Inverterski krug punog mosta SG3525

U ovom postu pokušavamo istražiti kako dizajnirati krug pretvarača s punim mostom SG3525 primjenom vanjskog kruga bootstrapa u dizajnu. Ideju je zatražio gospodin gospodin Abdul i mnogi drugi strastveni čitatelji ove web stranice.

Zašto krug pretvarača s punim mostom nije jednostavan

Kad god pomislimo na puni most ili sklop pretvarača H-mosta, u mogućnosti smo identificirati sklopove koji imaju specijalizirane IC upravljačke programe što nas tjera da se zapitamo, nije li stvarno moguće dizajnirati pretvarač punog mosta koristeći obične komponente?

Iako ovo može izgledati zastrašujuće, malo razumijevanja koncepta pomaže nam shvatiti da ipak proces možda nije toliko složen.

Ključna prepreka u dizajnu punog mosta ili H-mosta je ugradnja topologije punih mostova s ​​4 N-kanala, što zauzvrat zahtijeva ugradnju mehanizma za podizanje trake za visoke bočne mosfet-ove.

Što je Bootstrapping

Tako što je točno Bootstrapping mreža i kako to postaje toliko presudno tijekom razvoja sklopa pretvarača s punim mostom?

Kada se identični uređaji ili 4 nchannel MOSFET-a koriste u punoj mreži mostova, bootstrapping postaje imperativ.

To je zato što u početku opterećenje na izvoru visokog bočnog mosfet-a predstavlja visoku impedansu, što rezultira montažnim naponom na izvoru mosfet-a. Ovaj potencijal porasta mogao bi biti visok kao i odvodni napon visokog bočnog mosfet-a.

Dakle, u osnovi, ukoliko potencijal vrata / izvora ovog MOSFET-a ne može premašiti maksimalnu vrijednost ovog rastućeg izvorišnog potencijala za najmanje 12V, MOSFET neće provoditi učinkovito. (Ako imate poteškoća s razumijevanjem, javite mi putem komentara.)

U jednom od svojih ranijih postova sveobuhvatno sam objasnio kako radi tranzistor sljednika emitera , što može biti točno primjenjivo i za sljedbeni sklop izvora MOSFET-a.

U ovoj smo konfiguraciji naučili da osnovni napon tranzistora mora uvijek biti 0,6 V veći od napona emitora na strani kolektora tranzistora, kako bi tranzistor mogao voditi preko kolektora do emitora.

Ako gore navedeno protumačimo za MOSFET, ustanovit ćemo da napon na vratima MOSFET-a sljedbenika izvora mora biti najmanje 5V, ili idealno 10V veći od opskrbnog napona spojenog na odvodnoj strani uređaja.

Ako pregledate visokofrekventni mosfet u punoj mreži mostova, vidjet ćete da su visoki bočni mosfet-ovi zapravo postavljeni kao sljedbenici izvora, te stoga zahtijevaju napon za aktiviranje vrata koji mora biti najmanje 10 V preko napona za odvod odvoda.

Jednom kad se to postigne, možemo očekivati ​​optimalno provođenje visokofrekventnih mosfetova preko donjih bočnih mosfetova kako bismo završili jednostrani ciklus frekvencije potiskivanja.

Obično se to provodi pomoću diode za brzo oporavak u kombinaciji s visokonaponskim kondenzatorom.

Ovaj ključni parametar u kojem se kondenzator koristi za povišenje napona vrata visokofrekvencijskog mosfet-a na 10V više od njegovog napona odvoda naziva se bootstrapping, a krug za njegovo postizanje naziva se mreža za bootstrapping.

Donji bočni mosfet ne zahtijeva ovu kritičnu konfiguraciju samo zato što je izvor donjih bočnih moseta izravno uzemljen. Stoga oni mogu raditi pomoću samog napona Vcc i bez ikakvih poboljšanja.

