Цепь полного моста инвертора SG3525

В этом посте мы попытаемся исследовать, как разработать схему полного мостового инвертора SG3525, применив в ней внешнюю схему начальной загрузки. Идея была предложена г-ном Абдулом и многими другими заядлыми читателями этого сайта.

Почему схема полномостового инвертора не проста

Всякий раз, когда мы думаем о полном мосту или схеме инвертора H-моста, мы можем идентифицировать схемы со специализированными микросхемами драйверов, что заставляет нас задаться вопросом, действительно ли возможно разработать полный мостовой инвертор используя обычные компоненты?

Хотя это может показаться пугающим, небольшое понимание концепции помогает нам понять, что в конце концов процесс может быть не таким сложным.

Решающим препятствием в конструкции полного моста или H-образного моста является включение 4 N-канальной топологии МОП-транзистора с полным мостом, что, в свою очередь, требует включения механизма самозагрузки для МОП-транзисторов с высокой стороны.

Что такое бутстрапирование

Так что такое сеть начальной загрузки и как это стало настолько важным при разработке схемы полного моста инвертора?

Когда идентичные устройства или 4-канальные МОП-транзисторы используются в полной мостовой сети, инициализация становится обязательной.

Это потому, что изначально нагрузка на источнике МОП-транзистора высокого напряжения имеет высокий импеданс, что приводит к увеличению напряжения на источнике МОП-транзистора. Этот растущий потенциал может достигать напряжения стока МОП-транзистора высокого напряжения.

Таким образом, в основном, если потенциал затвор / исток этого МОП-транзистора не может превышать максимальное значение этого повышающегося потенциала источника как минимум на 12 В, МОП-транзистор не будет работать эффективно. (Если у вас возникли трудности с пониманием, дайте мне знать в комментариях.)

В одном из своих предыдущих постов я подробно объяснил как работает транзистор эмиттерного повторителя , который может быть точно применим и для схемы повторителя источника mosfet.

В этой конфигурации мы узнали, что базовое напряжение транзистора всегда должно быть на 0,6 В выше, чем напряжение эмиттера на стороне коллектора транзистора, чтобы транзистор мог проводить через коллектор к эмиттеру.

Если мы интерпретируем вышесказанное для МОП-транзистора, мы обнаружим, что напряжение затвора истокового ведомого МОП-транзистора должно быть не менее 5 В или в идеале на 10 В выше, чем напряжение питания, подключенное на стороне стока устройства.

Если вы проверите МОП-транзистор высокого напряжения в полной мостовой сети, вы обнаружите, что МОП-транзисторы высокого уровня на самом деле устроены как повторители истока и, следовательно, требуют напряжения запуска затвора, которое должно быть не менее 10 В над напряжением питания стока.

Как только это будет выполнено, мы можем ожидать оптимальной проводимости МОП-транзисторов с высокой стороны через МОП-транзисторы с низкой стороны для завершения одностороннего цикла двухтактной частоты.

Обычно это реализуется с использованием диода быстрого восстановления в сочетании с конденсатором высокого напряжения.

Этот критически важный параметр, при котором конденсатор используется для повышения напряжения затвора МОП-транзистора на стороне высокого напряжения до 10 В выше, чем напряжение питания его стока, называется самонастройкой, а схема для этого называется сетью самонастройки.

МОП-транзистор нижнего уровня не требует этой критической конфигурации просто потому, что источник напряжений нижнего плеча напрямую заземлен. Поэтому они могут работать от самого напряжения питания Vcc без каких-либо улучшений.

Как сделать схему полного моста инвертора SG3525

Теперь, когда мы знаем, как реализовать сеть с полным мостом с использованием начальной загрузки, давайте попробуем понять, как это можно применить для достижение полного моста Схема инвертора SG3525, которая на сегодняшний день является одной из самых популярных и самых востребованных ИС для создания инвертора.

Следующая конструкция показывает стандартный модуль, который может быть интегрирован в любой обычный инвертор SG3525 через выходные контакты ИС для создания высокоэффективной полной мостовой схемы SG3525 или H-мостовой схемы инвертора.

Принципиальная электрическая схема

Ссылаясь на приведенную выше схему, мы можем идентифицировать четыре МОП-транзистора, настроенные как H-мост или полную мостовую сеть, однако дополнительный транзистор BC547 и связанный с ним диодный конденсатор выглядят немного незнакомыми.

Чтобы быть точным, этап BC547 предназначен для обеспечения выполнения условия начальной загрузки, и это можно понять с помощью следующего пояснения:

Мы знаем, что в любом H-мосте МОП-транзисторы настроены на проведение по диагонали для реализации предполагаемой двухтактной проводимости через трансформатор или подключенную нагрузку.

Поэтому давайте рассмотрим случай, когда контакт № 14 SG3525 находится в низком положении, что позволяет проводить верхний правый и нижний левый МОП-транзисторы.

Это означает, что в этом случае на контакте № 11 ИС высокий уровень, что удерживает левый переключатель BC547 в положении ВКЛ. В этой ситуации с левой ступенью BC547 происходит следующее:

1) Конденсатор 10 мкФ заряжается через диод 1N4148 и МОП-транзистор нижнего уровня, подключенный к его отрицательной клемме.

2) Этот заряд временно сохраняется внутри конденсатора и может считаться равным напряжению питания.

3) Теперь, как только логика SG3525 восстанавливается с последующим колебательным циклом, на выводе № 11 устанавливается низкий уровень, что мгновенно отключает связанный BC547.

4) Когда BC547 выключен, напряжение питания на катоде 1N4148 теперь достигает затвора подключенного МОП-транзистора, однако теперь это напряжение усиливается сохраненным напряжением внутри конденсатора, которое также почти равно уровню питания.

