SG3525 Circuit invertor full bridge

În această postare încercăm să investigăm cum să proiectăm un circuit invertor SG3525 full bridge, aplicând un circuit de bootstrap extern în proiectare. Ideea a fost cerută de domnul dl Abdul și de mulți alți cititori avizi ai acestui site.

De ce Circuitul Invertorului Full-Bridge nu este ușor

Ori de câte ori ne gândim la o punte completă sau la un circuit invertor cu punte H, suntem capabili să identificăm circuite cu circuite integrate de driver specializate, ceea ce ne face să ne întrebăm, nu este cu adevărat posibil să proiectăm invertor full bridge folosind componente obișnuite?

Deși acest lucru poate părea descurajant, o mică înțelegere a conceptului ne ajută să ne dăm seama că la urma urmei procesul poate să nu fie atât de complex.

Obstacolul crucial într-o punte completă sau un design H-pod este încorporarea topologiei punte completă mosfet cu 4 canale N, care la rândul său necesită încorporarea unui mecanism bootstrap pentru mosfetele laterale înalte.

Ce este Bootstrapping

Asa de ce este exact o rețea Bootstrapping și cum devine acest lucru atât de crucial în timp ce dezvoltăm un circuit invertor full bridge?

Atunci când dispozitivele identice sau mosfetele cu 4 canale sunt utilizate într-o rețea bridge completă, bootstrapping-ul devine imperativ.

Acest lucru se datorează faptului că inițial încărcarea la sursa mosfetului lateral înalt prezintă o impedanță ridicată, rezultând o tensiune de montare la sursa mosfetului. Acest potențial de creștere ar putea fi la fel de mare ca tensiunea de scurgere a mosfetului lateral înalt.

Deci, practic, cu excepția cazului în care potențialul poartă / sursă al acestui mosfet este capabil să depășească valoarea maximă a potențialului sursei în creștere cu cel puțin 12V, mosfetul nu va conduce eficient. (Dacă întâmpinați dificultăți de înțelegere, vă rugăm să ne anunțați prin comentarii.)

Într-una din postările mele anterioare am explicat în mod cuprinzător cum funcționează tranzistorul adept emițător , care poate fi aplicabil exact și pentru un circuit de urmărire a sursei MOSFET.

În această configurație am aflat că tensiunea de bază pentru tranzistor trebuie să fie întotdeauna cu 0,6 V mai mare decât tensiunea emițătorului de pe partea colectorului tranzistorului, pentru a permite tranzistorului să conducă peste colector către emițător.

Dacă interpretăm cele de mai sus pentru un mosfet, constatăm că tensiunea de poartă a unui mosfet adept al sursei trebuie să fie cu cel puțin 5V sau, în mod ideal, cu 10V mai mare decât tensiunea de alimentare conectată la partea de scurgere a dispozitivului.

Dacă inspectați mosfetul lateral înalt într-o rețea de pod completă, veți descoperi că mosfetele laterale înalte sunt de fapt aranjate ca adepți ai sursei și, prin urmare, solicitați o tensiune de declanșare a porții care trebuie să fie de minimum 10V peste volți de alimentare cu drenaj.

Odată ce acest lucru este realizat, ne putem aștepta la o conducere optimă de la mosfetele laterale înalte prin intermediul mosfetelor laterale joase, pentru a finaliza ciclul lateral al frecvenței de tragere.

În mod normal, acest lucru este implementat folosind o diodă de recuperare rapidă împreună cu un condensator de înaltă tensiune.

Acest parametru crucial în care un condensator este utilizat pentru ridicarea tensiunii de poartă a unui mosfet de înaltă parte la 10V mai mare decât tensiunea sa de alimentare de scurgere se numește bootstrapping, iar circuitul pentru realizarea acestui lucru este denumit rețea bootstrapping.

MOSFET-urile laterale joase nu necesită această configurație critică, pur și simplu deoarece sursa mosetelor laterale joase sunt conectate direct la pământ. Prin urmare, acestea pot funcționa folosind tensiunea de alimentare Vcc în sine și fără nici o îmbunătățire.

