SG3525 Full Bridge Inverter Circuit

I dette indlæg forsøger vi at undersøge, hvordan man designer et SG3525 fuldbro inverter kredsløb ved at anvende et eksternt bootstrap kredsløb i designet. Idéen blev anmodet af Mr. Mr. Abdul og mange andre ivrige læsere af dette websted.

Hvorfor Full-Bridge Inverter Circuit ikke er let

Når vi tænker på en fuld bro eller et H-bro inverter kredsløb, er vi i stand til at identificere kredsløb med specialiserede driver IC'er, der får os til at undre sig over, er det ikke rigtig muligt at designe en fuld bro inverter bruger almindelige komponenter?

Selvom dette måske ser skræmmende ud, hjælper en lille forståelse af konceptet os med at forstå, at processen trods alt måske ikke er så kompleks.

Den afgørende forhindring i en fuld bro eller et H-bro design er inkorporeringen af ​​4 N-kanal mosfet fuld bro topologi, som igen kræver inkorporering af en bootstrap mekanisme til de høje sidemosfeter.

Hvad er Bootstrapping

Så hvad er nøjagtigt et Bootstrapping-netværk og hvordan bliver dette så vigtigt, når man udvikler et Full Bridge inverter kredsløb?

Når identiske enheder eller 4 nchannel-mosfeter bruges i et komplet bridge-netværk, bliver bootstrapping bydende nødvendigt.

Det er fordi belastningen ved kilden til den høje sidemosfet oprindeligt udviser en høj impedans, hvilket resulterer i en monteringsspænding ved kilden til mosfet. Dette stigende potentiale kan være lige så højt som afløbsspændingen på den høje sidemosfet.

Så grundlæggende, medmindre porten / kildepotentialet for dette mosfet er i stand til at overstige den maksimale værdi af dette stigende kildepotentiale med mindst 12V, vil mosfet ikke lede effektivt. (Hvis du har problemer med at forstå, så lad mig det vide gennem kommentarer.)

I et af mine tidligere indlæg forklarede jeg grundigt hvordan emitter follower transistor fungerer , som også kan være nøjagtigt anvendelig til et mosfet-kilde-følger-kredsløb.

I denne konfiguration lærte vi, at transistorens basisspænding altid skal være 0,6 V højere end emitterspændingen på kollektorsiden af ​​transistoren for at gøre det muligt for transistoren at lede gennem kollektor til emitter.

Hvis vi fortolker ovenstående for en mosfet, finder vi, at portens spænding for en kilde-tilhænger-mosfet skal være mindst 5V eller ideelt set 10V højere end forsyningsspændingen, der er tilsluttet på enhedens afløbsside.

Hvis du inspicerer den høje sidemosfet i et komplet bronetværk, vil du opdage, at de høje sidemosfeter faktisk er arrangeret som kildefølgere, og derfor kræver en portudløsende spænding, der skal være mindst 10V over afløbsforsyningsspændingen.

Når dette er opnået, kan vi forvente en optimal ledning fra de høje sidemosfeter via de lave sidemosfeter for at fuldføre den ene sidecyklus af push pull-frekvensen.

Normalt implementeres dette ved hjælp af en hurtig gendannelsesdiode sammen med en højspændingskondensator.

Denne afgørende parameter, hvor en kondensator bruges til at hæve portens spænding på en højsides mosfet til 10V højere end dens afløbsforsyningsspænding kaldes bootstrapping, og kredsløbet til at opnå dette kaldes bootstrapping-netværk.

Den lave side mosfet kræver ikke denne kritiske konfiguration, simpelthen fordi kilden til lav side mosets er direkte jordforbundet. Derfor er disse i stand til at arbejde ved hjælp af selve Vcc-forsyningsspændingen og uden forbedringer.

