Polno mostni pretvornik SG3525

V tem prispevku poskušamo raziskati, kako oblikovati vezje pretvornika SG3525 s polnim mostom z uporabo zunanjega zagonskega vezja v zasnovi. Idejo so zahtevali gospod gospod Abdul in mnogi drugi navdušeni bralci te spletne strani.

Zakaj vezje pretvornika Full Bridge ni enostavno

Kadarkoli pomislimo na polni most ali pretvorniško vezje mostu H, lahko prepoznamo vezja s specializiranimi IC-ji gonilnikov, zaradi česar se sprašujemo, ali ni res mogoče načrtovati polni mostni pretvornik z uporabo navadnih komponent?

Čeprav se to morda zdi zastrašujoče, nam malo razumevanja koncepta pomaga, da se zavedamo, da postopek navsezadnje morda ni tako zapleten.

Ključna ovira pri zasnovi celotnega mostu ali H-mostu je vključitev 4-kanalne topologije mosfet-a s polnim mostom, kar pa zahteva vgradnjo mehanizma zagona za visoke stranske MOSFET-ove.

Kaj je Bootstrapping

Torej kaj je pravzaprav zagonsko omrežje in kako to postane tako ključno pri razvoju polno mostnega pretvorniškega vezja?

Ko se v celotnem mostnem omrežju uporabljajo enake naprave ali 4-kanalni MOSFET-i, zagonsko odstranjevanje postane nujno.

To je zato, ker na začetku obremenitev na viru visokofrekvenčnega mosfet-a predstavlja visoko impedanco, kar povzroči pritrdilno napetost na viru mosfet-a. Ta naraščajoči potencial bi lahko bil tako visok kot odtočna napetost visokofrekvenčnega MOSFET-a.

Torej v bistvu, razen če potencial vrat / vira tega MOSFET-a preseže največjo vrednost tega naraščajočega potenciala vira za vsaj 12 V, MOSFET ne bo deloval učinkovito. (Če imate težave z razumevanjem, mi to sporočite s komentarji.)

V enem od svojih prejšnjih prispevkov sem izčrpno razložil kako deluje tranzistor s sledilnikom oddajnika , kar je lahko natančno uporabno tudi za sledilno vezje vira MOSFET.

V tej konfiguraciji smo se naučili, da mora biti osnovna napetost tranzistorja vedno 0,6 V višja od napetosti oddajnika na strani kolektorja tranzistorja, da lahko tranzistor vodi čez kolektor do oddajnika.

Če si zgornje razlagamo za MOSFET, bomo ugotovili, da mora biti napetost vrat MOSFET-ja s sledilcem vira najmanj 5V ali v idealnem primeru 10V višja od napajalne napetosti, priključene na odtočni strani naprave.

Če pregledate visokofrekvenčni mosfet v celotnem mostnem omrežju, boste ugotovili, da so visokofrekvenčni mosfet-ovi dejansko urejeni kot sledilci vira in zato zahtevajo napetost, ki sproži vrata, ki mora biti najmanj 10V nad odtočnimi dovodnimi volti.

Ko je to doseženo, lahko pričakujemo optimalno prevodnost visokofrekvenčnih mosfetov preko nizkofrekvenčnih mosfetov za dokončanje enostranskega cikla frekvence potisnega vlečenja.

Običajno se to izvede z uporabo diode za hitro obnovitev v povezavi z visokonapetostnim kondenzatorjem.

Ta ključni parameter, pri katerem se kondenzator uporablja za dvig napetosti vrat visokofrekvenčnega mosfet-a na 10V, višjo od njegove odvodne napajalne napetosti, se imenuje bootstrapping, vezje za dosego tega pa se imenuje bootstrapping omrežje.

Nizkotlačni MOSFET ne potrebuje te kritične konfiguracije samo zato, ker je vir nizkostranskih mosetov neposredno ozemljen. Zato lahko delujejo s pomočjo napajalne napetosti Vcc in brez kakršnih koli izboljšav.

