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File metadata and controls

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简单的直流电与交流电相互转换模块

Protel DXP version version model:CL-IR-01 MIT

For English version English Documentation.

模块描述

全桥可控逆变整流器模块是一块可移植性、可编程性以及通用性都较高的电源模块。只需两根信号线即可控制全桥电路,实现直流电压与交流电压的相互转换。模块中的开关器件均可控,可以适应不同的运行状态。系统效率最高峰值可达到94%。

功能特性

模块具备一下功能特性:

  • 模块支持PWM、SPWM等控制信号,每只桥臂仅需一根信号线控制。
  • 上下桥臂内置死区,无需担心短路问题。
  • MOSFIT管基极具有电荷释放电路,防止电荷积累击穿MOS管。
  • 驱动电阻方便更换调整。
  • 使用电阻更小的香蕉头接线柱。

注意:此模块需要另外的12V或者5V为内置芯片供电。

数据参数

具体参数可参考下表:

⚠️警告⚠️

  1. 由于作者精力有限,峰值电压为推测值,未经过严格的可靠性测试。所以峰值电压不代表您可以在此条件下正常工作。请保护好自己的安全!
  2. 建议典型值为作者实验与测试使用的数值,当您选择供电参数时,建议您查看元件的datasheet分析耐压值。
项目 峰值 建议典型值
输入电压 0V~100V 10V~60V
输出电压(有效值) 0V~120V 36V
输入电流 0A~4A 0A~2A
输出电流 0A~4A 0A~2A
内置芯片供电电压 0V~12V 5V、12V
控制信号电压 0V~5V 5V、3.3V

元件需求

本模块需要以下芯片与晶体管(常用电子元件以及封装请查看工程文档):

  • IRF540N
  • IR2104S

电路分析与注意事项

逆变与整流电路

电路下图所示:

其中R2、R4、R6、R8是较为重要的元件,电阻的作用是在基极状态变换时缓解电压突变、而电流无法突变时,对MOSFIT产生的巨大冲击。其阻值微小的变化就可能对输出波形的尖峰与振铃带来可观的缓解。

另外也可以通过在直流电对地并联大容量电解电容、高频陶瓷电容缓解电压中的不稳定因素。

驱动控制电路

电路图如下:

此电路中,C3自举电容的作用将成为理解电路的关键。自举电容就是在低端管开通时充电积攒电压;在高端管将要开通时,将积攒的电压叠加在源极上传输给基极,实现高端管的开通。此电容的容值不必很大,使用钽电容也可达到同样的效果。

IR2104可以使用同一电压进行供电。管脚3为使能端。

软件支持

您可以使用各类MCU、FPGA,生成驱动能力较强的PWM、SPWM波形,为模块提供控制信号。建议添加光耦隔离对主控进行保护。

作者使用STM32F407最小系统板,利用内置时钟直接生成PWM与SPWM波供给模块,亦可应付大部分应用场景。

版本更新

  • v1.0 正常使用。正式开源
  • v1.0-early1 第二次打样,测试无问题。
  • v1.0-early 第一次打样,发现问题,重新布局。

License

本作品遵循MIT开源协议。您可以自由的再创作,但必须注明本作者。