Sådan oprettes et SG3525 fuldbro inverter kredsløb

Nu da vi ved, hvordan vi implementerer et komplet bridge-netværk ved hjælp af bootstrapping, skal vi prøve at forstå, hvordan dette kunne søges opnå en fuld bro SG3525 inverter kredsløb, som langt er en af ​​de mest populære og mest efterspurgte IC'er til fremstilling af en inverter.

Følgende design viser standardmodulet, som kan integreres i enhver almindelig SG3525-inverter på tværs af udgangsstifterne på IC'en til opnåelse af et meget effektivt SG3525-fuldbro- eller H-bro-inverterkredsløb.

Kredsløbsdiagram

Med henvisning til ovenstående diagram kan vi identificere de fire mosfeter, der er rigget som en H-bro eller et komplet bronetværk, men den ekstra BC547-transistor og den tilknyttede diodekondensator ser lidt ukendt ud.

For at være præcis er BC547-scenen placeret til at håndhæve bootstrapping-tilstanden, og dette kan forstås ved hjælp af følgende forklaring:

Vi ved, at mosfeterne i enhver H-bro er konfigureret til at lede diagonalt til implementering af den tilsigtede skubtrækledning over transformeren eller den tilsluttede belastning.

Lad os derfor antage en forekomst, hvor stiften nr. 14 i SG3525 er lav, hvilket gør det muligt at lede øverst til højre og nedre venstre mosfet.

Dette indebærer, at pin nr. 11 på IC er høj i dette tilfælde, hvilket holder venstre side BC547-kontakt tændt. I denne situation sker følgende ting med venstre side af BC547-scenen:

1) Kondensatoren på 10 uF oplades via 1N4148-dioden og den lave sidemosfet forbundet med dens negative terminal.

2) Denne opladning gemmes midlertidigt inde i kondensatoren og kan antages at være lig med forsyningsspændingen.

3) Nu så snart logikken på tværs af SG3525 vender tilbage med den efterfølgende oscillerende cyklus, går stiften # 11 lavt, hvilket straks slukker for den tilknyttede BC547.

4) Når BC547 er slukket, når forsyningsspændingen ved katoden på 1N4148 nu porten til det tilsluttede mosfet, men denne spænding forstærkes nu med den lagrede spænding inde i kondensatoren, som også næsten er lig med forsyningsniveauet.

5) Dette resulterer i en fordoblingseffekt og muliggør en hævet 2X spænding ved porten til den relevante mosfet.

6) Denne tilstand udløser øjeblikkeligt hårdt mosfet til ledning, som skubber spændingen hen over den tilsvarende modsatte lavsidemosfet.

7) I denne situation tvinges kondensatoren til at aflades hurtigt, og mosfet er i stand til kun at lede så længe den opbevarede ladning af denne kondensator er i stand til at opretholde.

Derfor bliver det obligatorisk at sikre, at værdien af ​​kondensatoren vælges således, at kondensatoren er i stand til tilstrækkeligt at holde opladningen for hver ON / OFF-periode af push-pull-svingningerne.

Ellers vil mosfet opgive ledningen for tidligt og forårsage en relativt lavere RMS-output.

Ovenstående forklaring forklarer udtømmende, hvordan en bootstrapping fungerer i fuldbroinvertere, og hvordan denne afgørende funktion kan implementeres til at skabe et effektivt SG3525 fuldbroinverter kredsløb.

Hvis du nu har forstået, hvordan en almindelig SG3525 kunne omdannes til en fuldgyldig H-bro-inverter, vil du måske også undersøge, hvordan det samme kan implementeres for andre almindelige muligheder, såsom i IC 4047 eller IC 555-baserede inverterkredsløb, … ..Tænk over det, og lad os vide det!

OPDATERING: Hvis du finder ovenstående H-bridge-design for kompliceret til at implementere, kan du prøve en meget lettere alternativ

SG3525 inverter kredsløb, som kan konfigureres med ovennævnte diskuterede Full Bridge Network

Det følgende billede viser et eksempel på inverterkredsløb ved hjælp af IC SG3525, du kan observere, at udgangsmosfet-trinnet mangler i diagrammet, og kun udgangsåbne pinouts kan ses i form af pin # 11 og pin # 14-termineringer.

