SG3525 วงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน

ในโพสต์นี้เราพยายามตรวจสอบวิธีการออกแบบวงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน SG3525 โดยใช้วงจรบูตสแตรปภายนอกในการออกแบบ นายอับดุลได้ร้องขอความคิดนี้และผู้อ่านตัวยงอื่น ๆ ของเว็บไซต์นี้

ทำไมวงจรอินเวอร์เตอร์แบบ Full-Bridge จึงไม่ใช่เรื่องง่าย

เมื่อใดก็ตามที่เราคิดถึงบริดจ์เต็มรูปแบบหรือวงจรอินเวอร์เตอร์ H-bridge เราสามารถระบุวงจรที่มี IC ไดรเวอร์เฉพาะซึ่งทำให้เราสงสัยว่าเป็นไปไม่ได้จริงๆที่จะออกแบบ อินเวอร์เตอร์สะพานเต็ม ใช้ส่วนประกอบธรรมดา?

แม้ว่าสิ่งนี้อาจดูน่ากลัว แต่ความเข้าใจเล็กน้อยเกี่ยวกับแนวคิดนี้ช่วยให้เราตระหนักว่าหลังจากกระบวนการทั้งหมดอาจไม่ซับซ้อนขนาดนั้น

อุปสรรคที่สำคัญในการออกแบบสะพานเต็มรูปแบบหรือการออกแบบสะพาน H คือการรวมกันของโครงสร้างโทโพโลยีแบบเต็มสะพานแบบมอสเฟ็ทแบบ N-channel 4 ช่องซึ่งจะต้องมีการรวมกลไกบูตสแตรปสำหรับมอสเฟ็ตด้านสูง

Bootstrapping คืออะไร

ดังนั้น Bootstrapping Network คืออะไร และสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างไรในขณะที่พัฒนาวงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน

เมื่อมีการใช้อุปกรณ์ที่เหมือนกันหรือ Mosfets 4 ช่องสัญญาณในเครือข่ายบริดจ์แบบเต็มการบูตสตราปจะมีความจำเป็น

เป็นเพราะในตอนแรกโหลดที่แหล่งที่มาของมอสเฟตด้านสูงจะมีอิมพีแดนซ์สูงส่งผลให้มีแรงดันไฟฟ้าติดตั้งที่แหล่งมอสเฟต ศักยภาพที่เพิ่มขึ้นนี้อาจสูงถึงแรงดันท่อระบายน้ำของมอสเฟตด้านสูง

ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วเว้นแต่ศักยภาพของประตู / แหล่งที่มาของ mosfet นี้จะสามารถเกินค่าสูงสุดของศักยภาพของแหล่งที่เพิ่มขึ้นนี้อย่างน้อย 12V mosfet จะไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ (หากคุณมีปัญหาในการทำความเข้าใจโปรดแจ้งให้เราทราบผ่านความคิดเห็น)

ในโพสต์ก่อนหน้าของฉันฉันได้อธิบายอย่างละเอียด ทรานซิสเตอร์ผู้ติดตาม emitter ทำงานอย่างไร ซึ่งสามารถใช้ได้กับวงจรผู้ติดตามแหล่ง mosfet เช่นกัน

ในการกำหนดค่านี้เราได้เรียนรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานสำหรับทรานซิสเตอร์จะต้องสูงกว่าแรงดันอีซีแอลที่ด้านคอลเลกเตอร์ของทรานซิสเตอร์เสมอ 0.6V เพื่อให้ทรานซิสเตอร์สามารถดำเนินการข้ามตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อย

หากเราตีความข้างต้นสำหรับ mosfet เราจะพบว่าแรงดันเกตของมอสเฟตผู้ติดตามต้นทางต้องมีค่าอย่างน้อย 5V หรือสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อที่ด้านท่อระบายน้ำของอุปกรณ์ 10V

หากคุณตรวจสอบมอสเฟตด้านสูงในเครือข่ายบริดจ์เต็มรูปแบบคุณจะพบว่ามอสเฟ็ตด้านสูงถูกจัดเรียงเป็นตัวติดตามต้นทางดังนั้นจึงต้องการเกตที่กระตุ้นแรงดันไฟฟ้าที่ต้องมีค่าต่ำสุด 10V เหนือโวลต์ของท่อระบายน้ำ

