Menggunakan Dioda Tubuh MOSFET untuk Mengisi Baterai di Inverter

Dalam posting ini kami mencoba untuk memahami bagaimana dioda tubuh internal MOSFET dapat dimanfaatkan untuk memungkinkan pengisian baterai melalui trafo yang sama yang digunakan sebagai trafo inverter.

Pada artikel ini kita akan menyelidiki konsep inverter jembatan penuh dan mempelajari bagaimana dioda built-in dari 4 MOSFET dapat diterapkan untuk mengisi daya baterai yang terpasang.

Apa itu Full Bridge atau H-Bridge Inverter

Di beberapa postingan saya sebelumnya sudah kita bahas sirkuit inverter jembatan penuh dan tentang prinsip kerja mereka.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, pada dasarnya, dalam inverter full-bridge kita memiliki satu set 4 MOSFET yang terhubung ke beban keluaran. Pasangan MOSFET yang terhubung secara diagonal dialihkan secara bergantian melalui eksternal osilator , menyebabkan input DC dari baterai berubah menjadi arus bolak-balik atau AC untuk beban.

Beban biasanya berupa a transformator , yang primer tegangan rendahnya dihubungkan dengan jembatan MOSFET untuk pembalikan DC ke AC yang dimaksudkan.

Biasanya, file 4 MOSFET saluran-N topologi H-bridge berbasis diterapkan dalam inverter jembatan penuh, karena topologi ini memberikan kerja yang paling efisien dalam hal rasio kekompakan terhadap daya keluaran.

Meskipun menggunakan inverter saluran 4 N bergantung pada khusus IC driver dengan bootstrap , namun efisiensi melebihi kompleksitasnya, oleh karena itu jenis ini populer digunakan di semua modern inverter jembatan penuh .

Tujuan Dioda Tubuh Internal MOSFET

Dioda tubuh internal yang ada di hampir semua MOSFET modern terutama diperkenalkan lindungi perangkat dari lonjakan EMF terbalik yang dihasilkan dari sambungan beban induktif , seperti trafo, motor, solenoid dll.

Ketika beban induktif DIAKTIFKAN melalui drain MOSFET, energi listrik disimpan secara instan di dalam beban, dan selama momen berikutnya sebagai MOSFET MATI , EMF yang disimpan ini ditendang kembali dalam polaritas terbalik dari sumber MOSFET menjadi terkuras, menyebabkan kerusakan permanen pada MOSFET.

Kehadiran dioda tubuh internal di saluran / sumber perangkat menggagalkan bahaya dengan memungkinkan ggl balik ini spike jalur langsung melalui dioda, sehingga melindungi MOSFET dari kemungkinan kerusakan.

Menggunakan Dioda Tubuh MOSFET untuk Mengisi Baterai Inverter

Kita tahu bahwa inverter tidak akan lengkap tanpa baterai, dan baterai inverter pasti membutuhkan pengisian daya yang sering untuk menjaga output inverter tetap tinggi dan dalam kondisi siaga.

Namun, pengisian baterai membutuhkan trafo, yang membutuhkan jenis watt tinggi untuk memastikan optimal arus untuk baterai .

Menggunakan trafo tambahan dalam hubungannya dengan trafo inverter bisa sangat besar dan mahal juga. Oleh karena itu ditemukan suatu teknik di mana trafo inverter yang sama diterapkan untuk pengisian baterai terdengar sangat bermanfaat.

Kehadiran dioda tubuh internal di MOSFET untungnya memungkinkan transformator untuk diaktifkan dalam mode inverter dan juga dalam mode pengisi daya baterai, melalui beberapa cara mudah. relay pergantian urutan.

Konsep Kerja Dasar

Dalam diagram di bawah ini, kita dapat melihat bahwa, setiap MOSFET disertai dengan dioda badan internal, yang terhubung melintasi pin saluran / sumbernya.

Anoda dari dioda dihubungkan dengan pin sumber, sedangkan pin katoda dihubungkan dengan pin saluran dari perangkat. Kita juga dapat melihat bahwa sejak MOSFET dikonfigurasi dalam jaringan yang dijembatani, dioda juga dikonfigurasi dalam penyearah jembatan penuh format jaringan.

Beberapa relay digunakan yang mengimplementasikan beberapa pergantian cepat untuk mengaktifkan jaringan AC untuk mengisi baterai melalui dioda tubuh MOSFET.

Ini penyearah jembatan Pembentukan jaringan dioda internal MOSFET sebenarnya membuat proses penggunaan trafo tunggal sebagai trafo inverter dan trafo charger sangat mudah.

Arah Aliran Arus melalui Dioda Tubuh MOSFET

Gambar berikut menunjukkan arah aliran arus melalui dioda tubuh untuk memperbaiki tegangan pengisian AC transformator ke DC

Dengan suplai AC, kabel transformator mengubah polaritasnya secara bergantian. Seperti yang ditunjukkan pada gambar kiri, dengan asumsi MULAI sebagai kabel positif, panah oranye menunjukkan pola aliran arus melalui D1, baterai, D3 dan kembali ke SELESAI atau kabel negatif transformator.