Enderne af disse output pinouts skal simpelthen forbindes på tværs af de angivne sektioner i det ovennævnte forklarede fulde bronetværk for effektivt at konvertere dette enkle SG3525 design til et fuldt udbygget SG3525 fuldbro inverter kredsløb eller et 4 N kanal mosfet H-bro kredsløb.

Feedback fra Mr. Robin, (som er en af ​​de ivrige læsere af denne blog og en lidenskabelig elektronisk entusiast):

Hej swagatum
Ok, bare for at kontrollere, at alt fungerer, adskilt jeg de to høje sidefødder fra de to lave sidefødder og brugte de samme kredsløb som:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
ved at forbinde hætten negativ til mosfet-kilden og derefter forbinde denne krydsning til en 1k modstand og førte til jorden på hvert højsidesfet. Pin 11 pulserede det ene høje sideføt og pin 14 det andet høje sideføt.
Da jeg tændte SG3525 på begge fødder, tændte den øjeblikkeligt og svingede normalt derefter. Jeg tror, ​​det kunne være et problem, hvis jeg forbandt denne situation med trafo og lavsidefedre?
Derefter testede jeg de to lavsidefødder ved at forbinde en 12v-forsyning til en (1k modstand og en ledning) til afløbet på hvert lavsidesfet og forbinde kildens jord. Pin 11 og 14 var forbundet til hver fodsport med lav side.
Da jeg skiftede SG3525 på den lave side, ville fet ikke svinge, før jeg satte en 1k modstand mellem stiften (11, 14) og porten. (Ikke sikker på, hvorfor det sker).

Nedenstående kredsløbsdiagram.

Mit svar:

Tak Robin,

Jeg sætter pris på din indsats, men det ser ikke ud til at være den bedste måde at kontrollere IC's outputrespons på ...

alternativt kan du prøve en enkel metode ved at forbinde individuelle lysdioder fra pin nr. 11 og pin nr. 14 på IC til jord med hver LED med sin egen 1K modstand.

Dette giver dig hurtigt mulighed for at forstå IC-outputresponsen .... dette kan gøres enten ved at holde hele brostadiet isoleret fra de to IC-udgange eller uden at isolere det.

Desuden kan du prøve at tilslutte en 3V zenere i serie mellem IC-udgangsstifterne og de respektive fulde broindgange ... dette vil sikre, at falsk udløsning over mosfeterne undgås så vidt muligt ...

Håber dette hjælper

Med venlig hilsen...
Swag

Fra Robin:

Kan du venligst forklare, hvordan {3V zenere i serie mellem IC-udgangsstifterne og de respektive fulde broindgange ... dette vil sikre, at falske udløsere over mosfeterne undgås så vidt muligt ...

Skål Robin

JEG:

Når en zenerdiode er i serie, vil den passere den fulde spænding, når dens specificerede værdi er overskredet, og derfor vil en 3V-zenerdiode ikke kun lede, så længe 3V-mærket ikke krydses, når dette er overskredet, vil det tillade hele niveauet af spænding, der er blevet anvendt på tværs af den
Så i vores tilfælde også, da spændingen fra SG 3525 kan antages at være på forsyningsniveauet og højere end 3V, ville intet blive blokeret eller begrænset, og hele forsyningsniveauet ville være i stand til at nå hele brostadiet.

Lad mig vide, hvordan det går med dit kredsløb.

Tilføjelse af en 'Dead Time' til Low Side Mosfet

Følgende diagram viser, hvordan en dødtid kunne indføres ved lavsidesmuskelen, således at hver gang BC547-transistoren skifter, hvilket får den øvre mosfet til at tænde, tændes den relevante mosfet på den lave side TIL efter en lille forsinkelse (et par ms), dermed forhindrer enhver form for mulig skyde igennem.