เมื่อสิ่งนี้สำเร็จเราสามารถคาดหวังการนำที่ดีที่สุดจากมอสเฟตด้านสูงผ่านมอสเฟตด้านต่ำเพื่อให้รอบด้านหนึ่งของความถี่ดึงดัน

โดยปกติจะดำเนินการโดยใช้ไดโอดการกู้คืนที่รวดเร็วร่วมกับตัวเก็บประจุแรงดันสูง

พารามิเตอร์ที่สำคัญซึ่งตัวเก็บประจุใช้สำหรับเพิ่มแรงดันเกตของมอสเฟตด้านสูงให้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของท่อระบายน้ำ 10V เรียกว่า bootstrapping และวงจรสำหรับการทำสิ่งนี้เรียกว่าเครือข่าย bootstrapping

มอสเฟ็ทด้านต่ำไม่จำเป็นต้องมีการกำหนดค่าที่สำคัญนี้เพียงเพราะแหล่งที่มาของโมเซ็ตด้านต่ำนั้นต่อสายดินโดยตรง ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงสามารถทำงานได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้า Vcc เองและไม่มีการปรับปรุงใด ๆ

วิธีการสร้างวงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน SG3525

เมื่อเรารู้วิธีติดตั้งเครือข่ายบริดจ์แบบเต็มโดยใช้ bootstrapping แล้วเรามาลองทำความเข้าใจกันว่าจะนำไปใช้กับสิ่งนี้ได้อย่างไร บรรลุสะพานเต็มรูปแบบ วงจรอินเวอร์เตอร์ SG3525 ซึ่งเป็นหนึ่งในไอซีที่ได้รับความนิยมและเป็นที่ต้องการมากที่สุดสำหรับการสร้างอินเวอร์เตอร์

การออกแบบต่อไปนี้แสดงโมดูลมาตรฐานซึ่งอาจรวมเข้ากับอินเวอร์เตอร์ SG3525 ธรรมดาใด ๆ บนพินเอาต์พุตของ IC เพื่อให้ได้วงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน SG3525 หรือ H-bridge ที่มีประสิทธิภาพสูง

แผนภูมิวงจรรวม

จากแผนภาพด้านบนเราสามารถระบุว่า mosfets สี่ตัวที่เชื่อมโยงเป็น H-bridge หรือเครือข่ายบริดจ์แบบเต็ม แต่ทรานซิสเตอร์ BC547 เพิ่มเติมและตัวเก็บประจุไดโอดที่เกี่ยวข้องนั้นดูไม่คุ้นเคยเล็กน้อย

เพื่อความแม่นยำขั้นตอน BC547 ถูกจัดวางไว้สำหรับบังคับใช้เงื่อนไขการบูตและสามารถเข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของคำอธิบายต่อไปนี้:

เราทราบดีว่าในสะพาน H ใด ๆ มอสเฟตถูกกำหนดค่าให้ดำเนินการตามแนวทแยงมุมสำหรับการนำแรงดันดึงที่ตั้งใจไว้ไปใช้กับหม้อแปลงหรือโหลดที่เชื่อมต่อ

ดังนั้นสมมติว่าเป็นกรณีที่พิน # 14 ของ SG3525 อยู่ในระดับต่ำซึ่งทำให้สามารถใช้งานด้านบนขวาและมอสเฟตด้านซ้ายต่ำได้

นี่หมายความว่าพิน # 11 ของ IC อยู่สูงในระหว่างอินสแตนซ์นี้ซึ่งทำให้สวิตช์ BC547 ด้านซ้ายเปิดอยู่ ในสถานการณ์นี้สิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้นกับเวที BC547 ด้านซ้าย:

1) ตัวเก็บประจุ 10uF จะชาร์จไฟผ่านไดโอด 1N4148 และมอสเฟตด้านต่ำที่เชื่อมต่อกับขั้วลบ

2) ประจุนี้จะถูกเก็บไว้ชั่วคราวภายในตัวเก็บประจุและอาจถือว่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้า

3) ทันทีที่ลอจิกทั่ว SG3525 ย้อนกลับด้วยรอบการสั่นที่ตามมาพิน # 11 จะอยู่ในระดับต่ำซึ่งจะปิด BC547 ที่เกี่ยวข้องทันที

4) เมื่อปิด BC547 แรงดันไฟฟ้าที่แคโทดของ 1N4148 จะมาถึงประตูของมอสเฟตที่เชื่อมต่ออย่างไรก็ตามแรงดันไฟฟ้านี้ได้รับการเสริมแรงด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เก็บไว้ภายในตัวเก็บประจุซึ่งเกือบจะเท่ากับระดับแหล่งจ่าย

