„H-Bridge“ paleidimas

„Bootstrapping“ yra labai svarbus aspektas, kurį rasite visuose „H-bridge“ arba „full bridge“ tinkluose, kuriuose yra N kanalų „mosfets“.

Tai procesas, kurio metu aukštųjų šoninių skydų vartų / šaltinių gnybtai perjungiami įtampa, kuri yra bent 10 V didesnė už jo nutekėjimo įtampą. Reiškia, jei nutekėjimo įtampa yra 100 V, tada efektyvioji vartų / šaltinių įtampa turi būti 110 V, kad būtų galima visiškai perkelti 100 V iš kanalizacijos į aukšto šono mosfeto šaltinį.

Be įpakavimas įrengti H tilto topologiją su identiškais mosfetais tiesiog neveiks.

Pabandysime suprasti detales išsamiai paaiškindami.

Įkrovos tinklas tampa būtinas tik tada, kai visi 4 H tiltelyje esantys įrenginiai yra identiški savo poliškumui. Paprastai tai yra n kanalo mosfetai (4 p kanalai niekada nenaudojami dėl akivaizdžių priežasčių).

Šiame paveikslėlyje parodyta standartinė n kanalo H-tilto konfigūracija

Pagrindinė šios „mosfet“ topologijos funkcija yra „apkrovos“ arba transformatoriaus pirminės perjungimas šioje schemoje „flip-flop“ būdu. Tai reiškia, kad sukuriama kintama stūmimo srovė visoje prijungtoje transformatoriaus apvijoje.

Norėdami tai įgyvendinti, įstrižai išdėstyti mosfetai vienu metu įjungiami / išjungiami. Ir tai keičiama įstrižainių poromis. Pavyzdžiui, poros Q1 / Q4 ir Q2 / Q3 kartu yra įjungiamos / išjungiamos. Kai Q1 / Q4 įjungtas, Q2 / Q3 yra išjungtas ir atvirkščiai.

Pirmiau minėtas veiksmas priverčia srovę pakaitomis keisti savo poliškumą per prijungtą transformatoriaus apviją. Tai savo ruožtu sukelia sukeltą aukštą įtampą per transformatoriaus antrinį elementą taip pat pakeis savo poliškumą, sukuriant numatytą kintamą ar kintamą išėjimą antrinėje transformatoriaus pusėje.

Kas yra aukšto šono žemos pusės mosfetai

Viršutiniai Q1 / Q2 vadinami aukštaisiais šoniniais, o apatiniai Q3 / Q4 - žemaisiais.

Žemosios pusės mosfeto atskaitos laidai (šaltinio gnybtai) yra tinkamai sujungti su įžeminimo linija. Tačiau aukšta šoninė „mosfet“ neturi prieigos prie etaloninės žemės linijos tiesiogiai, ji yra prijungta prie pirminio transformatoriaus.

Mes žinome, kad „mosfet“ šaltinio terminalas arba BJT spinduolis turi būti prijungtas prie bendros įžeminimo linijos (arba bendros atskaitos linijos), kad jis galėtų normaliai valdyti ir perjungti apkrovą.

H tiltelyje, nes aukšti šoniniai mosfetai negali tiesiogiai patekti į bendrą žemę, jų neįmanoma efektyviai įjungti normaliu vartų DC (Vgs).

Čia ir kyla problema, o įkrovos tinklas tampa labai svarbus.

Kodėl tai yra problema?

Mes visi žinome, kad BJT reikia mažiausiai 0,6 V tarp pagrindo / spinduolio, kad jis galėtų visiškai veikti. Panašiai, norint, kad „mosfet“ veiktų visiškai, reikia maždaug nuo 6 iki 9 V virš vartų / šaltinio.

Čia „visiškai“ reiškia optimalų „mosfet“ nutekėjimo įtampos arba BJT kolektoriaus įtampos perdavimą į atitinkamus šaltinio / spinduolio gnybtus, atsižvelgiant į vartų / bazės įtampos įėjimą.

H tiltelyje žemų šonų mosfetai neturi problemų dėl jų perjungimo parametrų, todėl juos galima perjungti paprastai ir optimaliai be jokių specialių schemų.

Taip yra todėl, kad šaltinio kaištis visada yra ties nuliu arba įžemintas, todėl vartai gali būti pakelti nurodytu 12 V arba 10 V virš šaltinio. Tai atitinka reikalaujamas „mosfet“ perjungimo sąlygas ir leidžia visiškai nutempti drenažo apkrovą iki žemės lygio.

Dabar stebėkite aukštus šoninius mosfetus. Jei per jo vartus / šaltinį įtrauksime 12 V įtampą, iš pradžių „mosfets“ reaguoja gerai ir pradeda vykdyti nutekėjimo įtampą link šaltinio gnybtų. Tačiau, nors taip atsitinka, dėl apkrovos (transformatoriaus pirminės apvijos) šaltinio kaištis pradeda didėti.

