В следующем посте описывается модифицированная схема синусоидального инвертора с H-мостом с использованием четырех n-канальных МОП-транзисторов. Давайте узнаем больше о работе схемы.

Концепция H-Bridge

Все мы знаем, что среди различных типов инверторов H-мост является наиболее эффективным, поскольку он не требует использования трансформаторов с центральным ответвлением и позволяет использовать трансформаторы с двумя проводами. Результаты становятся еще лучше, когда задействованы четыре N-канальных МОП-транзистора.

С двухпроводным трансформатором, подключенным к H-мосту, соответствующая обмотка может проходить двухтактные колебания в обратном прямом направлении. Это обеспечивает лучшую эффективность, поскольку достижимый коэффициент усиления по току здесь становится выше, чем в обычных топологиях с центральным ответвлением.

Однако никогда не бывает легко получить или реализовать лучшие вещи. Когда в сети H-моста задействованы МОП-транзисторы идентичного типа, их эффективное управление становится большой проблемой. В первую очередь это связано со следующими фактами:

Как мы знаем, топология H-моста включает четыре МОП-транзистора для указанных операций. Поскольку все четыре из них относятся к N-канальному типу, управление верхними или боковыми МОП становится проблемой.

Это связано с тем, что во время проводимости верхние МОП-транзисторы испытывают почти такой же уровень потенциала на выводе источника, что и напряжение питания, из-за наличия сопротивления нагрузки на выводе источника.

Это означает, что верхние МОП-транзисторы сталкиваются с аналогичными уровнями напряжения на затворе и истоке во время работы.

Поскольку в соответствии со спецификациями, напряжение источника должно быть близко к потенциалу земли для эффективной проводимости, ситуация мгновенно запрещает конкретному МОП-транзистору проводить ток, и вся схема останавливается.

Для эффективного переключения верхних МОП-транзисторов на них должно подаваться напряжение затвора как минимум на 6 В выше, чем доступное напряжение питания.

Это означает, что если напряжение питания составляет 12 В, нам потребуется не менее 18-20 В на затворе полевых МОП на стороне высокого напряжения.

Использование 4 N-канальных МОП-транзисторов для инвертора

Предлагаемая схема инвертора с H-мостом, имеющая 4 n-канальных МОП-транзисторов, пытается решить эту проблему, вводя сеть самонастройки с более высоким напряжением для работы МОП-транзисторов с высокой стороной.

Вентили N1, N2, N3, N4 НЕ из IC 4049 организованы как цепь удвоителя напряжения, которая генерирует около 20 вольт из имеющегося источника питания 12 В.

Это напряжение подается на полевые МОП-транзисторы высокого уровня через пару NPN-транзисторов.

МОП-транзисторы нижнего уровня получают напряжение затвора непосредственно от соответствующих источников.

Частота колебаний (тотемный полюс) определяется стандартным декадным счетчиком IC 4017.

Мы знаем, что микросхема IC 4017 генерирует высокие выходные параметры последовательности через указанные 10 выходных контактов. Логика секвенирования затем отключается при переходе с одного вывода на другой.

Здесь используются все 10 выходов, поэтому у ИС никогда не будет шанса произвести неправильное переключение своих выходных контактов.

Группы из трех выходов, подключенных к МОП-транзисторам, обеспечивают разумную ширину импульса. Эта функция также предоставляет пользователю возможность настраивать ширину импульса, подаваемого на МОП-транзисторы.

Уменьшая количество выходов на соответствующие МОП-транзисторы, можно эффективно уменьшить ширину импульса и наоборот.

Это означает, что среднеквадратичное значение здесь в некоторой степени настраивается и придает схеме модифицированную способность синусоидальной схемы.

Тактовая частота IC 4017 берется из самой сети самонастраивающегося генератора.

Частота колебаний схемы самонастройки намеренно зафиксирована на уровне 1 кГц, так что она становится применимой также для управления IC4017, который в конечном итоге обеспечивает выходной сигнал около 50 Гц на подключенную 4-канальную схему H-мостового инвертора.