Kako napraviti krug pretvarača s punim mostom SG3525

Budući da znamo kako implementirati punu mostnu mrežu pomoću bootstrappinga, pokušajmo razumjeti kako se to može prijaviti postizanje punog mosta Inverterski krug SG3525, koji je daleko jedan od najpopularnijih i najtraženijih IC-ova za izradu pretvarača.

Sljedeći dizajn prikazuje standardni modul koji se može integrirati u bilo koji uobičajeni pretvarač SG3525 preko izlaznih pinova IC-a za postizanje vrlo učinkovitog kruga pretvarača s punim mostom ili H-mostom.

Kružni dijagram

Pozivajući se na gornji dijagram, možemo identificirati četiri MOSFET-a postavljena kao H-most ili mreža punih mostova, međutim dodatni tranzistor BC547 i pripadajući diodni kondenzator izgledaju pomalo nepoznati.

Točnije, stupanj BC547 pozicioniran je za provođenje uvjeta pokretanja, što se može razumjeti uz pomoć sljedećeg objašnjenja:

Znamo da su u bilo kojem H-mostu MOS-ovi konfigurirani da se provode dijagonalno za provođenje predviđenog provodnog provodnika preko transformatora ili povezanog opterećenja.

Stoga pretpostavimo primjerak u kojem je zatik # 14 SG3525 nizak, što omogućuje gornji desni i donji lijevi MOSFET-ovi da provode.

To implicira da je pin # 11 IC-a visok tijekom ovog slučaja, što drži lijevu stranu BC547 prekidačem UKLJUČENO. U ovoj se situaciji s lijevom stranom pozornice BC547 događaju sljedeće stvari:

1) Kondenzator od 10 uF puni se preko diode 1N4148 i mosfet-a donje strane spojenog s negativnim priključkom.

2) Ovaj se naboj privremeno pohranjuje u kondenzatoru i može se pretpostaviti da je jednak naponu napajanja.

3) Čim se logika na SG3525 vrati s naknadnim oscilacijskim ciklusom, pin # 11 se spušta, što trenutno isključuje pridruženi BC547.

4) Kad je BC547 ISKLJUČEN, opskrbni napon na katodi 1N4148 sada dolazi do vrata priključenog MOSFET-a, međutim ovaj napon je sada pojačan pohranjenim naponom u kondenzatoru koji je također gotovo jednak opskrbnoj razini.

5) To rezultira dvostrukim učinkom i omogućuje povišeni 2X napon na vratima odgovarajućeg MOSFET-a.

6) Ovo stanje odmah teško pokreće MOSFET u provođenju, što gura napon na odgovarajućem suprotnom donjem bočnom MOSFET-u.

7) Tijekom ove situacije kondenzator je prisiljen brzo se isprazniti i MOSFET je u stanju provoditi samo toliko dugo pohranjeni naboj ovog kondenzatora.

Stoga postaje obvezno osigurati da je vrijednost kondenzatora odabrana tako da kondenzator može adekvatno zadržati naboj za svako razdoblje UKLJUČENJA / ISKLJUČANJA oscilacija potisnog poteza.

Inače će mosfet prerano napustiti provodljivost uzrokujući relativno niži RMS izlaz.

Pa, gornje objašnjenje sveobuhvatno objašnjava kako bootstrapping funkcionira u pretvaračima s punim mostom i kako se ova ključna značajka može primijeniti za izradu učinkovitog kruga pretvarača s punim mostom SG3525.

Ako ste razumjeli kako se obični SG3525 može transformirati u punopravni pretvarač H-mosta, možda ćete htjeti istražiti i kako se isti može primijeniti na druge uobičajene opcije kao što su IC 4047 ili krugovi pretvarača temeljeni na IC 555, ... ..razmisli o tome i javi nam!

AŽURIRAJ: Ako vam se čini da je gornji dizajn H mosta previše složen za implementaciju, možete pokušati puno lakša alternativa

Inverterski krug SG3525 koji se može konfigurirati s gore spomenutom mrežom Full Bridge

Sljedeća slika prikazuje primjer sklopa pretvarača koji koristi IC SG3525, možete primijetiti da na dijagramu nedostaje izlazni stupanj mosfet-a, a mogu se vidjeti samo izlazni otvoreni pinouti u obliku završetaka pin-a 11 i pin-a 14.