5) Это приводит к эффекту удвоения и позволяет увеличить в 2 раза напряжение на затворе соответствующего МОП-транзистора.

6) Это условие мгновенно приводит к переходу МОП-транзистора в режим проводимости, что подталкивает напряжение к соответствующему МОП-транзистору с противоположной стороной низкого напряжения.

7) В этой ситуации конденсатор вынужден быстро разряжаться, и МОП-транзистор может проводить только до тех пор, пока накопленный заряд этого конденсатора может поддерживать.

Следовательно, становится обязательным гарантировать, что значение конденсатора выбрано таким образом, чтобы конденсатор мог адекватно удерживать заряд в течение каждого периода включения / выключения двухтактных колебаний.

В противном случае МОП-транзистор преждевременно откажется от проводимости, что приведет к относительно более низкому среднеквадратичному выходу.

Что ж, приведенное выше объяснение всесторонне объясняет, как функция начальной загрузки работает в полномостовых инверторах и как эта важная функция может быть реализована для создания эффективной схемы полномостового инвертора SG3525.

Теперь, если вы поняли, как обычный SG3525 может быть преобразован в полноценный инвертор с H-мостом, вы также можете захотеть изучить, как то же самое можно реализовать для других обычных опций, таких как IC 4047 или схемы инвертора на основе IC 555, … ..Подумайте об этом и дайте нам знать!

ОБНОВИТЬ: Если вы считаете, что описанная выше конструкция H-образного моста слишком сложна для реализации, вы можете попробовать гораздо более простая альтернатива

Цепь инвертора SG3525, которая может быть настроена с использованием описанной выше полномостовой сети

На следующем изображении показан пример схемы инвертора с использованием микросхемы SG3525, вы можете заметить, что выходной каскад МОП-транзистора отсутствует на схеме, и только выходные разомкнутые распиновки могут быть видны в виде клемм №11 и №14.

Концы этих выходных выводов просто необходимо соединить через указанные участки описанной выше полной мостовой сети для эффективного преобразования этой простой конструкции SG3525 в полноценную схему полного мостового инвертора SG3525 или H-мостовую схему с 4 N каналами mosfet.

Отзыв мистера Робина (который является одним из активных читателей этого блога и страстным энтузиастом электроники):

Привет swagatum
Хорошо, просто чтобы проверить, что все работает, я отделил два полевых датчика высокой стороны от двух полевых элементов нижней стороны и использовал ту же схему, что и:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
подключение отрицательной крышки к источнику МОП-транзистора, затем подключение этого перехода к резистору 1 кОм, а затем подключение светодиода к земле на каждом выводе на высокой стороне. Вывод 11 генерирует импульс на одном выводе на высокой стороне, а на вывод 14 - на другом выводе на высокой стороне.
Когда я включил SG3525, оба двигателя на мгновение загорелись, а затем начали нормально колебаться. Думаю, это могло бы стать проблемой, если бы я связал эту ситуацию с трафаретом и нижними полями?
Затем я протестировал два полевых транзистора нижнего плеча, подключив источник питания 12 В к (резистор 1 кОм и светодиод) к стоку каждого гетеродина и соединив исток с землей. Выводы 11 и 14 были подключены к каждому затвору полевого транзистора нижнего уровня.
Когда я переключил SG3525 на низкую сторону, сигнал не будет колебаться, пока я не поставлю резистор 1 кОм между контактом (11, 14) и затвором (не знаю, почему это происходит).

Принципиальная схема прикреплена ниже.

Мой ответ:

Спасибо, Робин,

Я ценю ваши усилия, однако, похоже, это не лучший способ проверить выходную реакцию IC ...

В качестве альтернативы вы можете попробовать простой метод, подключив отдельные светодиоды от контактов №11 и №14 микросхемы к земле, при этом каждый светодиод имеет собственный резистор 1K.

Это быстро позволит вам понять реакцию выхода IC ... это можно сделать либо путем изолирования каскада полного моста от двух выходов IC, либо без его изоляции.

Кроме того, вы можете попробовать подключить стабилитроны 3 В последовательно между выходными контактами IC и соответствующими входами полного моста ... это гарантирует, что ложное срабатывание через МОП-транзисторы будет, насколько это возможно, предотвращено ...

Надеюсь это поможет

С уважением...
Раскачиваться

От Робина:

Не могли бы вы объяснить, как {3V стабилитроны последовательно между выходными контактами IC и соответствующими входами полного моста ... это гарантирует, что ложное срабатывание через МОП-транзисторы, насколько это возможно, будет предотвращено ...

Ура Робин

Я:

Когда стабилитрон включен последовательно, он будет пропускать полное напряжение, как только его указанное значение будет превышено, поэтому стабилитрон 3 В не будет проводить только до тех пор, пока не будет пересечена отметка 3 В, как только это превышено, он позволит весь уровень напряжения, приложенного к нему
Так что и в нашем случае, поскольку можно предположить, что напряжение от SG 3525 находится на уровне питания и превышает 3 В, ничто не будет заблокировано или ограничено, и весь уровень питания сможет достичь стадии полного моста.

Дайте мне знать, как это происходит с вашей схемой.

Добавление `` мертвого времени '' к МОП-транзистору низкого уровня

На следующей диаграмме показано, как можно ввести мертвое время на МОП-транзисторе нижнего уровня, так что всякий раз, когда транзистор BC547 переключается, вызывая включение верхнего МОП-транзистора, соответствующий МОП-транзистор нижнего уровня включается после небольшой задержки (несколько мс), таким образом предотвращая любые возможные прострелы.