Celý mostíkový obvod invertora SG3525

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





V tomto príspevku sa pokúsime preskúmať, ako navrhnúť obvod úplného mostíka invertora SG3525 použitím externého obvodu bootstrap v dizajne. Túto myšlienku požadoval pán Abdul a mnoho ďalších zanietených čitateľov tejto webovej stránky.

Prečo nie je mostový invertorový obvod ľahký

Kedykoľvek si myslíme, že je to úplný most alebo invertorový mostík H-mosta, sme schopní identifikovať obvody so špecializovanými integrovanými obvodmi vodiča, čo nás núti sa čudovať, nie je skutočne možné navrhnúť plný mostíkový invertor pomocou obyčajných komponentov?



Aj keď to môže vyzerať skľučujúco, trochu pochopenia tohto konceptu nám pomôže uvedomiť si, že tento proces nemusí byť až taký zložitý.

Zásadnou prekážkou v návrhu úplného mosta alebo H-mosta je začlenenie 4-kanálového úplného mosta mosfetov s mosfetmi, čo si zase vyžaduje začlenenie bootstrapového mechanizmu pre vysokofrekvenčné mosfety.



Čo je to bootstrapping

Takže čo je vlastne Bootstrapping Network a ako sa to stane tak dôležitým pri vývoji obvodu invertora s úplným mostom?

Ak sa v sieti s úplným mostom používajú identické zariadenia alebo 4 n-kanálové mosfety, bootstrapping sa stáva nevyhnutnosťou.

Je to tak preto, že spočiatku záťaž na zdroji vysokofrekvenčného mosfetu predstavuje vysokú impedanciu, čo vedie k zvyšovaniu napätia na zdroji mosfetov. Tento stúpajúci potenciál môže byť rovnako vysoký ako odtokové napätie mosfetu na vysokej strane.

Takže v zásade, pokiaľ potenciál brány / zdroja tohto mosfetu nie je schopný prekročiť maximálnu hodnotu tohto potenciálu stúpajúceho zdroja najmenej o 12V, nebude mosfet účinne fungovať. (Ak máte ťažkosti s porozumením, dajte mi vedieť prostredníctvom komentárov.)

V jednom zo svojich predchádzajúcich príspevkov som komplexne vysvetlil ako funguje tranzistor sledovača emitorov , ktoré môžu byť presne použiteľné aj pre obvod sledovača zdroja mosfet.

V tejto konfigurácii sme sa dozvedeli, že základné napätie tranzistora musí byť vždy o 0,6 V vyššie ako napätie emitora na strane kolektora tranzistora, aby sa umožnilo vedeniu tranzistora cez kolektor k emitoru.

Ak interpretujeme vyššie uvedené pre mosfet, zistíme, že hradlové napätie mosfetu sledovača zdroja musí byť najmenej o 5 V, alebo ideálne o 10 V vyššie ako napájacie napätie pripojené na odtokovej strane zariadenia.

Ak skontrolujete vysokofrekvenčný mosfet v sieti s úplným mostom, zistíte, že vysokofrekvenčné mosfety sú skutočne usporiadané ako sledovatelia zdroja, a preto požadujú hradlo spúšťajúce napätie, ktoré musí byť minimálne 10 V nad odtokovými napájacími voltami.

Akonáhle je to dosiahnuté, môžeme očakávať optimálne vedenie z vysokofrekvenčných mosfetov cez nízkofrekvenčné mosfety na dokončenie cyklu jednej strany frekvencie push-pull.

Normálne sa to implementuje pomocou diódy s rýchlou obnovou v spojení s vysokonapäťovým kondenzátorom.

Tento rozhodujúci parameter, pri ktorom sa kondenzátor používa na zvýšenie hradlového napätia vysokofrekvenčného mosfetu na 10 V vyššie, ako je jeho odtokové napájacie napätie, sa nazýva bootstrapping a obvod na jeho dosiahnutie sa nazýva bootstrappingová sieť.

Nízkofrekvenčné mosfety nevyžadujú túto kritickú konfiguráciu len preto, že zdroj nízkofrekvenčných moskytov je priamo uzemnený. Preto sú schopné pracovať pomocou samotného napájacieho napätia Vcc a bez akýchkoľvek vylepšení.

Ako si vyrobiť obvod úplného mostíka SG3525

Teraz, keď vieme, ako implementovať úplnú premosťovaciu sieť pomocou bootstrappingu, skúsme pochopiť, ako by sa o to dalo požiadať dosiahnutie úplného mosta Obvod invertora SG3525, ktorý je zďaleka jedným z najpopulárnejších a najvyhľadávanejších integrovaných obvodov na výrobu invertora.

