SG3525 Full Bridge Inverter Circuit

I dette innlegget prøver vi å undersøke hvordan man kan designe en SG3525 fullbro-inverterkrets ved å bruke en ekstern bootstrap-krets i designet. Ideen ble bedt om av Mr. Mr. Abdul, og mange andre ivrige lesere av dette nettstedet.

Hvorfor Full-Bridge Inverter Circuit ikke er lett

Hver gang vi tenker på en full bro eller en H-bro inverter krets, er vi i stand til å identifisere kretser som har spesialiserte driver ICer som får oss til å lure på, er det egentlig ikke mulig å designe en full broinverter bruker vanlige komponenter?

Selv om dette kan se skremmende ut, hjelper litt forståelse av konseptet oss til å forstå at prosessen tross alt kanskje ikke er så kompleks.

Den avgjørende hindringen i en fullbro eller en H-brodesign er innlemmelsen av 4 N-kanals mosfet fullbro topologi, som igjen krever innarbeidelse av en bootstrap-mekanisme for høymuskler.

Hva er Bootstrapping

Så hva er akkurat et Bootstrapping Network og hvordan blir dette så viktig når man utvikler en fullbro inverter krets?

Når identiske enheter eller 4 kanals mosfetter brukes i et fullstendig bridge-nettverk, blir bootstrapping avgjørende.

Det er fordi lasten ved kilden til den høye sidemosfetten først har en høy impedans, noe som resulterer i en monteringsspenning ved kilden til mosfetten. Dette økende potensialet kan være like høyt som avløpsspenningen til høysiden.

Så i utgangspunktet, med mindre porten / kildepotensialet til denne mosfetten er i stand til å overskride den maksimale verdien av dette økende kildepotensialet med minst 12V, vil ikke mosfetten lede seg effektivt. (Hvis du har problemer med å forstå, så gi meg beskjed gjennom kommentarer.)

I et av mine tidligere innlegg forklarte jeg meg grundig hvordan emitter follower transistor fungerer , som også kan være nøyaktig anvendelig for en mosfet-kildefølgerkrets.

I denne konfigurasjonen lærte vi at basisspenningen til transistoren alltid må være 0,6V høyere enn emitterspenningen på kollektorsiden av transistoren, for å gjøre det mulig for transistoren å lede over kollektoren til emitteren.

Hvis vi tolker det ovennevnte for en mosfet, finner vi at portens spenning til en kildefølger mosfet må være minst 5V, eller ideelt sett 10V høyere enn forsyningsspenningen som er koblet til avløpssiden av enheten.

Hvis du inspiserer høysidemosfetten i et fullstendig bronettverk, vil du oppdage at høysidemosfetene faktisk er ordnet som kildefølgere, og derfor krever en portutløsende spenning som må være minimum 10V over avløpsforsyningsvoltene.

Når dette er oppnådd, kan vi forvente en optimal ledning fra de høye sidemosfeterne via de lave sidemosfettene for å fullføre den ene sidesyklusen til push pull-frekvensen.

Normalt implementeres dette ved hjelp av en hurtig gjenopprettingsdiode i forbindelse med en høyspenningskondensator.

Denne avgjørende parameteren hvor en kondensator brukes til å heve portens spenning til en høy-sidemosfet til 10V høyere enn avløpsforsyningsspenningen kalles bootstrapping, og kretsen for å oppnå dette kalles bootstrapping-nettverk.

Mosfet på lav side krever ikke denne kritiske konfigurasjonen bare fordi kilden til lavsidemosetene er direkte jordet. Derfor er disse i stand til å operere ved hjelp av Vcc-forsyningsspenningen selv og uten forbedringer.

Hvordan lage en SG3525 fullbro-inverterkrets

Nå som vi vet hvordan vi skal implementere et fullstendig bridge-nettverk ved hjelp av bootstrapping, kan vi prøve å forstå hvordan dette kan søkes om oppnå en full bro SG3525 inverter krets, som er en av de mest populære og mest etterspurte IC-ene for å lage en inverter.

Følgende design viser standardmodulen som kan integreres i en hvilken som helst vanlig SG3525-inverter over utgangspinnene til IC for å oppnå en meget effektiv SG3525 fullbro- eller H-bridge-inverterkrets.

Kretsdiagram

Med henvisning til diagrammet ovenfor kan vi identifisere de fire mosfetene som er rigget som en H-bro eller et fullstendig bronett, men den ekstra BC547-transistoren og den tilhørende diodekondensatoren ser litt ukjent ut.

For å være presis er BC547-scenen posisjonert for å håndheve bootstrapping-tilstanden, og dette kan forstås ved hjelp av følgende forklaring:

Vi vet at mosfetene i en hvilken som helst H-bro er konfigurert til å lede diagonalt for å implementere den tiltenkte skyvetrekkledningen over transformatoren eller den tilkoblede lasten.

La oss derfor anta en forekomst der tapp nr. 14 på SG3525 er lav, noe som gjør at øvre høyre og nedre venstre mygg kan lede.

Dette antyder at pin nr. 11 på IC er høy i dette tilfellet, noe som holder venstre BC547-bryter PÅ. I denne situasjonen skjer følgende ting med venstre side av BC547-scenen:

1) Kondensatoren på 10uF lades opp via 1N4148-dioden og den lave sidemosfetten som er koblet til den negative terminalen.

2) Denne ladningen lagres midlertidig inne i kondensatoren og kan antas å være lik forsyningsspenningen.

3) Så snart logikken over SG3525 går tilbake til den påfølgende svingningssyklusen, blir pinnen # 11 lav, som umiddelbart slår AV den tilknyttede BC547.

