Lengvas H-Bridge MOSFET tvarkyklės modulis inverteriams ir varikliams

Jei įdomu, ar yra paprastas būdas įdiegti H-tilto vairuotojo grandinę nenaudojant komplekso įpakavimas etape ši idėja tiksliai išspręs jūsų užklausą.

Šiame straipsnyje mes sužinome, kaip sukurti universalią viso arba H-tilto MOSFET tvarkyklę naudojant P ir N kanalų MOSFET, kurios gali būti naudojamos gaminant didelio efektyvumo tvarkykles varikliai , keitikliai , ir daug įvairių maitinimo keitiklių.

Idėja išimtinai atsikratoma standartinės 4 N kanalų „H-bridge“ tvarkyklės topologijos, kuri būtinai priklauso nuo kompleksinio įkrovos tinklo.

Standartinio N kanalo pilno tilto projektavimo privalumai ir trūkumai

Mes žinome, kad pilno tilto MOSFET tvarkykles geriausia pasiekti integruojant N kanalo MOSFET visiems 4 sistemos įrenginiams. Pagrindinis privalumas yra didelis šių sistemų efektyvumo laipsnis energijos perdavimo ir šilumos išsklaidymo atžvilgiu.

Taip yra dėl to, kad N kanalų MOSFET yra nurodyti su minimalia RDSon varža visuose jų išleidimo šaltinio gnybtuose, užtikrinant minimalų atsparumą srovei, leidžiančią mažesnį šilumos išsiskyrimą ir mažesnius prietaisų radiatorius.

Tačiau tai padaryti nėra lengva, nes visi 4 kanalų įrenginiai negali valdyti ir valdyti centrinės apkrovos be diodų / kondensatorių įkrovos tinklo, prijungto prie projekto.

Norint užtikrinti, kad sistemos veiktų tinkamai, norint paleisti tinklą reikia atlikti tam tikrus skaičiavimus ir sudėtingą komponentų išdėstymą. Atrodo, kad tai yra pagrindinis 4 kanalų MOSFET pagrįstos H tilto topologijos trūkumas, kurį paprastiems vartotojams sunku konfigūruoti ir įgyvendinti.

Alternatyvus požiūris

Alternatyvus būdas sukurti lengvą ir universalų „H-bridge“ tvarkyklės modulį, kuris žada aukštą efektyvumą ir vis dėlto atsikrato sudėtingo įkrovos, yra pašalinti du aukštus šoninius N kanalų MOSFET ir pakeisti juos P kanalo analogais.

Galima susimąstyti, ar tai taip lengva ir efektyvu, kodėl tai nėra standartinis rekomenduojamas dizainas? Atsakymas yra tas, kad nors požiūris atrodo paprastesnis, yra keletas trūkumų, kurie gali sukelti mažesnį efektyvumą tokio tipo pilno tilto konfigūracijoje, naudojant P ir N kanalų MOSFET kombinaciją.

Pirma, P kanalų MOSFET paprastai yra didesnis RDSon atsparumas įvertinimas, palyginti su N kanalų MOSFET, dėl to prietaisai gali netolygiai išsklaidyti šilumą ir nenuspėjami išėjimo rezultatai. Antrasis pavojus gali būti šaudymo reiškinys, kuris gali iškart sugadinti prietaisus.

Beje, daug lengviau pasirūpinti pirmiau minėtomis dviem kliūtimis, nei suprojektuoti kauliukų paleidimo grandinę.

Du pirmiau minėtus klausimus galima pašalinti:

1. Pasirenkami P kanalų MOSFET su mažiausiomis RDSon specifikacijomis, kurios gali būti beveik lygios papildomų N kanalų įrenginių RDSon reitingui. Pavyzdžiui, mūsų siūlomame dizaine galite rasti IRF4905, naudojamą P kanalo MOSFET, kurie įvertinti įspūdingai mažu RDSon atsparumu - 0,02 omai.
2. Kova su šaudymu pridedant atitinkamas buferio pakopas ir naudojant osciliatoriaus signalą iš patikimo skaitmeninio šaltinio.

„Easy Universal H-Bridge MOSFET“ tvarkyklė

Šiame paveikslėlyje parodyta universali H-tilto MOSFET tvarkyklės P kanalo / N kanalo schema, kuri, atrodo, yra sukurta taip, kad užtikrintų maksimalų efektyvumą su minimalia rizika.