Untuk siklus AC berikutnya, polaritasnya berbalik, dan arus bergerak seperti yang ditunjukkan oleh panah biru melalui dioda tubuh D4, baterai, D2, dan kembali ke FINISH atau ujung negatif belitan transformator. Ini terus berulang secara bergantian, mengubah siklus AC menjadi DC dan mengisi baterai.

Namun, karena MOSFET juga terlibat dalam sistem, sangat hati-hati harus dilakukan untuk memastikan bahwa perangkat ini tidak rusak dalam prosesnya, dan ini memerlukan operasi penggantian inverter / pengisi daya yang sempurna.

Desain Praktis

Diagram berikut menunjukkan desain praktis yang disiapkan untuk mengimplementasikan dioda tubuh MOSFET sebagai penyearah mengisi baterai inverter , dengan sakelar pergantian relai.

Untuk memastikan keamanan 100% untuk MOSFET dalam mode pengisian daya dan saat menggunakan dioda tubuh dengan AC transformator, gerbang MOSFET harus dipegang pada potensi tanah, dan sepenuhnya terputus dari suplai DC.

Untuk ini kami menerapkan dua hal, sambungkan resistor 1 k melintasi pin gerbang / sumber semua MOSFET, dan letakkan relai pemutus secara seri dengan jalur suplai Vcc dari IC driver.

Relai cut-off adalah kontak relai SPDT dengan kontak N / C-nya yang dihubungkan secara seri dengan input suplai IC driver. Jika tidak ada sumber listrik AC, kontak N / C tetap aktif memungkinkan suplai baterai mencapai IC driver untuk menyalakan MOSFET.

Jika listrik AC tersedia, ini menyampaikan perubahan ke kontak N / O memotong IC Vcc dari sumber listrik, sehingga memastikan pemutusan total untuk MOSFET dari drive positif.

Kita bisa melihat set lainnya relai kontak terhubung dengan trafo sisi listrik 220 V. Belitan ini merupakan sisi keluaran 220V dari inverter. Ujung belitan dihubungkan dengan kutub relai DPDT, yang kontak N / O dan N / C-nya masing-masing dikonfigurasi dengan input jaringan listrik AC dan beban.

Jika tidak ada jaringan listrik AC, sistem bekerja dalam mode inverter, dan keluaran daya dikirim ke beban melalui kontak N / C DPDT.

Di hadapan input jaringan AC, relai diaktifkan ke kontak N / O yang memungkinkan jaringan AC untuk memberi daya pada sisi transformator 220V. Ini pada gilirannya memberi energi pada sisi inverter trafo dan arus dibiarkan melewati dioda tubuh MOSFET untuk mengisi daya baterai yang terpasang.

Sebelum relai DPDT dapat aktif, relai SPDT seharusnya memutus Vcc IC driver dari suplai. Sedikit penundaan dalam aktivasi antara relai SPDT dan relai DPDT harus dipastikan untuk menjamin keamanan 100% untuk MOSFET dan untuk operasi suara dari inverter / mode pengisian daya melalui dioda tubuh.

Operasi Pergantian Relai

Seperti yang disarankan di atas, ketika catu daya tersedia, kontak relai SPDT sisi Vcc harus diaktifkan beberapa milidetik sebelum relai DPDT, di sisi transformator. Namun, ketika input utama gagal, kedua relai harus dimatikan hampir bersamaan. Kondisi ini dapat diimplementasikan dengan menggunakan sirkuit berikut.

Di sini, suplai DC operasional untuk koil relai diperoleh dari standar Adaptor AC ke DC , dicolokkan dengan jaringan listrik.

Ini berarti, ketika grid AC tersedia, adaptor AC / DC menyalakan relai. Relai SPDT yang terhubung langsung ke suplai DC aktif dengan cepat sebelum relai DPDT dapat. Relai DPDT aktif beberapa milidetik kemudian karena adanya kapasitor 10 ohm dan 470 uF. Ini memastikan bahwa IC driver MOSFET dinonaktifkan sebelum transformator dapat merespons input AC jaringan pada sisi 220 V.

Ketika listrik AC gagal, kedua relai mati hampir bersamaan, karena kapasitor 470uF sekarang tidak berpengaruh pada DPDT karena seri dioda bias terbalik.

Demikian penjelasan kami mengenai penggunaan dioda tubuh MOSFET untuk mengisi daya baterai inverter melalui trafo tunggal. Mudah-mudahan, idenya akan memungkinkan banyak penggemar untuk membangun inverter otomatis kompak yang murah dengan pengisi daya baterai built-in, menggunakan transformator umum tunggal.