تبدیل برق DC به AC با ترانزیستور

چرا با وجود برق AC مجددا دوباره آن را به DC تبدیل می‌کنیم؟

در خیلی از مواقع با وجود برق AC، آن را با یک مبدل به DC تبدیل می‌کنیم. دلایل زیادی برای انجام این کار وجود دارد که می‌تواند شامل نوسانات شدید ولتاژ و وجود فرکانس‌های متغیر باشد. با توجه به همین دلایل، باه وسیله مبدل کانورتر برق AC به ولتاژ لینک DC تبدیل می‌شود و در این حالت، فرکانس صفر است. سپس با یک فرکانس دلخواه یا برق شهر (بین 50 الی 60 هرتز) می‌توان با استفاده از یک مبدل یا اینورتر برق DC را به AC تبدیل کرد. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید مقاله تفاوت برق DC با AC را مطالعه کنید.

در این حالت است که ترانزیستورها و دیودها وارد عمل می‌شوند و جریان را از خود عبور می‌دهند. زمانی که مدار فعال می‌شود جفت ترانزیستور با هم روشن و جفت دیگر ترانزیستور با هم خاموش می‌شوند. یکی از ساختار مهم برای ترانزیستور، روش پل H است که در ادامه آن را مفصل توضیح می‌دهیم.

استفاده از روش پل H برای تبدیل برق DC به AC

ساده‌ترین روش استفاده از (H bridge) پل H است که در واقع آرایشیاز کلیدها، ترانزیستورها و دیود ها است که به طوری طراحی می‌شوند که با روشن و خاموش کردن آن‌ها، جهت جریان را تغییر داد. البته این روش، موج مربعی تولید می‌کند و باید با روش‌های دیگر مانند سیگنال PWM یا فیلتر، آن را به موج سینوسی تبدیل کرد. در ادامه روش پل H و نحوه ایجاد موج مربعی را شرح می‌دهیم. در واقع سیگنال مثلثی همان شکل موج حامل یا CARRIER است و سیگنال سینوسی همان سیگنال رفرنس است.

با باز و بستن کلیدها، جهت جریان تغییر می‌کند. اگر سیگنال مثلثی را به یک ورودی منفی و همچنین سیگنال سینوسی به ورودی مثبت داده شود، هر کدام از نیم سیکل‌های مثبت یا منفی، جریان برقرار است. هنگامی‌ که ترانزیستورهای Q1 و O4 روشن می‌شوند و در این حالت جریان، در نیم سیکل مثبت وجود دارد.

در حالت نیم سیکل منفی، ترانزیستورهای Q2 و Q3 روشن می‌شوند و در این حالت جریان در نیم سیکل منفی شروع می‌شود و برقرار است. این حالت بر عکس مورد بالا است. زمانی که سیگنال سینوسی از سیگنال مثلثی مثبت‌تر است، جریان خروجی 1 می‌شود.

سیگنال PWM در تبدیل برق DC به AC

با مدار انتگرال گیر می‌توان به شکل موج سینوسی رسید. با انتگرال گیری از شکل موج مربعی، شکل موج مثلثی به دست می‌آید. همچنین با انتگرال گیری از شکل موج مثلثی، شکل موج سینوسی به دست می‌آید. در خروجی اگر یک شکل موج سینوسی AC وجود داشته باشد، همان پالس PWM سینوسی گفته می‌شود. این سیگنال‌ها در بعضی مدارات مبتنی بر تقویت کننده عملیاتی آپ امپ (OP-AMP) است. همچنین می‌توان با میکروکنترلرها و ICهای پردازشگر برای ساخت سیگنال‌های گیت سوئیچ استفاده کرد.