Kaip tai veikia

Pirmiau minėto H tilto dizaino darbas yra beveik pagrindinis. Idėja geriausiai tinka keitiklio programoms, kad būtų galima efektyviai konvertuoti mažos galios nuolatinę srovę į tinklo kintamą srovę.

12 V maitinimo šaltinis gaunamas iš bet kokio norimo maitinimo šaltinio, pvz., Iš akumuliatoriaus ar saulės kolektoriaus, skirto naudoti keitiklį.

Maitinimas tinkamai kondicionuojamas naudojant 4700 uF filtro kondensatorių, per 22 omų srovės ribotuvą ir 12 V įtampos stabilizatorių.

Stabilizuota nuolatinė srovė naudojama generatoriaus grandinei maitinti, užtikrinant, kad jo veikimui nepakenktų keitiklio perjungimo perjungikliai.

Alternatyvus osciliatoriaus laikrodžio išėjimas yra tiekiamas į Q1, Q2 BJT bazes, kurios yra standartiniai mažo signalo BC547 tranzistoriai, išdėstyti kaip buferio / keitiklio pakopos, kad būtų galima tiksliai valdyti pagrindinę MOSFET pakopą.

Pagal numatytuosius nustatymus BC547 tranzistoriai yra įjungtos būklės per savo atitinkamus bazinius varžos dalytuvo potencialus.

Tai reiškia, kad tuščiąja eiga, be osciliatoriaus signalų, P kanalo MOSFET visada įjungiami, o N kanalo MOSFET visada išjungiami. Esant tokiai situacijai, apkrova centre, kuris yra pirminė transformatoriaus apvija, negauna energijos ir lieka išjungta.

Kai laikrodžio signalai tiekiami į nurodytus taškus, neigiami signalai iš laikrodžio impulsų iš tikrųjų įžemina BC547 tranzistorių bazinę įtampą per 100 uF kondensatorių.

Tai vyksta pakaitomis, todėl N kanalo MOSFET iš vienos H tilto rankos įsijungia. Dabar, kai P-kanalo MOSFET kitoje tilto rankoje jau yra įjungtas, vienas P-kanalų MOSFET ir vienas N-kanalų MOSFET įstrižainėse gali įsijungti vienu metu, todėl maitinimo įtampa teka per šias MOSFET ir transformatoriaus pirminis į vieną pusę.

Antrojo pakaitinio laikrodžio signalo atveju tas pats veiksmas kartojasi, tačiau kitai įstrižai tilto rankai, dėl kurios tiekimas teka per pirminį transformatorių kita kryptimi.

Perjungimo schema yra visiškai panaši į bet kurį standartinį H tiltą, kaip parodyta šiame paveikslėlyje:

Šis P ir N kanalų MOSFET perjungimas per kairę / dešinę įstrižainės rankas kartojasi atsakydamas į alternatyvius laikrodžio signalo įėjimus iš osciliatoriaus pakopos.

Dėl to transformatoriaus pirminis ryšys taip pat perjungiamas tuo pačiu modeliu, dėl kurio kvadratinės bangos kintamosios srovės 12 V srovė teka per pirminę, kuri atitinkamai konvertuojama į 220 V arba 120 V kintamosios srovės kvadratinę bangą per transformatoriaus antrinę.

Dažnis priklauso nuo osciliatoriaus signalo įvesties dažnio, kuris gali būti 50 Hz 220 V išėjimui ir 60 Hz 120 V kintamajam išėjimui,

Kuri osciliatoriaus grandinė gali būti naudojama

Osciliatoriaus signalas gali būti iš bet kokio skaitmeninio IC pagrįsto dizaino, pavyzdžiui, iš IC 4047, SG3525, TL494, IC 4017/555, IC 4013 ir kt.

Net tranzistorinis astabilus grandinę galima efektyviai naudoti osciliatoriaus grandinei.

Šis osciliatoriaus grandinės pavyzdys gali būti idealiai naudojamas su aukščiau aptartu viso tilto moduliu. Osciliatorius turi fiksuotą 50 Hz išėjimą per kristalinį keitiklį.

IC2 įžeminimo kaištis klaidingai neparodytas diagramoje. Norėdami užtikrinti, kad IC2 įgis žemės potencialą, prijunkite IC2 8-ąjį kaištį su IC1-ojo kaiščio Nr. 8,12 linija. Ši žemė taip pat turi būti sujungta su H-tilto modulio žemės linija.