Inverterski krug H-mosta pomoću 4 N-kanalnih mosfeta

Inverterski krug H-mosta pomoću 4 N-kanalnih mosfeta

Sljedeći post opisuje sklop pretvarača sinusnog vala modificiran H-mostom pomoću četiri n-kanalna MOSFET-a. Naučimo više o funkcioniranju sklopa.



Koncept H-mosta

Svi znamo da je među različitim tipologijama pretvarača H-most najučinkovitiji, jer ne zahtijeva upotrebu središnjih slavina za preusmjeravanje i omogućuje upotrebu transformatora s dvije žice. Rezultati postaju još bolji kada su uključena četiri M-kanala N-kanala.

S dvožičnim transformatorom povezanim na H-most znači da pripadajući namot smije prolaziti kroz oscilacije push pull-a obrnuto prema naprijed. To osigurava bolju učinkovitost jer postignuto strujno pojačanje ovdje postaje veće od uobičajenih topologija središnjeg slavine.





Međutim, bolje stvari nikad nije lako dobiti ili implementirati. Kada su MOS-ovi identičnog tipa uključeni u mrežu H-mostova, njihovo učinkovito upravljanje postaje veliki problem. To je prvenstveno zbog sljedećih činjenica:

Kao što znamo, topologija H mosta uključuje četiri MOSFET-a za određene operacije. Budući da su sve četiri vrste N-kanala, vožnja gornjim ili višim mosfetovima postaje problem.



To je zato što tijekom provođenja gornji mosfets doživljavaju gotovo jednaku razinu potencijala na svom izvornom priključku kao i napon napajanja, zbog prisutnosti otpora opterećenja na izvornom terminalu.

To znači da gornji MOSFET-ovi tijekom rada nailaze na slične razine napona na svojim vratima i izvoru.

Budući da prema specifikacijama, napon izvora mora biti blizu potencijala tla za učinkovito provođenje, situacija trenutno sprečava određeni MOSFET u provođenju i cijeli krug staje.

Da bi se gornji mosfets učinkovito prebacili, oni se moraju primijeniti s naponom na ulazu najmanje 6V većim od raspoloživog napona napajanja.

Znači, ako je opskrbni napon 12V, na ulazu visokih bočnih mosfetova trebali bismo imati najmanje 18-20V.

Korištenje 4 M-kanala N-kanala za pretvarač

Predloženi krug pretvarača H-mosta s 4-kanalnim MOSFET-ovima pokušava prevladati ovaj problem uvođenjem mreže za podizanje napona višeg napona za rad MOS-ova visoke strane.

N1, N2, N3, N4 NOT vrata s IC 4049 uređena su kao sklop udvostručivača napona, koji generira oko 20 volti iz raspoloživog napajanja od 12 V.

Ovaj napon primjenjuje se na visokofrekventne mosfete s nekoliko NPN tranzistora.

Niskonaponski bočni mosfetovi primaju napone na vratima izravno iz odgovarajućih izvora.

Frekvencija osciliranja (totemskog pola) izvedena je iz standardnog desetljetnog brojača IC, IC 4017.

Znamo da IC 4017 generira sekvenciranje visokih izlaza preko svojih navedenih 10 izlaznih pinova. Logika sekvenciranja isključuje se naknadno dok preskače s jednog pina na drugi.

Ovdje se koristi svih 10 izlaza, tako da IC nikad ne dobiva priliku za neispravno prebacivanje svojih izlaznih pinova.

Skupine od tri izlaza koja se napajaju u MOSFET-ove drže širinu impulsa na razumnim dimenzijama. Značajka također pruža korisniku mogućnost prilagodbe širine impulsa koja se napaja u MOSFET-ove.

Smanjivanjem broja izlaza na odgovarajuće MOSFET-ove, širina impulsa se može učinkovito smanjiti i obrnuto.

To znači da je RMS ovdje moguće prilagoditi u određenoj mjeri i čini krug modificiranom sposobnošću sinusnog kruga.

Satovi za IC 4017 preuzeti su iz same mreže oscilatora za podizanje sustava.

Frekvencija titranja kruga bootstrappinga namjerno je fiksirana na 1kHz, tako da postaje primjenjiva i za upravljanje IC4017, što u konačnici daje oko 50 Hz izlaza na priključeni 4 N-kanalni H pretvarač mosta.

Predloženi dizajn može se znatno pojednostaviti kako je ovdje dat:

https://homemade-circuits.com/2013/05/full-bridge-1-kva-inverter-circuit.html

Sljedeći jednostavni pretvarač sinusnog vala s modificiranim punim mostom ili polumostom također sam razvio. Ideja ne uključuje 2 P kanal i 2 n kanala MOSFET-ove za konfiguraciju H-mosta i učinkovito implementira sve potrebne funkcije besprijekorno.

