 / Q2 y Q3 / Q4 en tándem, de modo que en cualquier ocasión, cuando Q1 está encendido, Q2 y Q3 se apagan completamente y viceversa.
El IC puede crear la conmutación precisa anterior en respuesta a las señales temporizadas en sus entradas HIN y LIN.
Estas cuatro entradas deben activarse para garantizar que en cualquier instante HIN1 y LIN2 se enciendan simultáneamente mientras que HIN2 y LIN1 se apaguen, y viceversa. Esto se hace al doble de la frecuencia de salida del inversor. Es decir, si se requiere que la salida del inversor sea 50Hz, las entradas HIN / LIN deben oscilar a una velocidad de 100Hz y así sucesivamente.
Circuito del oscilador
Este es un circuito oscilador que está optimizado para activar las entradas HIN / LIN del circuito inversor de puente completo explicado anteriormente.
Se utiliza un solo CI 4049 para generar la frecuencia requerida y también para aislar las alimentaciones de entrada alternas para los CI inversores.
C1 y R1 determinan la frecuencia requerida para hacer oscilar los dispositivos de medio puente y podrían calcularse usando la siguiente fórmula:
f = 1 /1.2RC
Alternativamente, los valores podrían lograrse mediante prueba y error.
Inversor de puente completo discreto con transistor
Hasta ahora hemos estudiado una topología de inversor de puente completo utilizando circuitos integrados especializados, sin embargo, el mismo podría construirse utilizando partes discretas como transistores y condensadores, y sin depender de los circuitos integrados.
Se puede ver un diagrama simple a continuación:
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