Предлагаемый дизайн можно значительно упростить, как показано здесь:

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

“работа металлоискателя с принципиальной схемой ”

Следующий простой полномостовой или полумостовой модифицированный синусоидальный инвертор также был разработан мной. Идея не включает в себя 2-канальные МОП-транзисторы и 2-канальные МОП-транзисторы для конфигурации Н-моста и эффективно реализует все необходимые функции безупречно.

Распиновка IC 4049

Как схема инвертора сконфигурирована поэтапно

Схема в основном может быть разделена на три этапа: Каскад генератора, каскад драйвера и выходной каскад полного мостового МОП-транзистора.

Глядя на приведенную принципиальную схему, идею можно пояснить следующими пунктами:

IC1, который является IC555, подключен в своем стандартном нестабильном режиме и отвечает за генерацию необходимых импульсов или колебаний.

Значения P1 и C1 определяют частоту и рабочий цикл генерируемых колебаний.

IC2, который представляет собой декадный счетчик / делитель IC4017, выполняет две функции: оптимизацию формы сигнала и обеспечение безопасного запуска для полного моста.

Обеспечение безопасного срабатывания МОП-транзисторов является наиболее важной функцией, которую выполняет IC2. Узнаем, как это реализовано.

Как устроен IC 4017

Как мы все знаем, выход последовательностей IC4017 в ответ на каждый тактовый импульс нарастающего фронта, приложенный к его входному выводу №14.

Импульсы от IC1 инициируют процесс упорядочения, так что импульсы переходят с одного вывода на другой в следующем порядке: 3-2-4-7-1. Это означает, что в ответ на поданный каждый входной импульс выход IC4017 станет высоким с контакта №3 до контакта №1, и цикл будет повторяться, пока сохраняется вход на контакт №14.

Как только выход достигает контакта №1, он сбрасывается через контакт №15, так что цикл может повторяться с контакта №3.

В момент, когда на выводе №3 высокий уровень, на выходе ничего не проводит.

В тот момент, когда вышеуказанный импульс переходит на контакт # 2, он становится высоким, который включает T4 (N-канальный МОП-транзистор отвечает на положительный сигнал), одновременно с этим транзистор T1 также проводит, его коллектор становится низким, который в тот же момент включает T5, который является МОП-транзистор P-канала реагирует на низкий сигнал на коллекторе T1.

Когда T4 и T5 включены, ток проходит от положительной клеммы через задействованную обмотку TR1 трансформатора на клемму заземления. Это проталкивает ток через TR1 в одном направлении (справа налево).

В следующий момент импульс перескакивает с вывода №2 на вывод №4, поскольку эта распиновка пуста, снова ничего не проводит.

Однако, когда последовательность перескакивает с контакта №4 на контакт №7, T2 выполняет и повторяет функции T1, но в обратном направлении. То есть на этот раз T3 и T6 коммутируют ток через TR1 в противоположном направлении (слева направо). Цикл завершает успешную работу H-моста.

Наконец, импульс перескакивает с вышеуказанного вывода на вывод №1, где он сбрасывается обратно на вывод №3, и цикл повторяется.

Пустое пространство на выводе №4 является наиболее важным, поскольку оно полностью защищает МОП-транзисторы от любого возможного «прострела» и обеспечивает 100% безупречное функционирование всего моста, избегая необходимости использования сложных драйверов МОП-транзисторов.

Пустая распиновка также помогает реализовать требуемую типичную грубую модифицированную форму синусоидального сигнала, как показано на схеме.

Передача импульса через IC4017 от его контакта №3 к контакту №1 составляет один цикл, который должен повторяться 50 или 60 раз, чтобы на выходе TR1 генерировались требуемые циклы 50 Гц или 60 Гц.

Следовательно, умножение количества выводов на 50 дает 4 x 50 = 200 Гц. Это частота, которая должна быть установлена на входе IC2 или на выходе IC1.

Частоту легко установить с помощью P1.

Предлагаемая конструкция схемы синусоидального инвертора с полным мостом может быть модифицирована множеством различных способов в соответствии с индивидуальными предпочтениями.

Влияет ли как-то на характеристики импульса отношение расстояния между метками IC1? .... вещь, о которой стоит задуматься.