IC 4049 pinouts

Kako je sklop pretvarača konfiguriran u fazama

Krug se u osnovi može podijeliti u tri stupnja, tj. Stupanj oscilatora, stupanj pokretača i izlazni stupanj MOSFET-a punog mosta.

Gledajući prikazani shematski prikaz, ideja se može objasniti sljedećim točkama:

IC1 koji je IC555 ožičen je u svom standardnom nestabilnom načinu rada i odgovoran je za generiranje potrebnih impulsa ili oscilacija.

Vrijednosti P1 i C1 određuju frekvenciju i radni ciklus generiranih oscilacija.

IC2 koji je desetljetni brojač / razdjelnik IC4017, obavlja dvije funkcije: optimizaciju valnog oblika i pružanje sigurnog okidača za puni stupanj mosta.

Pružanje sigurnog aktiviranja MOSFET-a je najvažnija funkcija koju obavlja IC2. Naučimo kako se provodi.

Kako je IC 4017 dizajniran za rad

Kao što svi znamo izlaz IC4017 sekvenci kao odgovor na svaki takt rastućeg ruba primijenjen na njegovom ulaznom pinu # 14.

Impulsi s IC1 pokreću postupak sekvenciranja tako da impulsi skaču s jednog na drugi pin u slijedećem redoslijedu: 3-2-4-7-1. Znači, kao odgovor na napajani svaki ulazni impuls, izlaz IC4017 postat će visok od pina # 3 do pina # 1 i ciklus će se ponavljati sve dok postoji ulaz na pinu # 14.

Jednom kada izlaz dosegne pin # 1, resetira se preko pin # 15, tako da se ciklus može ponoviti s pin # 3.

U trenutku kada je pin # 3 visok, na izlazu se ništa ne vodi.

U trenutku kada gornji impuls skoči na pin # 2, on postaje visok što uključuje T4 (N-kanalni MOSFET reagira na pozitivni signal), istovremeno tranzistor T1 također provodi, njegov kolektor se spušta, što u isti trenutak uključuje T5, koji je M-kanal P-kanala reagira na niski signal na kolektoru T1.

Kad su T4 i T5 UKLJUČENI, struja prolazi od pozitivnog priključka kroz uključeni namotaj transformatora TR1 preko do uzemljenja. To gura struju kroz TR1 u jednom smjeru (s desna na lijevo).

U sljedećem trenutku puls preskače s pina # 2 na pin # 4, budući da je ovaj pinout prazan, opet ništa ne provodi.

Međutim, kad sekvenca preskoči s pina # 4 na pin # 7, T2 provodi i ponavlja funkcije T1, ali u obrnutom smjeru. Odnosno, ovaj put T3 i T6 provode prebacivanje struje preko TR1 u suprotnom smjeru (slijeva udesno). Ciklus uspješno završava H-most.

Konačno, puls preskače s gornjeg pina na pin # 1 gdje se vraća natrag na pin # 3 i ciklus se ponavlja.

Prazno mjesto na pinu # 4 je najvažnije, jer štiti MOSFET-ove u potpunosti sigurnim od bilo kakvog mogućeg 'pucanja' i osigurava 100% besprijekorno funkcioniranje punog mosta, izbjegavajući potrebu i sudjelovanje složenih MOSFET vozača.

Prazni pinout također pomaže u implementaciji potrebnog tipičnog, sirovog modificiranog oblika sinusnog vala, kao što je prikazano na dijagramu.

Prijenos impulsa preko IC4017 od njegovog pina 3 na pin 1 predstavlja jedan ciklus koji se mora ponoviti 50 ili 60 puta kako bi se generirali potrebni ciklusi od 50 Hz ili 60 Hz na izlazu TR1.

Stoga se množenjem broja pinouta s 50 dobije 4 x 50 = 200 Hz. To je frekvencija koja se mora postaviti na ulazu IC2 ili na izlazu IC1.

Frekvenciju je lako podesiti uz pomoć P1.

Predloženi dizajn sklopa pretvarača sinusnog vala s punim mostom može se izmijeniti na brojne različite načine prema individualnim željama.

Ima li omjer prostora oznaka IC1 bilo kakav utjecaj na značajke pulsa? .... o čemu treba razmišljati.

Kružni dijagram

H-most jednostavni modificirani sklop pretvarača sinusnog vala

Popis dijelova

R2, R3, R4, R5 = 1K

R1, P1, C2 = treba izračunati na 50Hz koristeći ovaj kalkulator 555 IC

C2 = 10nF

T1, T2 = BC547

T3, T5 = IRF9540
T4, T6 = IRF540

IC1 = IC 555

IC2 = 4017

Pretpostavljeni valni oblik




Prethodno: Jednostruki Mosfetov timer krug Dalje: Krug solarnog grijača vode s punjačem akumulatora