Kako narediti pretvornik polnega mostu SG3525

Zdaj, ko vemo, kako z zagonskim odstranjevanjem uporabiti celotno mostno omrežje, poskusimo razumeti, kako bi lahko to prijavili doseči popoln most Invertersko vezje SG3525, ki je daleč ena najbolj priljubljenih in najbolj iskanih IC za izdelavo pretvornika.

Naslednja zasnova prikazuje standardni modul, ki ga je mogoče integrirati v kateri koli običajni pretvornik SG3525 prek izhodnih zatičev IC, da se doseže zelo učinkovito vezje pretvornika SG3525 s polnim mostom ali H-mostom.

Shema vezja

Sklicujoč se na zgornji diagram, lahko identificiramo štiri mosfete, nameščene kot H-most ali celotno mostno omrežje, vendar je dodaten tranzistor BC547 in z njim povezan diodni kondenzator videti nekoliko neznan.

Natančneje, stopnja BC547 je postavljena za uveljavljanje zagonskega pogoja, kar lahko razumemo s pomočjo naslednje razlage:

Vemo, da so v katerem koli H-mostu MOSF-ji konfigurirani tako, da vodijo diagonalno za izvedbo predvidene potisne prevodnosti preko transformatorja ali povezane obremenitve.

Predpostavimo torej primer, ko je zatič št. 14 SG3525 nizek, kar omogoča zgornji desni in spodnji levi MOSFET-i.

To pomeni, da je v tem primeru zatič št. 11 IC visoko, kar ohranja stikalo BC547 na levi strani vklopljeno. V tej situaciji se na levi strani BC547 zgodijo naslednje stvari:

1) Kondenzator 10uF se napolni preko diode 1N4148 in nizkonapetostnega mosfet-a, povezanega z negativnim priključkom.

2) Ta naboj je začasno shranjen v kondenzatorju in se lahko domneva, da je enak napajalni napetosti.

3) Takoj, ko se logika v SG3525 vrne s poznejšim nihajnim ciklom, se zatič # 11 spusti, kar takoj izklopi pripadajoči BC547.

4) Z izklopljenim BC547 napajalna napetost na katodi 1N4148 zdaj doseže vrata priključenega MOSFET-a, vendar je ta napetost zdaj okrepljena s shranjeno napetostjo v kondenzatorju, ki je prav tako skoraj enaka ravni napajanja.

5) To ima za posledico učinek podvojitve in omogoča dvig 2X napetosti na vratih ustreznega MOSFET-a.

6) To stanje takoj močno sproži MOSFET v prevodnosti, ki potisne napetost na ustreznem nasprotnem nizkofrekvenčnem MOSFET-u.

7) V tej situaciji je kondenzator prisiljen hitro izprazniti in MOSFET lahko deluje le toliko časa, kolikor je shranjen naboj tega kondenzatorja sposoben vzdrževati.

Zato postane obvezno zagotoviti, da je vrednost kondenzatorja izbrana tako, da lahko kondenzator ustrezno zadrži naboj za vsako vklopno / izklopno obdobje nihanja.

V nasprotnem primeru bo mosfet prezgodaj opustil prevodnost, kar bo povzročilo relativno nižjo efektivno vrednost.

No, zgornja razlaga izčrpno pojasnjuje, kako deluje bootstrapping v pretvornikih celotnega mosta in kako je to ključno funkcijo mogoče uporabiti za izdelavo učinkovitega vezja pretvornika SG3525.

Zdaj, če ste razumeli, kako se lahko navadni SG3525 pretvori v polnopravni pretvornik H-mostu, boste morda želeli raziskati tudi, kako je mogoče isto uporabiti za druge običajne možnosti, na primer v pretvorniških vezjih IC 4047 ali IC 555, ... .. razmislite o tem in nam sporočite!

NADGRADNJA: Če se vam zgornja zasnova mostu H zdi preveč zapletena za izvedbo, lahko poskusite a veliko lažja alternativa

Inverterski krog SG3525, ki ga je mogoče konfigurirati z zgoraj opisanim omrežjem Full Bridge

Na naslednji sliki je prikazan primer pretvorniškega vezja z uporabo IC SG3525, opazite lahko, da v diagramu manjka izhodna stopnja mosfet-a, v izhodih pin-ov 11 in pin-14 pa so vidni samo izhodni odprti pinouti.

