MOSFET 바디 다이오드를 사용하여 인버터에서 배터리 충전

이 게시물에서는 MOSFET의 내부 바디 다이오드를 활용하여 인버터 변압기로 사용되는 동일한 변압기를 통해 배터리를 충전 할 수있는 방법을 이해하려고합니다.

이 기사에서는 풀 브리지 인버터 개념을 조사하고 4 개 MOSFET의 내장 다이오드를 부착 된 배터리 충전에 적용하는 방법을 알아 봅니다.

풀 브리지 또는 H- 브리지 인버터 란?

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위 이미지에서 볼 수 있듯이 기본적으로 풀 브리지 인버터에는 출력 부하에 연결된 4 개의 MOSFET 세트가 있습니다. 대각선으로 연결된 MOSFET 쌍은 외부를 통해 교대로 전환됩니다. 발진기 , 배터리의 입력 DC가 부하에 대한 교류 또는 AC로 변환됩니다.

부하는 일반적으로 변신 로봇 , 저전압 1 차측은 의도 된 DC-AC 반전을 위해 MOSFET 브리지와 연결됩니다.

일반적으로 4 개의 N 채널 MOSFET 기반 H- 브리지 토폴로지는 풀 브리지 인버터에 적용됩니다.이 토폴로지는 전력 출력 대비 소형화 측면에서 가장 효율적인 작업을 제공하기 때문입니다.

4N 채널 인버터를 사용하는 것은 드라이버 IC 와 부트 스트랩 , 그러나 효율성은 복잡성보다 중요하므로 이러한 유형은 모든 현대식에서 널리 사용됩니다. 풀 브리지 인버터 .

MOSFET 내부 바디 다이오드의 용도

거의 모든 현대 MOSFET에 존재하는 내부 바디 다이오드는 주로 장치 보호 연결된 역 EMF 스파이크에서 유도 부하 , 변압기, 모터, 솔레노이드 등

유도 성 부하가 MOSFET 드레인을 통해 켜지면 전기 에너지가 부하 내부에 순간적으로 저장되고 다음 순간에는 MOSFET 꺼짐 ,이 저장된 EMF는 MOSFET 소스에서 드레인으로 역 극성으로 반동되어 MOSFET에 영구적 인 손상을 입 힙니다.

소자의 드레인 / 소스를 가로 지르는 내부 바디 다이오드의 존재는이 역기전력 스파이크가 다이오드를 통한 직접적인 경로를 허용함으로써 위험을 방지하여 가능한 고장으로부터 MOSFET을 보호합니다.

인버터 배터리 충전을 위해 MOSFET 바디 다이오드 사용

우리는 인버터가 배터리 없이는 불완전하다는 것을 알고 있으며, 인버터 배터리는 인버터 출력을 가득 채우고 대기 상태로 유지하기 위해 필연적으로 자주 충전해야합니다.

그러나 배터리를 충전하려면 변압기가 필요합니다. 변압기는 최적의 상태를 보장하기 위해 높은 와트 유형이어야합니다. 배터리 전류 .

인버터 변압기와 함께 추가 변압기를 사용하면 매우 부피가 크고 비용이 많이들 수 있습니다. 따라서 기술을 찾는 것은 동일한 인버터 변압기가 충전에 적용됩니다. 배터리는 매우 유익하게 들립니다.

다행스럽게도 MOSFET에 내부 바디 다이오드가 있으면 변압기를 인버터 모드와 배터리 충전기 모드로 전환 할 수 있습니다. 릴레이 전환 시퀀스.

기본 작업 개념

아래 다이어그램에서 각 MOSFET에는 드레인 / 소스 핀에 연결된 내부 바디 다이오드가 함께 제공됩니다.

다이오드의 양극은 소스 핀에 연결되고 음극 핀은 장치의 드레인 핀에 연결됩니다. 또한 MOSFET이 브리지 네트워크에 구성되어 있기 때문에 다이오드도 기본 풀 브리지 정류기 네트워크 형식.

몇 가지를 구현하는 두 개의 릴레이가 사용됩니다. 빠른 전환 그리드 AC가 MOSFET 바디 다이오드를 통해 배터리를 충전 할 수 있도록합니다.

이 브리지 정류기 MOSFET 내부 다이오드의 네트워크 형성은 실제로 단일 변압기를 인버터 변압기 및 충전기 변압기로 사용하는 과정을 매우 간단하게 만듭니다.

MOSFET 바디 다이오드를 통한 전류 흐름 방향

다음 이미지는 변압기 AC를 DC 충전 전압으로 정류하기 위해 바디 다이오드를 통한 전류 흐름의 방향을 보여줍니다.

AC 전원을 사용하면 변압기 와이어가 번갈아 극성을 바꿉니다. 왼쪽 이미지에서 볼 수 있듯이 START를 양의 ​​전선으로 가정하면 주황색 화살표는 D1, 배터리, D3을 통해 전류의 흐름 패턴을 나타내고 변압기의 FINISH 또는 음극 전선으로 돌아갑니다.