Cum se face un circuit invertor SG3525 Full Bridge

Acum, din moment ce știm cum să implementăm o rețea bridge completă utilizând bootstrapping, să încercăm să înțelegem cum ar putea fi solicitat acest lucru realizarea unui pod complet Circuitul invertor SG3525, care este de departe unul dintre cele mai populare și cele mai căutate circuite integrate pentru fabricarea unui invertor.

Următorul design prezintă modulul standard care poate fi integrat la orice invertor obișnuit SG3525 pe pinii de ieșire ai CI pentru realizarea unui circuit invertor SG3525 full bridge sau H-bridge.

Diagrama circuitului

Referindu-ne la diagrama de mai sus, putem identifica cele patru mosfete amenajate ca o punte H sau o rețea de punte completă, totuși tranzistorul BC547 suplimentar și condensatorul de diode asociat par puțin cam nefamiliare.

Pentru a fi precis, etapa BC547 este poziționată pentru aplicarea condiției de bootstrapping, iar acest lucru poate fi înțeles cu ajutorul următoarei explicații:

Știm că, în orice punte H, mosfetele sunt configurate să conducă în diagonală pentru a implementa conducta de tracțiune prin transformare sau sarcina conectată.

Prin urmare, să presupunem un caz în care pinul # 14 al SG3525 este scăzut, ceea ce permite să conducă mosfetele din stânga sus și din stânga jos.

Acest lucru implică faptul că pinul # 11 al IC este ridicat în timpul acestei instanțe, care menține comutatorul BC547 din partea stângă PORNIT. În această situație, se întâmplă următoarele lucruri în etapa stângă BC547:

1) Condensatorul de 10 uF se încarcă prin dioda 1N4148 și mosfet-ul din partea de jos conectat la terminalul său negativ.

2) Această încărcare este stocată temporar în interiorul condensatorului și se poate presupune că este egală cu tensiunea de alimentare.

3) De îndată ce logica din SG3525 revine cu ciclul oscilant ulterior, pinul # 11 scade, ceea ce oprește instantaneu BC547 asociat.

4) Cu BC547 oprit, tensiunea de alimentare la catodul 1N4148 ajunge acum la poarta mosfetului conectat, cu toate acestea această tensiune este acum consolidată cu tensiunea stocată în interiorul condensatorului, care este, de asemenea, aproape egală cu nivelul de alimentare.

5) Aceasta are ca rezultat un efect de dublare și permite o creștere a tensiunii 2X la poarta mosfetului relevant.

6) Această condiție declanșează instantaneu mosfet-ul în conducție, care împinge tensiunea peste mosfet-ul opus corespunzător.

7) În această situație, condensatorul este forțat să se descarce rapid, iar mosfetul este capabil să conducă doar atât de mult timp încărcarea stocată a acestui condensator este capabilă să se mențină.

Prin urmare, devine obligatoriu să vă asigurați că valoarea condensatorului este selectată astfel încât condensatorul să poată menține în mod adecvat sarcina pentru fiecare perioadă de pornire / oprire a oscilațiilor push pull.

În caz contrar, mosfetul va abandona conducerea prematur, provocând o ieșire RMS relativ mai mică.

Ei bine, explicația de mai sus explică în mod cuprinzător modul în care funcționează un bootstrapping în invertoare full bridge și cum poate fi implementată această caracteristică crucială pentru realizarea unui circuit invertor SG3525 full bridge eficient.

Acum, dacă ați înțeles cum un SG3525 obișnuit ar putea fi transformat într-un invertor cu drepturi depline H-bridge, ați putea dori, de asemenea, să investigați modul în care același lucru poate fi implementat pentru alte opțiuni obișnuite, cum ar fi în circuitele invertoare bazate pe IC 4047 sau IC 555, ... .. gândește-te la asta și anunță-ne!

ACTUALIZAȚI: Dacă proiectul H-bridge de mai sus vi se pare prea complex pentru a fi implementat, puteți încerca un alternativa mult mai usoara

Circuitul invertorului SG3525 care poate fi configurat cu rețeaua Full Bridge discutată mai sus

Următoarea imagine prezintă un exemplu de circuit invertor care utilizează IC SG3525, puteți observa că etapa diagramă mosfet de ieșire lipsește și numai pinouturile de ieșire deschise pot fi văzute sub forma terminărilor pinului # 11 și pinului # 14.