4) Når BC547 er slått AV, når forsyningsspenningen ved katoden til 1N4148 nå porten til den tilkoblede mosfetten, men denne spenningen er nå forsterket med den lagrede spenningen i kondensatoren, som også er nesten lik forsyningsnivået.

5) Dette resulterer i en dobling og muliggjør en hevet 2X spenning ved porten til den aktuelle mosfetten.

6) Denne tilstanden utløser øyeblikkelig mosfet til ledning, som skyver spenningen over den tilsvarende motsatte lavsiden.

7) I løpet av denne situasjonen tvinges kondensatoren til å tømmes raskt, og mosfetten er i stand til å lede bare så lenge den lagrede ladningen til denne kondensatoren er i stand til å opprettholde.

Derfor blir det obligatorisk å sikre at verdien av kondensatoren er valgt slik at kondensatoren er i stand til å holde tilstrekkelig ladningen for hver PÅ / AV-periode for trykk-svingninger.

Ellers vil mosfet forlate ledningen for tidlig og forårsake en relativt lavere RMS-utgang.

Vel, forklaringen ovenfor forklarer omfattende hvordan en bootstrapping fungerer i fullbroinvertere og hvordan denne viktige funksjonen kan implementeres for å lage en effektiv SG3525 fullbroinverterkrets.

Nå hvis du har forstått hvordan en vanlig SG3525 kan forvandles til en fullverdig H-bro-inverter, vil du kanskje også undersøke hvordan det samme kan implementeres for andre ordinære opsjoner som i IC 4047 eller IC 555-baserte inverterkretser, … ..Tenk deg om det og gi oss beskjed!

OPPDATER: Hvis du synes H-brodesignet ovenfor er for komplisert til å implementere, kan du prøve en mye enklere alternativ

SG3525 inverterkrets som kan konfigureres med det ovennevnte diskuterte fullbro-nettverket

Følgende bilde viser et eksempel på en inverterkrets som bruker IC SG3525. Du kan se at utgangs-mosfet-trinnet mangler i diagrammet, og bare utgangsåpne pinouts kan sees i form av pin nr. 11 og pin nr. 14 avslutninger.

Endene av disse utgangene må rett og slett kobles over de angitte delene av det ovenfor forklarte fullbro-nettverket for effektivt å konvertere denne enkle SG3525-designen til en fullverdig SG3525 fullbro-inverterkrets eller en 4 N kanal mosfet H-brokrets.

Tilbakemelding fra Mr. Robin, (som er en av de ivrige leserne av denne bloggen, og en lidenskapelig elektronisk entusiast):

Hei swagatum
Ok, bare for å sjekke at alt fungerer, separerte jeg de to høysideføttene fra de to lavsidefetene og brukte samme kretsløp som:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
ved å koble hetten negativt til mosfet-kilden, og deretter koble dette krysset til en 1k motstand og førte til bakken på hvert høysidesfet. Pin 11 pulserte det ene høysidesfettet og tappen 14 det andre høysidesfoten.
Da jeg slo på SG3525 på begge føttene, lyste det opp et øyeblikk og svingte normalt etterpå. Jeg tror det kan være et problem hvis jeg koblet denne situasjonen til trafo og lavsidesfet?
Deretter testet jeg de to lavsidefettene, koblet en 12v-forsyning til en (1k motstand og en ledning) til avløpet til hvert lavsidesfot og koblet kilden til bakken. Pin 11 og 14 ble koblet til hver fetsport med lav side.
Da jeg byttet SG3525 på lavsiden, ville ikke føttene svinge før jeg satte en 1k motstand mellom pinnen (11, 14) og porten. (Usikker på hvorfor det skjer).

Kretsskjema vist nedenfor.

Mitt svar:

Takk Robin,

Jeg setter pris på innsatsen din, men det ser ikke ut til å være den beste måten å kontrollere ICs utgangssvar ...

alternativt kan du prøve en enkel metode ved å koble individuelle lysdioder fra pinne nr. 11 og pinne nr. 14 på IC til jord med hver LED som har sin egen 1K motstand.

Dette vil raskt tillate deg å forstå IC-utgangssvaret .... dette kan gjøres enten ved å holde hele brostadiet isolert fra de to IC-utgangene eller uten å isolere det.

Videre kan du prøve å feste 3V-zenere i serie mellom IC-utgangspinnene og de respektive fullbroinngangene ... dette vil sikre at falske utløsere over myggene unngås så langt som mulig ...

Håper dette hjelper

Med vennlig hilsen...
Swag

Fra Robin:

Kan du forklare hvordan {3V-zenere i serie mellom IC-utgangspinnene og de respektive fulle broinngangene ... dette vil sikre at falske utløsere over myggene unngås så langt som mulig ...

Skål Robin

JEG:

Når en zenerdiode er i serie, vil den passere full spenning når den angitte verdien er overskredet. Derfor vil en 3V zenerdiode ikke lede bare så lenge 3V-merket ikke krysses, når dette er overskredet, vil det tillate hele nivået av spenning som er blitt brukt over den
Så i vårt tilfelle, siden spenningen fra SG 3525 kan antas å være på forsyningsnivået og høyere enn 3V, ville ingenting bli blokkert eller begrenset, og hele forsyningsnivået ville være i stand til å nå hele brostadiet.

Gi meg beskjed om hvordan det går med kretsen din.

Legge til en 'Dead Time' til Low Side Mosfet

Følgende diagram viser hvordan en dødtid kan innføres ved lavsidesmuskelen slik at når BC547-transistoren bryter og forårsaker at den øvre mosfetten slår seg på, blir den aktuelle mosfetten på den lave siden slått PÅ etter en liten forsinkelse (et par ms), dermed forhindrer enhver form for mulig skyte gjennom.