SG3525 Пълномостова инверторна верига

В тази публикация се опитваме да проучим как да проектираме инверторна верига с пълен мост SG3525, като приложим външна верига за зареждане в дизайна. Идеята е поискана от г-н г-н Абдул и много други запалени читатели на този уебсайт.

Защо инверторната верига с пълен мост не е лесна

Винаги, когато мислим за пълен мост или H-мостова инверторна верига, ние сме в състояние да идентифицираме вериги със специализирани интегрални схеми на драйвера, което ни кара да се чудим, не е ли наистина възможно да се проектира пълен мостов инвертор използвайки обикновени компоненти?

Въпреки че това може да изглежда обезсърчително, малкото разбиране на концепцията ни помага да осъзнаем, че в края на краищата процесът може да не е толкова сложен.

Решаващото препятствие в конструкцията на пълен мост или H-мост е включването на 4 N-канална MOSFET пълна топология на моста, което от своя страна изисква включването на механизъм за зареждане на високите странични MOSFET-ове.

Какво е Bootstrapping

Така какво точно е мрежа за зареждане и как това става толкова важно при разработването на пълна мостова инверторна верига?

Когато се използват идентични устройства или 4 n-канални MOSFET-та в пълна мостова мрежа, зареждането става задължително.

Това е така, защото първоначално натоварването при източника на високия страничен MOSFET представлява висок импеданс, което води до монтажно напрежение в източника на MOSFET. Този нарастващ потенциал може да бъде толкова висок, колкото напрежението на източване на високия страничен MOSFET.

Така че основно, освен ако потенциалът порта / източник на този MOSFET не е в състояние да надвиши максималната стойност на този нарастващ потенциал на източника с поне 12V, MOSFET няма да проведе ефективно. (Ако имате затруднения с разбирането, моля, уведомете ме чрез коментари.)

В един от по-ранните си постове обясних подробно как работи транзисторът на емитер последовател , което може да бъде точно приложимо и за верига на последовател на MOSFET източник.

В тази конфигурация научихме, че базовото напрежение на транзистора трябва винаги да е с 0,6 V по-високо от напрежението на емитера от страната на колектора на транзистора, за да може транзисторът да се предава през колектора към емитер.

Ако тълкуваме горното за MOSFET, ще открием, че напрежението на портата на MOSFET на последовател на източника трябва да бъде поне 5V или в идеалния случай 10V по-високо от захранващото напрежение, свързано към източващата страна на устройството.

Ако инспектирате високия страничен MOSFET в пълна мостова мрежа, ще откриете, че MOSFET-овете с високи страни всъщност са подредени като последователи на източника и следователно изискват задействащо напрежение порта, което трябва да бъде минимум 10V над захранващите волта.

След като това бъде постигнато, можем да очакваме оптимална проводимост от високите странични MOSFET-та през ниските странични MOSFET-и, за да завършим еднопосочния цикъл на честотата на издърпване.

Обикновено това се реализира с помощта на диод за бързо възстановяване във връзка с кондензатор с високо напрежение.

Този ключов параметър, при който кондензатор се използва за повишаване на напрежението на затвора на MOSFET от висока страна до 10V по-високо от неговото захранващо напрежение, се нарича bootstrapping и веригата за постигане на това се нарича мрежа за зареждане.

Мосфетът с ниска страна не се нуждае от тази критична конфигурация, просто защото източникът на мозайките от долната страна са директно заземени. Следователно те могат да работят, използвайки самото захранващо напрежение Vcc и без никакви подобрения.

Как да направим инверторна схема на пълен мост SG3525

Сега, тъй като знаем как да внедрим пълна мостова мрежа, като използваме бутриране, нека се опитаме да разберем как може да се кандидатства за това постигане на пълен мост Инверторна схема SG3525, която досега е една от най-популярните и най-търсените интегрални схеми за изработка на инвертор.

Следващият дизайн показва стандартния модул, който може да бъде интегриран към всеки обикновен инвертор SG3525 през изходните щифтове на интегралната схема за осъществяване на високоефективна схема на пълен мост SG или H-инвертор.

Електрическа схема

Позовавайки се на горната диаграма, можем да идентифицираме четирите мосфета, монтирани като H-мост или пълна мостова мрежа, но допълнителният транзистор BC547 и свързаният с него диоден кондензатор изглежда малко непознат.

За да бъдем точни, BC547 е позициониран за налагане на условието за първоначално зареждане и това може да бъде разбрано с помощта на следното обяснение:

Знаем, че във всеки H-мост MOSFET са конфигурирани да провеждат диагонално за изпълнение на предвидената издърпваща проводимост през трансформатора или свързания товар.

Затова нека приемем случай, когато щифтът # 14 на SG3525 е нисък, което позволява горния десен и долния ляв MOSFET да провеждат.

Това означава, че щифт # 11 на IC е висок по време на този екземпляр, което държи лявата страна BC547 превключвател включен. В тази ситуация на лявата страна BC547 се случват следните неща:

1) Кондензаторът 10uF се зарежда чрез диода 1N4148 и MOSFET от долната страна, свързан с отрицателния му терминал.

2) Този заряд се съхранява временно в кондензатора и може да се приеме, че е равен на захранващото напрежение.

3) Веднага щом логиката в SG3525 се върне с последващия колебателен цикъл, щифтът # 11 отива ниско, което незабавно изключва свързания BC547.

