如何将其4个MOSFET的内置二极管为电池充电

在这篇文章中，我们将了解如何利用MOSFET的内部二极管为逆变器中的电池充电。我们将研究全桥逆变器的概念，并学习如何将其4个MOSFET的内置二极管为电池充电。

什么是全桥或H桥逆变器

如上图所示，在全桥逆变器中，我们有一组4个MOSFET连接到输出负载。对角连接的MOSFET通过外部振荡器交替切换，从而使来自电池的输入DC转换为负载的交流电或AC。

负载通常表现为变压器形式，其低压初级线圈与MOSFET桥连接以实现预期的DC到AC反相。

通常，基于4 N沟道MOSFET的H桥被应用在全桥逆变器中，尽管使用4 N通道逆变器依赖于专用驱动器IC，但效率很高，其复杂性可以略过，因此，这些方法广泛用于所有现代全桥逆变器中。

MOSFET体内二极管的用途

最初引入现代MOSFET中使用的内部二极管，以保护器件免受因连接的电感性负载（例如变压器，电动机，螺线管等）产生的反向EMF尖峰的影响。

当电感负载与MOSFET漏极接通时，电能立即存储在负载内部，并且在下一个瞬间随着关闭，该存储的EMF从MOSFET源极到漏极，从而导致MOSFET永久性损坏。

在器件的漏极/源极之间存在一个内部二极管，通过允许反电动势尖峰穿过二极管来阻止MOSFET被损坏，从而保护了MOSFET。

使用MOSFE二极管为逆变器电池充电

我们知道没有电池的逆变器是不完整的，并且逆变器电池需要频繁充电，以保持逆变器持续输出并处于待机状态。

然而，给电池充电需要变压器，该变压器必须是高功率器件，以确保电池的最佳电流。

将额外的变压器与逆变器变压器一起使用体积会非常庞大，并且成本会很高。因此，找到一种使用相同的逆变器变压器为电池充电的技术听起来非常有效。

值得高兴的是，MOSFET中内部二极管使变压器可以通过一些简单的继电器切换序列以逆变器模式以及电池充电器模式进行切换。

基本工作原理

在下图中，我们可以看到，每个MOSFET都带有一个内部二极管，该二极管跨接在它们的漏极/源极引脚之间。

二极管的阳极与源极相连，而阴极引脚与器件的源极引脚相连。我们还可以看到，由于MOSFET配置在桥接网络中，因此二极管也配置成基本的全桥整流器网络格式。

采用了几个继电器，它们实现了一些快速转换，以使电网AC能够通过MOSFET二极管为电池充电。

实际上，MOSFET内部二极管的这种桥式整流器网络结构使用单个变压器作为逆变器变压器和充电器变压器的过程非常简单。

流过MOSFET二极管的电流方向

下图显示了流过二极管的电流方向，将变压器AC整流为DC充电电压

使用交流电源时，变压器线会交替改变其极性。如左图所示，假设START为正极，橙色箭头指示电流通过D1，电池，D3并流回FINISH或变压器负极的电流模式。

在下一个AC周期中，极性反转，电流如蓝色箭头所示经过体二极管D4，电池D2并流回FINISH或变压器绕组的负极。这会不断重复，将两个AC周期都转换为DC并为电池充电。

但是，由于MOSFET也包含在系统中，因此操作时必须格外小心，以确保这些器件在过程中不会损坏。

实用设计

下图显示了将MOSFET二极管用于为逆变器电池充电的整流器的设计，并带有继电器转换开关。

为了确保MOSFET在充电模式下绝对安全，并且将二极管与变压器AC一起使用时，MOSFET栅极必须保持在接地电位，并且必须与电源DC完全断开。

为此，我们做了两件事：在所有MOSFET的栅极/源极引脚之间连接1 k电阻，并在驱动器IC的Vcc电源线上串联一个截止继电器。

截止继电器是SPDT继电器触点，其N / C触点与驱动器IC电源输入串联。在没有交流电源的情况下，N / C触点保持活动状态，从而允许电池电源到达驱动器IC，从而为MOSFET供电。

到此，我们就解释了有关使用MOSFET二极管通过单个公共变压器为逆变器电池充电的原理。希望这一想法将使更多业余爱好者能够使用一个通用变压器来构建带有内置电池充电器的自动化逆变器。
编辑：hfy