Capetele acestor pinouts de ieșire trebuie pur și simplu să fie conectate în secțiunile indicate din rețeaua completă de pod explicată mai sus pentru a converti în mod eficient acest design simplu SG3525 într-un circuit invertor full bridge SG3525 complet sau într-un circuit H-bridge mosfet cu 4 N canale.

Feedback de la domnul Robin, (care este unul dintre cititorii avizi ai acestui blog și un pasionat pasionat de electronice):

Bună swagatum
Ok, doar pentru a verifica dacă totul funcționează, am separat cele două fete laterale înalte de cele două fete laterale joase și am folosit același circuit ca:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
conectarea capacului negativ la sursa MOSFET apoi conectarea acelei joncțiuni la un rezistor de 1k și un led la sol pe fiecare parte laterală înaltă. Pinul 11 ​​a pulsat partea laterală înaltă și pinul 14 cealaltă parte laterală înaltă.
Când am pornit SG3525 pe ambele picioare aprinse momentan și apoi a oscilat normal. Cred că ar putea fi o problemă dacă aș conecta această situație la trafo și la picioarele laterale joase?
Apoi am testat cele două fete laterale joase, conectând o sursă de alimentare de 12V la un rezistor (1k și un led) la scurgerea fiecărei fețe laterale joase și conectând sursa la masă. Pinul 11 ​​și 14 a fost conectat la fiecare poartă laterală joasă.
Când am comutat SG3525 pe partea inferioară, fet-ul nu va oscila până când nu pun un rezistor de 1k între pin (11, 14) și poartă (nu sunt sigur de ce se întâmplă asta).

Schema de circuit atașată mai jos.

Răspunsul meu:

Mulțumesc Robin,

Apreciez eforturile dvs., cu toate acestea, acest lucru nu pare să fie cel mai bun mod de a verifica răspunsul de ieșire al IC ...

alternativ, puteți încerca o metodă simplă conectând LED-urile individuale de la pinul 11 ​​și pinul 14 al IC-ului la masă, fiecare LED având propriul său rezistor de 1K.

Acest lucru vă va permite rapid să înțelegeți răspunsul de ieșire IC .... acest lucru se poate face fie prin menținerea etapei complete a punții izolată de cele două ieșiri IC, fie fără izolarea acestuia.

În plus, ați putea încerca să atașați un zener de 3V în serie între pinii de ieșire IC și intrările de punte complete respective ... acest lucru va asigura că declanșarea falsă peste mosfete este evitată pe cât posibil ...

Sper că acest lucru vă ajută

Toate cele bune...
Stil

De la Robin:

Ați putea, vă rog, să explicați modul în care {3V zeneri în serie între pinii de ieșire IC și intrările de punte complete respective ... acest lucru va asigura că declanșarea falsă peste mosfete este evitată pe cât posibil ...

Noroc Robin

Eu:

Atunci când o diodă zener este în serie, aceasta va trece la tensiunea maximă odată ce valoarea sa specificată este depășită, prin urmare o diodă zener de 3V nu va conduce doar atâta timp cât marca 3V nu este traversată, odată ce aceasta este depășită, va permite întregul nivel de tensiune care a fost aplicată pe acesta
Deci, și în cazul nostru, deoarece tensiunea de la SG 3525 poate fi presupusă a fi la nivelul de alimentare și mai mare de 3V, nimic nu ar fi blocat sau restricționat și întregul nivel de alimentare ar putea ajunge la stadiul de punte complet.

Spune-mi cum merge cu circuitul tău.

Adăugarea unui „Dead Time” la Mosfet-ul Low Side

Următoarea diagramă arată cum ar putea fi introdus un timp mort la mosfet-ul din partea de jos astfel încât, ori de câte ori tranzistorul BC547 comută, provocând pornirea mosfetului superior, mosfet-ul din partea de jos relevant este pornit după o ușoară întârziere (câteva ms), prevenind astfel orice fel de posibilă tragere.