基于微处理器的Arduino全桥逆变器电路图讲解

一个简单而有用的基于微处理器的Arduino全桥逆变器电路可以通过使用SPWM对Arduino板进行编程，并通过在H桥拓扑中集成一些MOSFET来构建。

在我们之前的一篇文章中，我们全面学习了如何构建简单的Arduino正弦波逆变器，在这里我们将看到如何将相同的Arduino项目应用于构建简单的全桥或H桥逆变器电路。

使用 P 沟道和 N 沟道 MOSFET

为了简单起见，我们将使用 P 沟道 MOSFET 用于高端 MOSFET，将 N 沟道 MOSFET 用于低侧
mosfet，这将使我们能够避免复杂的自举级，并实现 Arduino 信号与 mosfet 的直接集成。

在设计基于全桥的逆变器时，通常采用N沟道MOSFET，这确保了MOSFET和负载之间最理想的电流切换，并确保MOSFET更安全的工作条件。

然而，当使用 p 和 n 沟道 MOSFET 的组合时，MOSFET 上的击穿风险和其他类似因素成为一个严重的问题。

话虽如此，如果过渡阶段得到适当的保护，死区时间很短，则可以使开关尽可能安全，并且可以避免MOSFET的吹扫。

在此设计中，我专门使用了使用IC 4093的施密特触发NAND门，以确保两个通道之间的开关清晰，并且不受任何类型的杂散瞬变或低信号干扰的影响。

栅极 N1-N4 逻辑操作

当引脚 9 是逻辑 1，引脚 8 是逻辑 0 时

N1 输出为 0，左上角 p-MOSFET 导通，N2 输出为 1，右下角 n-MOSFET 导通。

N3 输出为 1，右上方 p-MOSFET 关闭，N4 输出为 0，左下角 n-MOSFET 关闭。

其他对角线连接的MOSFET发生完全相同的顺序，当引脚9为逻辑0，引脚8为逻辑1时

工作原理

如上图所示，借助以下几点可以理解这款基于Arduino的全桥正弦波逆变器的工作情况：

Arduino 被编程为从引脚 #8 和引脚 #9 生成适当格式的 SPWM 输出。

当其中一个引脚生成 SPWM 时，互补引脚保持低电平。

上述引脚排列的相应输出通过IC
1的施密特触发NAND栅极（N4---N4093）进行处理。栅极全部布置为具有施密特响应的逆变器，并馈送到全桥驱动器网络的相关MOSFET。

当引脚#9产生SPWM时，N1反相SPWM，并确保相关的高端MOSFET响应并传导SPWM的高逻辑，N2确保低侧N沟道MOSFET也这样做。

在此期间，引脚#8保持在逻辑零（非活动），由N3 N4适当解释，以确保H桥的另一对互补MOSFET保持完全关断。

当SPWM生成从引脚#8过渡到引脚#9时，上述标准相同重复，并且设置的条件在Arduino引脚排列和全桥MOSFET对上连续重复。

电池规格

为给定的Arduino全桥正弦波逆变器电路选择的电池规格为24V / 100Ah，但是可以根据用户偏好为电池选择任何其他所需的规格。

转换器初级电压规格应略低于电池电压，以确保SPWM RMS在变压器的次级按比例产生约220V至240V。

4093 IC 引脚排列

IRF540 引脚排列详细信息（IRF9540 也将具有相同的引脚排列配置）

更简单的全桥替代方案

下图显示了使用 P 和 N 沟道 MOSFET 的替代 H 桥设计，该设计不依赖于 IC，而是使用普通 BJT 作为隔离 MOSFET
的驱动器。

交替时钟信号由 Arduino 板提供，而上述电路的正输出和负输出则提供给 Arduino DC 输入。