5) ส่งผลให้มีผลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 2 เท่าที่ประตูของ mosfet ที่เกี่ยวข้อง

6) สภาวะนี้จะกระตุ้นให้มอสเฟ็ตเข้าสู่การนำไฟฟ้าทันทีซึ่งจะผลักแรงดันไฟฟ้าข้ามมอสเฟตด้านต่ำที่ตรงข้ามกัน

7) ในสถานการณ์เช่นนี้ตัวเก็บประจุจะถูกบังคับให้คายประจุออกอย่างรวดเร็วและมอสเฟตสามารถทำงานได้นานเท่านั้นที่ประจุที่เก็บไว้ของตัวเก็บประจุนี้จะสามารถคงอยู่ได้

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เลือกค่าของตัวเก็บประจุเพื่อให้ตัวเก็บประจุสามารถเก็บประจุได้อย่างเพียงพอสำหรับแต่ละช่วงเวลาเปิด / ปิดของการสั่นของแรงดึงแบบผลัก

มิฉะนั้น mosfet จะละทิ้งการนำไฟฟ้าก่อนกำหนดทำให้เอาต์พุต RMS ค่อนข้างต่ำ

คำอธิบายข้างต้นอธิบายอย่างละเอียดถึงวิธีการทำงานของ bootstrapping ในอินเวอร์เตอร์แบบเต็มบริดจ์และวิธีการนำคุณสมบัติที่สำคัญนี้ไปใช้เพื่อสร้างวงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน SG3525 ที่มีประสิทธิภาพ

ตอนนี้หากคุณเข้าใจแล้วว่า SG3525 ธรรมดาสามารถเปลี่ยนเป็นอินเวอร์เตอร์ H-bridge แบบเต็มรูปแบบได้อย่างไรคุณอาจต้องการตรวจสอบวิธีการใช้งานแบบเดียวกันกับตัวเลือกทั่วไปอื่น ๆ เช่นใน IC 4047 หรือวงจรอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ IC 555 … .. ลองคิดดูแล้วแจ้งให้เราทราบ!

อัพเดท: หากคุณพบว่าการออกแบบสะพาน H ด้านบนซับซ้อนเกินกว่าจะใช้งานได้คุณอาจลองใช้ ทางเลือกที่ง่ายกว่ามาก

SG3525 วงจรอินเวอร์เตอร์ซึ่งสามารถกำหนดค่าได้ด้วยเครือข่าย Full Bridge ที่กล่าวถึงข้างต้น

ภาพต่อไปนี้แสดงตัวอย่างวงจรอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ IC SG3525 คุณสามารถสังเกตได้ว่าระยะมอสเฟ็ทเอาต์พุตหายไปในแผนภาพและมีเพียงพินที่เปิดเอาต์พุตเท่านั้นที่สามารถมองเห็นได้ในรูปแบบของพิน # 11 และพิน # 14 การสิ้นสุด

ส่วนปลายของพินเอาท์เอาท์พุทเหล่านี้เพียงแค่ต้องเชื่อมต่อข้ามส่วนที่ระบุของเครือข่ายบริดจ์แบบเต็มที่อธิบายไว้ข้างต้นเพื่อการแปลงการออกแบบ SG3525 แบบธรรมดานี้ให้เป็นวงจรอินเวอร์เตอร์แบบเต็มสะพาน SG3525 แบบเต็มหรือวงจร 4 N channel mosfet H-bridge

คำติชมจาก Mr. Robin (ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้อ่านบล็อกนี้ตัวยงและเป็นผู้ที่หลงใหลในระบบอิเล็กทรอนิกส์):