다음 AC 사이클 동안 극성이 반전되고 전류는 바디 다이오드 D4, 배터리, D2를 통해 파란색 화살표로 표시된대로 이동하고 변압기 권선의 끝 또는 끝으로 돌아갑니다. 이것은 교대로 반복되어 두 AC 사이클을 DC로 변환하고 배터리를 충전합니다.

그러나 MOSFET도 시스템에 포함되기 때문에 이러한 장치가 프로세스에서 손상되지 않도록 각별한주의를 기울여야하며,이를 위해서는 완벽한 인버터 / 충전기 전환 작업이 필요합니다.

실용적인 디자인

다음 다이어그램은 MOSFET 바디 다이오드를 정류기로 구현하기위한 실제 설계 설정을 보여줍니다. 인버터 배터리 충전 , 릴레이 전환 스위치 포함.

충전 모드에서 그리고 변압기 AC와 함께 바디 다이오드를 사용하는 동안 MOSFET의 100 % 안전을 보장하려면 MOSFET 게이트를 접지 전위에서 유지하고 공급 DC에서 완전히 차단해야합니다.

이를 위해 두 가지를 구현합니다. 모든 MOSFET의 게이트 / 소스 핀에 1k 저항을 연결하고 드라이버 IC의 Vcc 공급 라인과 직렬로 차단 릴레이를 배치합니다.

차단 릴레이는 드라이버 IC 공급 입력과 직렬로 연결된 N / C 접점이있는 SPDT 릴레이 접점입니다. AC 주전원이없는 경우 N / C 접점은 활성 상태를 유지하므로 배터리 전원이 MOSFET에 전원을 공급하기 위해 드라이버 IC에 도달 할 수 있습니다.

주전원 AC를 사용할 수있는 경우 릴레이 변경 N / O 접점에 연결하여 전원에서 IC Vcc를 차단하여 포지티브 드라이브에서 MOSFET을 완전히 차단합니다.

우리는 다른 세트를 볼 수 있습니다 릴레이 접점 변압기 220V 주전원 측과 연결됩니다. 이 권선은 인버터의 출력 220V 측을 구성합니다. 권선 끝은 DPDT 릴레이의 극과 연결되며 N / O 및 N / C 접점은 각각 주 전력망 입력 AC 및 부하로 구성됩니다.

주전원 그리드 AC가없는 경우 시스템은 인버터 모드에서 작동하고 전원 출력은 DPDT의 N / C 접점을 통해 부하로 전달됩니다.

AC 그리드 입력이있는 경우 릴레이가 N / O 접점으로 활성화되어 그리드 AC가 변압기의 220V 측에 전력을 공급할 수 있습니다. 이것은 차례로 변압기의 인버터 측에 전원을 공급하고 전류는 연결된 배터리를 충전하기 위해 MOSFET의 바디 다이오드를 통과하도록 허용됩니다.

DPDT 릴레이가 활성화되기 전에 SPDT 릴레이는 전원에서 드라이버 IC의 Vcc를 차단해야합니다. SPDT 릴레이와 DPDT 릴레이 사이의 활성화에서 약간의 지연은 MOSFET의 100 % 안전을 보장하고 제품의 사운드 작동을 위해 보장되어야합니다. 인버터 / 충전 모드 바디 다이오드를 통해.

릴레이 전환 작업

위에서 제안한 바와 같이, 주전원 공급이 가능할 때 Vcc 측 SPDT 릴레이 접점은 변압기 측에서 DPDT 릴레이보다 몇 밀리 초 전에 활성화되어야합니다. 그러나 주전원 입력이 실패하면 두 릴레이가 거의 동시에 꺼져 야합니다. 이러한 조건은 다음 회로를 사용하여 구현할 수 있습니다.

여기서 릴레이 코일에 대한 작동 DC 공급은 표준 AC-DC 어댑터 , 그리드 주전원으로 연결됩니다.

즉, 그리드 AC를 사용할 수있는 경우 AC / DC 어댑터가 릴레이의 전원을 켭니다. DC 전원에 직접 연결되는 SPDT 릴레이는 DPDT 릴레이가 가능하기 전에 빠르게 활성화됩니다. DPDT 릴레이는 10ohm 및 470uF 커패시터의 존재로 인해 몇 밀리 초 후에 활성화됩니다. 이렇게하면 변압기가 220V 측에서 그리드 AC 입력에 응답 할 수 있기 전에 MOSFET 드라이버 IC가 비활성화됩니다.

주 AC에 장애가 발생하면 470uF 커패시터가 직렬 역 바이어스 다이오드로 인해 DPDT에 영향을 미치지 않기 때문에 두 릴레이가 거의 동시에 꺼집니다.

이것으로 단일 공통 변압기를 통해 인버터 배터리를 충전하기 위해 MOSFET 바디 다이오드를 사용하는 방법에 대한 설명을 마칩니다. 이 아이디어를 통해 많은 애호가들이 단일 공통 변압기를 사용하여 배터리 충전기가 내장 된 저렴하고 컴팩트 한 자동 인버터를 만들 수 있기를 바랍니다.