Krajevi ovih izlaznih pinouta jednostavno trebaju biti povezani preko naznačenih odjeljaka gore objašnjene mreže punih mostova za učinkovito pretvaranje ovog jednostavnog dizajna SG3525 u punopravni krug pretvarača SG3525 s punim mostom ili 4-kanalni mosfet krug H-mosta.

Povratne informacije gospodina Robina (koji je jedan od strastvenih čitatelja ovog bloga i strastveni zaljubljenik u elektroniku):

Bok swagatum
Ok, samo da provjerim radi li sve, odvojio sam dva visoka bočna feta od dva niska bočna feta i koristio isti sklop kao:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
povezujući negativnu kapicu s izvorom MOSFET-a, a zatim spajajući taj spoj na 1k otpornik i odvodni uzemljivač na svaki visoki bočni fet.Pin 11 pulsira jedan visoki bočni fet, a pin 14 na drugi bočni fet.
Kad sam uključio SG3525 na oba feta na trenutak su zasvijetlili i nakon toga normalno oscilirali. Mislim da bi to mogao predstavljati problem ako bih ovu situaciju povezao s trafo i niskim bočnim fetama?
Zatim sam testirao dva donja bočna feta, povezujući napajanje od 12v na (1k otpornik i led) na odvod svakog donjeg bočnog fet-a i povezujući izvor s masom. Pin 11 i 14 bili su spojeni na svaki ulaz s niskofrekventnim ulazom.
Kad sam SG3525 prebacio na donju stranu, fetus neće oscilirati dok ne postavim 1k otpornik između pina (11, 14) i vrata (nisam siguran zašto se to događa).

Dijagram spoja priložen u nastavku.

Moj odgovor:

Hvala Robin,

Cijenim vaše napore, međutim, čini se da to nije najbolji način provjere izlaznog odziva IC-a ...

alternativno možete isprobati jednostavnu metodu spajanjem pojedinačnih LED dioda s pina # 11 i pina # 14 IC na masu, pri čemu svaka LED ima svoj vlastiti 1K otpornik.

To će vam brzo omogućiti razumijevanje odgovora IC izlaza .... to se može postići zadržavanjem pune faze mosta izoliranom od dva IC izlaza ili bez izolacije.

Nadalje, možete pokušati pričvrstiti 3V zenere u seriju između IC izlaznih pinova i pripadajućih punih ulaza mosta ... to će osigurati da se izbjegnu lažna okidanja preko MOSFET-a što je više moguće ...

Nadam se da ovo pomaže

Lijepi Pozdrav...
Plijen

Od Robina:

Možete li objasniti kako {3V zenera u nizu između IC izlaznih pinova i pripadajućih punih ulaza mosta ... ovo će osigurati da se izbjegnu lažna okidanja preko MOSFET-a što je više moguće ...

Živjeli Robin

Ja:

Kad je zener dioda u seriji, ona će proći puni napon kada se prekorači njezina zadana vrijednost, stoga 3V zene dioda neće provoditi samo dok se ne pređe oznaka 3V, kada se premaši, omogućit će cijelu razinu napona koji je primijenjen preko njega
Dakle, u našem slučaju također, budući da se može pretpostaviti da je napon iz SG 3525 na razini napajanja i veći od 3V, ništa ne bi bilo blokirano ili ograničeno, a cijela razina napajanja mogla bi doseći puni stupanj mosta.

Javite mi kako ide s vašim krugom.

Dodavanje 'mrtvog vremena' Low Side Mosfetu

Sljedeći dijagram pokazuje kako se mrtvo vrijeme može uvesti na donjem bočnom MOSFET-u, tako da kad god se BC547 tranzistor prebaci, što uzrokuje UKLJUČIVANJE gornjeg MOSFET-a, relevantni donji MOSFET se UKLJUČUJE nakon malog kašnjenja (nekoliko ms), čime se sprječava bilo kakva moguća pucnjava.