สวัสดี swagatum
โอเคเพื่อตรวจสอบว่าทุกอย่างทำงานได้ดีฉันได้แยกด้านสูงทั้งสองด้านออกจากด้านต่ำสองด้านและใช้วงจรเดียวกันกับ:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
เชื่อมต่อขั้วลบกับแหล่งมอสเฟตจากนั้นเชื่อมต่อทางแยกนั้นกับตัวต้านทาน 1k และนำไปสู่กราวด์ของเฟตด้านสูงแต่ละด้านพิน 11 พัลส์เฟตด้านสูงด้านหนึ่งและพิน 14 เฟตด้านสูงอีกด้านหนึ่ง
เมื่อฉันเปลี่ยน SG3525 ทั้งสอง fets สว่างขึ้นชั่วขณะและหลังจากนั้นการสั่นตามปกติฉันคิดว่าอาจเป็นปัญหาถ้าฉันเชื่อมต่อสถานการณ์นี้กับ trafo และ fets ด้านต่ำ?
จากนั้นฉันทดสอบการเชื่อมต่อด้านต่ำทั้งสองเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 12v กับ (ตัวต้านทาน 1k และไฟ led) เข้ากับท่อระบายน้ำของแต่ละด้านต่ำและเชื่อมต่อแหล่งที่มากับพื้นพิน 11 และ 14 เชื่อมต่อกับประตูด้านต่ำแต่ละด้าน
เมื่อฉันเปลี่ยน SG3525 บนเฟตด้านต่ำจะไม่แกว่งจนกว่าฉันจะใส่ตัวต้านทาน 1k ระหว่างพิน (11, 14) และเกต (ไม่แน่ใจว่าทำไมถึงเกิดขึ้น)

แผนผังวงจรที่แนบด้านล่าง

คำตอบของฉัน:

ขอบคุณโรบิน

ขอขอบคุณในความพยายามของคุณอย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าจะไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบการตอบสนองเอาต์พุตของ IC ...

หรือคุณสามารถลองวิธีง่ายๆโดยเชื่อมต่อ LED แต่ละดวงจากขา # 11 และขา # 14 ของ IC เข้ากับกราวด์โดย LED แต่ละตัวมีตัวต้านทาน 1K ของตัวเอง

สิ่งนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจการตอบสนองเอาต์พุต IC ได้อย่างรวดเร็ว .... ซึ่งสามารถทำได้โดยการแยกสเตจบริดจ์แบบเต็มออกจากเอาต์พุต IC สองตัวหรือไม่แยกออก

นอกจากนี้คุณสามารถลองติดซีเนอร์ 3V แบบอนุกรมระหว่างพินเอาต์พุต IC และอินพุตบริดจ์แบบเต็มตามลำดับ ... สิ่งนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะหลีกเลี่ยงการทริกเกอร์ที่ผิดพลาดใน mosfets ให้มากที่สุด ...

หวังว่านี่จะช่วยได้

ขอแสดงความนับถืออย่างสูง...
ย้อย

จาก Robin:

คุณช่วยอธิบายได้ไหมว่า {3V ซีเนอร์ในอนุกรมระหว่างพินเอาต์พุต IC และอินพุตบริดจ์แบบเต็มตามลำดับ ... สิ่งนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะหลีกเลี่ยงการทริกเกอร์ที่ผิดพลาดใน mosfets ให้มากที่สุด ...

ไชโยโรบิน

ผม:

เมื่อซีเนอร์ไดโอดอยู่ในอนุกรมจะส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าเต็มเมื่อเกินค่าที่ระบุดังนั้นไดโอดซีเนอร์ 3V จะไม่ดำเนินการตราบเท่าที่ไม่ข้ามเครื่องหมาย 3V เมื่อเกินค่านี้จะอนุญาตให้ใช้ทั้งระดับ ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับมัน
ดังนั้นในกรณีของเราเช่นกันเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าจาก SG 3525 สามารถสันนิษฐานได้ว่าอยู่ที่ระดับอุปทานและสูงกว่า 3V จึงไม่มีสิ่งใดถูกปิดกั้นหรือ จำกัด และระดับการจ่ายทั้งหมดจะสามารถไปถึงสเตจบริดจ์เต็มรูปแบบได้

แจ้งให้เราทราบว่าวงจรของคุณเป็นอย่างไร

การเพิ่ม 'Dead Time' ให้กับ Low Side Mosfet

แผนภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าเวลาตายสามารถนำมาใช้ที่ mosfet ด้านต่ำได้อย่างไรเช่นเมื่อใดก็ตามที่ทรานซิสเตอร์ BC547 สวิทช์ทำให้ mosfet ด้านบนเปิดขึ้น mosfet ด้านต่ำที่เกี่ยวข้องจะเปิดหลังจากล่าช้าเล็กน้อย (สองสามมิลลิวินาที) ดังนั้นจึงป้องกันไม่ให้เกิดการยิงที่เป็นไปได้