4) При изключен BC547 захранващото напрежение на катода на 1N4148 вече достига до портата на свързания MOSFET, но това напрежение вече е подсилено със запазеното напрежение в кондензатора, което също е почти равно на захранващото ниво.

5) Това води до удвояващ ефект и позволява повишено 2X напрежение на портата на съответния MOSFET.

6) Това състояние незабавно силно задейства MOSFET в проводимост, което изтласква напрежението в съответния противоположен нисък страничен MOSFET.

7) По време на тази ситуация кондензаторът е принуден да се разреди бързо и MOSFET е в състояние да проведе само толкова дълго, че съхраненият заряд на този кондензатор е в състояние да поддържа.

Следователно става задължително да се гарантира, че стойността на кондензатора е избрана така, че кондензаторът да може адекватно да задържи заряда за всеки период на включване / изключване на пулсационните трептения.

В противен случай MOSFET ще се откаже от проводимостта преждевременно, причинявайки относително по-ниска RMS мощност.

Е, горното обяснение изчерпателно обяснява как функцията за зареждане работи в инвертори с пълен мост и как тази ключова функция може да бъде приложена за създаване на ефективна схема на инвертор с пълен мост SG3525.

Сега, ако сте разбрали как един обикновен SG3525 може да се трансформира в пълноценен H-мостов инвертор, може да искате да проучите как същото може да се приложи и за други обикновени опции като в IC 4047 или IC 555 базирани инверторни схеми, ... ..мислете за това и ни уведомете!

АКТУАЛИЗАЦИЯ: Ако намерите горния дизайн на H-мост за твърде сложен за изпълнение, можете да опитате a много по-лесна алтернатива

Инверторна схема SG3525, която може да бъде конфигурирана с гореспоменатата обсъдена мрежа за пълен мост

Следващото изображение показва примерна инверторна схема, използваща IC SG3525, можете да забележите, че изходният етап на MOSFET липсва в диаграмата и могат да се видят само изходните отворени щифтове под формата на завъртания на ПИН # 11 и ПИН # 14.

Краищата на тези изходни изводи просто трябва да бъдат свързани през посочените секции на обяснената по-горе пълна мостова мрежа за ефективно преобразуване на този опростен дизайн SG3525 в пълноценна схема на инвертор с пълен мост SG3525 или 4-канална M-верига на H-мост.

Обратна връзка от г-н Робин (който е един от запалените читатели на този блог и страстен ентусиаст по електронен път):

Здравей, swagatum
Добре, само за да проверя дали всичко работи, отделих двете високи странични фета от двете ниски странични фетове и използвах същата схема като:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
свързване на отрицателната капачка към източника на MOSFET, след което свързването на тази връзка към 1k резистор и извод към земята на всеки висок страничен плот. Пин 11 импулсира единия висок страничен плот и щифт 14 другия висок страничен плод.
Когато превключих SG3525 на двата FET светна за миг и осцилира нормално след това. Мисля, че това може да е проблем, ако свържа тази ситуация с trafo и ниските странични FET?
След това тествах двата ниски странични FET, свързвайки 12v захранване към (1k резистор и led) към изтичането на всеки нисък страничен плот и свързвайки източника към земята. Пин 11 и 14 бяха свързани към всяка порта с ниски странични Fets.
Когато превключих SG3525 на ниския страничен плот, няма да трепне, докато не сложа 1k резистор между щифта (11, 14) и портата. (Не съм сигурен защо това се случва).

Електрическа схема, приложена по-долу.

Моят отговор:

Благодаря Робин,

Оценявам усилията ви, но това изглежда не е най-добрият начин за проверка на реакцията на изхода на IC ...

като алтернатива можете да опитате прост метод, като свържете отделни светодиоди от щифт # 11 и щифт # 14 на IC към земята, като всеки светодиод има свой собствен 1K резистор.

Това бързо ще ви позволи да разберете реакцията на IC изхода .... това може да се направи или чрез запазване на пълния мостов етап, изолиран от двата IC изхода, или без да го изолирате.

Освен това можете да опитате да прикачите последователно 3V ценери между изходните щифтове на IC и съответните входове на пълен мост ... това ще гарантира, че фалшивото задействане през MOSFET-та се избягва, доколкото е възможно ...

Надявам се това да помогне

С Най-Добри Пожелания...
Swag

От Робин:

Бихте ли обяснили как {3V ценери в последователност между изходните щифтове на IC и съответните входове на пълен мост ... това ще гарантира, че фалшивото задействане през MOSFET се избягва, доколкото е възможно ...

Наздраве Робин

Аз:

Когато ценеровият диод е последователно, той ще премине пълното напрежение, след като неговата определена стойност бъде надвишена, следователно 3V ценеровият диод няма да провежда само докато 3V марката не бъде пресечена, след като това бъде надвишено, ще позволи цялото ниво на напрежението, приложено през него
Така че и в нашия случай, тъй като напрежението от SG 3525 може да се приеме, че е на ниво на захранване и по-високо от 3V, нищо няма да бъде блокирано или ограничено и цялото ниво на захранване ще може да достигне пълния етап на моста.

Кажете ми как става с вашата верига.

Добавяне на „мъртво време“ към Low Side Mosfet

Следващата диаграма показва как може да се въведе мъртво време при ниския страничен MOSFET, така че всеки път, когато транзисторът BC547 се превключва, причинявайки включване на горния MOSFET, съответният нисък страничен MOSFET се включва след леко закъснение (няколко ms), като по този начин се предотвратява всякакъв възможен изстрел.