Nasledujúci návrh zobrazuje štandardný modul, ktorý môže byť integrovaný do ktoréhokoľvek bežného invertora SG3525 cez výstupné piny IC, aby sa dosiahol vysoko efektívny obvod invertora SG3525 s úplným mostíkom alebo H-mostom.

Schéma zapojenia

tranzistorová úplná mostná sieť pomocou bootstrappingu

S odkazom na vyššie uvedený diagram môžeme identifikovať štyri mosfety upravené ako H-most alebo úplnú sieť mostov, avšak dodatočný tranzistor BC547 a súvisiaci diódový kondenzátor vyzerajú trochu neznáme.

Aby sme boli presní, fáza BC547 je umiestnená na vynútenie stavu bootstrappingu, čo je možné pochopiť pomocou nasledujúceho vysvetlenia:

Vieme, že v ktoromkoľvek H-moste sú mosfety nakonfigurované tak, aby vykonávali diagonálne pre realizáciu zamýšľaného push-pull vedenia cez transformátor alebo pripojenú záťaž.

Preto predpokladajme prípad, keď je pin # 14 na SG3525 nízky, čo umožňuje vedenie vpravo hore a dole vľavo mosfety.

To znamená, že pin # 11 IC je v tomto prípade vysoký, čo udržuje prepínač BC547 na ľavej strane zapnutý. V tejto situácii sa s ľavou fázou BC547 stávajú nasledujúce veci:

1) Kondenzátor 10uF sa nabíja cez diódu 1N4148 a dolný bočný mosfet pripojený k jeho zápornej svorke.

2) Tento náboj je dočasne uložený vo vnútri kondenzátora a dá sa predpokladať, že sa rovná napájaciemu napätiu.

3) Akonáhle sa logika na SG3525 vráti späť s následným oscilačným cyklom, pin # 11 klesne na nízku hodnotu, ktorá okamžite vypne príslušný BC547.

4) Keď je BC547 vypnutý, napájacie napätie na katóde 1N4148 teraz dosahuje bránu pripojeného mosfetu, avšak toto napätie je teraz zosilnené uloženým napätím vo vnútri kondenzátora, ktoré je tiež takmer rovnaké ako úroveň napájania.

5) Výsledkom je zdvojnásobenie a umožnenie zvýšeného dvojnásobného napätia na bráne príslušného mosfetu.

6) Táto podmienka okamžite tvrdo spustí mosfet do vedenia, ktoré tlačí napätie cez zodpovedajúci protiľahlý nízky bočný mosfet.

7) Počas tejto situácie je kondenzátor nútený rýchlo sa vybiť a mosfet je schopný viesť iba tak dlho, aby bol akumulovaný náboj tohto kondenzátora schopný vydržať.

Preto sa stáva povinným zabezpečiť, aby bola hodnota kondenzátora zvolená tak, aby bol kondenzátor schopný adekvátne udržiavať náboj pre každú periódu zapnutia / vypnutia oscilácií push-pull.

V opačnom prípade mosfet predčasne opustí vedenie, čo spôsobí relatívne nižší výkon RMS.

Vyššie uvedené vysvetlenie komplexne vysvetľuje, ako funguje bootstrapping v úplných mostíkových invertoroch a ako môže byť táto rozhodujúca vlastnosť implementovaná do vytvorenia efektívneho obvodu celého mostíka SG3525.

Teraz, ak ste pochopili, ako sa dá obyčajný SG3525 transformovať na plnohodnotný invertor H-bridge, možno budete chcieť preskúmať, ako je možné implementovať to isté pre ďalšie bežné možnosti, ako napríklad v obvodoch invertorov založených na IC 4047 alebo IC 555, … ..Premýšľajte o tom a dajte nám vedieť!


AKTUALIZÁCIA: Ak sa vám zdá vyššie uvedený návrh H-mosta príliš zložitý na implementáciu, môžete vyskúšať a oveľa ľahšia alternatíva


Obvod invertora SG3525, ktorý je možné konfigurovať s vyššie uvedenou sieťou diskutovaných sietí

Nasledujúci obrázok zobrazuje príklad obvodu invertora používajúceho IC SG3525, môžete vidieť, že na schéme chýba stupeň výstupného mosfetu a viditeľné sú iba otvorené výstupné pinouty vo forme zakončení pin # 11 a pin # 14.