Konce teh izhodnih izhodov je treba preprosto povezati skozi navedene odseke zgoraj pojasnjenega omrežja celotnega mosta, da se ta preprosta zasnova SG3525 učinkovito pretvori v polnopravno vezje pretvornika SG3525 v polno mostovno vezje ali 4-kanalno vezje H-mosta MF.

Povratne informacije gospoda Robina (ki je eden od navdušenih bralcev tega spletnega dnevnika in strasten navdušenec nad elektroniko):

Živijo swagatum
Ok, samo da preverim, ali vse deluje, sem ločil dva stranska fetta od dveh nizkih stranskih fetov in uporabil isto vezje kot:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
priključitev negativne kapice na vir MOSFET-a, nato pa ta spoj priključite na 1k upor in vod do tal na vsakem stranskem fet-u. Pin 11 pulzira enega visokega stranskega fet-a in pin 14 drugega visoko-stranskega fet-a.
Ko sem SG3525 vklopil na obeh fettih, so se za trenutek prižgale in nato normalno nihale.
Nato sem preizkusil dva nizko stranska feta, na odtok vsakega spodnjega bočnega fet-a priklopil dovod 12v na (1k upor in led) in priključil vir na zemljo.Pin 11 in 14 sta bila priključena na vsa vrata z nizkimi stranskimi feti.
Ko sem SG3525 preklopil na spodnji stranski fet, ni nihalo, dokler med zatičem (11, 14) in vratom nisem postavil 1k upora (ne vem, zakaj se to zgodi).

Shema vezja, pritrjena spodaj.

Moj odgovor:

Hvala Robin,

Cenim vaša prizadevanja, vendar se zdi, da to ni najboljši način za preverjanje izhodnega odziva IC ...

Lahko pa poskusite tudi s preprostim načinom, tako da posamezne LED diode iz nožice 11 in nožice 14 IC povežete z ozemljitvijo, pri čemer ima vsaka LED svoj upor 1K.

To vam bo hitro omogočilo razumevanje odziva izhoda IC .... to lahko storite bodisi tako, da celotno stopnjo mostu izolirate od obeh izhodov IC ali pa je ne izolirate.

Poleg tega lahko poskusite zaporedno pritrditi 3V zenere med izhodnimi zatiči IC in ustreznimi vhodi celotnega mostu ... to bo zagotovilo, da se čim bolj izognemo lažnemu sprožanju preko MOSFET-ov ...

Upam, da to pomaga

Lep pozdrav...
Stil

Od Robina:

Prosim, pojasnite, kako {3V zeners zaporedno med izhodnimi zatiči IC in ustreznimi vhodi celotnega mostu ... to bo zagotovilo, da se čim bolj izognemo napačnim sprožitvam preko MOSFET-ov ...

Na zdravje Robin

JAZ:

Ko je cenerjeva dioda zaporedoma, bo prešla polno napetost, ko bo njena določena vrednost presežena, zato 3V cenerjeva dioda ne bo delovala le, dokler ne bo prečkana oznaka 3V, ko bo ta presežena, bo omogočila celoten nivo napetosti, ki je bila uporabljena na njem
Torej tudi v našem primeru, ker lahko domnevamo, da je napetost od SG 3525 na nivoju napajanja in višja od 3V, nič ne bi bilo blokirano ali omejeno in bi celoten nivo napajanja lahko dosegel polno stopnjo mosta.

Sporočite mi, kako gre z vašim vezjem.

Dodajanje 'mrtvega časa' Low Side Mosfetu

Na spodnjem diagramu je prikazano, kako je mogoče na nizko stranskem MOSF-ju vnesti mrtvi čas, tako da se, kadar se tranzistor BC547 preklopi, zaradi česar se zgornji MOSFET vklopi, ustrezni spodnji MOSFET po rahli zamudi (nekaj ms) s čimer se prepreči kakršno koli možno streljanje.