Konce týchto výstupných vývodov je jednoducho potrebné spojiť cez označené úseky vyššie vysvetlenej úplnej mostíkovej siete, aby sa mohla efektívne prevádzať táto jednoduchá konštrukcia SG3525 na plnohodnotný invertorový obvod SG3525 alebo na 4N kanálový mosfetový H-mostový obvod.

Spätná väzba od pána Robina (ktorý je jedným z vášnivých čitateľov tohto blogu a vášnivým elektronickým nadšencom):

Ahoj swagatum
Ok, len aby som skontroloval, či všetko funguje, oddelil som dva vysoké boky od dvoch nízko bočných a použil rovnaké obvody ako:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
pripojenie záporného viečka k zdroju MOSFET a potom pripojenie tohto spojenia k rezistoru 1k a vedeniu k zemi na každej vysokej bočnej strane plodu. Pin 11 pulzoval jeden vysoký bočný bok a kolík 14 druhý vysoký bočný bok.
Keď som prepol SG3525, obidva sa na chvíľu rozsvietili a potom normálne oscilovali. Myslím si, že by to mohol byť problém, ak by som spojil túto situáciu s trafom a nízkymi bočkami?
Potom som otestoval dva dolné bočné fety, pripojenie napájania 12V na (rezistor 1k a žiarovku) k odtoku každého spodného bočného plotu a pripojenie zdroja k zemi. Kolíky 11 a 14 boli pripojené ku každej bráne nízkych bočných stôp.
Keď som prepol SG3525 na spodnej strane plodu, nebude sa kmitať, kým nevložím rezistor 1k medzi kolík (11, 14) a bránu. (Nie som si istý, prečo sa to stane).

Schéma zapojenia je uvedená nižšie.

Moja odpoveď:

Vďaka Robin,

Oceňujem vaše úsilie, zdá sa však, že to nie je najlepší spôsob kontroly výstupnej odozvy integrovaného obvodu ...

alternatívne môžete vyskúšať jednoduchú metódu pripojením jednotlivých LED diód z pinov č. 11 a pinov č. 14 IC na zem, pričom každá dióda LED má vlastný rezistor 1K.

To vám rýchlo umožní pochopiť odozvu výstupu IC .... to by sa dalo urobiť buď tak, že sa celý mostík nechá izolovaný od dvoch výstupov IC alebo sa izoluje.

Ďalej by ste mohli skúsiť zapojiť 3V zenery do série medzi výstupné piny IC a príslušné plné mostné vstupy ... to zabezpečí, že sa pokiaľ možno zabráni falošnému spúšťaniu cez mosfety ...

Dúfam, že to pomôže

S Pozdravom...
Mať štýl

Od Robina:

Mohli by ste mi prosím vysvetliť, ako sú {3V zenery zapojené do série medzi výstupnými kolíkmi IC a príslušnými plnými mostíkovými vstupmi ... toto zabezpečí, že sa pokiaľ možno zabráni chybnému spúšťaniu cez mosfety ...

Na zdravie Robin

Ja:

Keď je zenerova dióda v sérii, bude prechádzať plným napätím, akonáhle dôjde k prekročeniu stanovenej hodnoty, zenerova dióda s napätím 3 V preto nebude fungovať iba dovtedy, kým nebude prekročená značka 3 V, akonáhle dôjde k jej prekročeniu, umožní to celú hladinu. napätia, ktoré bolo na ňu aplikované
Takže aj v našom prípade, keďže sa dá predpokladať, že napätie z SG 3525 je na úrovni napájania a vyššie ako 3 V, nebolo by nič blokované alebo obmedzené a celá úroveň napájania by bola schopná dosiahnuť plný mostíkový stupeň.

Dajte mi vedieť, ako to chodí s vašim okruhom.

Pridanie „mŕtveho času“ do nízkofrekvenčného Mosfetu

Nasledujúci diagram ukazuje, ako by sa dal zaviesť mŕtvy čas na nízkofrekvenčnom mosfete tak, že kedykoľvek sa tranzistor BC547 prepne a spôsobí zapnutie horného mosfetu, relevantný nízkofrekvenčný mosfet sa zapne po miernom oneskorení (pár ms), čím sa zabráni možnému prestreleniu.

mŕtvy čas pre low-side mosfety


Dvojica: Ako fungujú superkondenzátory Ďalej: Obvod automatického optimalizátora krútiaceho momentu v elektrických motoroch