Kai šis potencialas pakyla virš 6V, „mosfet“ pradeda strigti, nes jame nebelieka „erdvės“ praleisti, o kol šaltinio potencialas pasiekia 8V ar 10V, „mosfet“ tiesiog nustoja veikti.

Supraskime tai naudodami šį paprastą pavyzdį.

Čia apkrova gali būti matoma prijungta prie „mosfet“ šaltinio, imituojant „Hi-side mosfet“ būklę H tiltelyje.

Šiame pavyzdyje, jei išmatuosite variklio įtampą, pamatysite, kad ji yra tik 7 V, nors išleidimo pusėje naudojama 12 V įtampa.

Taip yra todėl, kad 12 - 7 = 5 V yra minimalūs vartai / šaltinis arba V_gstai naudoja „mosfet“, kad laidumas būtų įjungtas. Kadangi čia variklis yra 12 V variklis, jis vis tiek sukasi su 7 V maitinimo šaltiniu.

Tarkime, kad mes naudojome 50 V variklį su 50 V įtampa kanalizacijoje ir 12 V ant vartų / šaltinio, mes galime pamatyti tik 7 V ant šaltinio, visiškai nesukeldami 50 V variklio.

Tačiau, jei mes pritaikysime maždaug 62 V įtampą per „mosfet“ vartus / šaltinį. Tai akimirksniu įjungtų „mosfet“, o jo šaltinio įtampa sparčiai pradėtų kilti, kol pasieks maksimalų 50 V nutekėjimo lygį. Tačiau net esant 50 V šaltinio įtampai, 62 V vartai vis tiek būtų 62 - 50 = 12 V didesni už šaltinį, o tai leistų visiškai valdyti „mosfet“ ir variklį.

Tai reiškia, kad vartų šaltinio gnybtams, esantiems aukščiau pateiktame pavyzdyje, reikėtų maždaug 50 + 12 = 62 V, kad galėtumėte 50 V variklį įjungti visu greičiu. Nes tai leidžia tinkamai pakelti „mosfet“ vartų įtampos lygį nurodytu 12 V lygiu virš šaltinio .

Kodėl „Mosfet“ nedega tokiu aukštu Vgs

Taip yra todėl, kad kai tik vartų įtampa (V._gs), išleidimo pusės aukšta įtampa yra nedelsiant įjungta ir ji skuba prie šaltinio gnybto, panaikindama perteklinę vartų / šaltinio įtampą. Galiausiai, vartuose / šaltinyje pateikiamas tik efektyvus 12 V arba 10 V įtampa.

Reiškia, jei 100 V yra nutekėjimo įtampa, o vartams / šaltiniui taikoma 110 V, 100 V iš nutekėjimo veržiasi į šaltinį, panaikindamas taikomą vartų / šaltinio potencialą 100 V, leisdamas procedūras atlikti tik plius 10 V. Todėl „mosfet“ gali saugiai veikti nedegdamas.

Kas yra „Bootstrapping“

Iš pirmiau pateiktų pastraipų mes supratome, kodėl būtent mums reikia maždaug 10 V didesnės nei nutekėjimo įtampos, kaip Vgs aukšto šono mosfetams H-tiltelyje.

Grandinės tinklas, kuris vykdo aukščiau nurodytą procedūrą, vadinamas H įjungimo grandinės įkrovos tinklu.

Standartiniame „H-bridge“ tvarkyklės IC įkrovos režimas pasiekiamas pridedant diodą ir aukštos įtampos kondensatorių su aukštų šoninių skydų vartais / šaltiniu.

Įjungus žemosios pusės „mosfet“ (aukšto šono FET yra išjungtas), HS kaištis ir jungiklio mazgas yra įžeminti. V_ddmaitinimas per apeinantį kondensatorių įkrauna įkrovos kondensatorių per įkrovos diodą ir rezistorių.

Kai žemos pusės FET yra išjungtas ir įjungtas aukštasis, vartų tvarkyklės HS kaištis ir jungiklio mazgas prijungiami prie aukštos įtampos magistralės HV, įkrovos kondensatorius išleidžia dalį sukauptos įtampos (surinktos kraunant) seka) į aukšto krašto FET per vartų tvarkyklės HO ir HS kaiščius, kaip parodyta.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie tai, galite kreiptis prie šio straipsnio

Praktinės grandinės įgyvendinimas

Kruopščiai išmokę aukščiau pateiktą sąvoką, vis tiek galite būti nesusipratę dėl teisingo H-Bridge grandinės įgyvendinimo būdo? Taigi čia yra jūsų visų taikymo grandinė su išsamiu aprašymu.

Pirmiau minėto H tilto taikymo projekto veikimą galima suprasti atsižvelgiant į šiuos punktus:

Esminis aspektas yra įtampos sukūrimas visoje 10uF, kad ji būtų lygi „pageidaujamai apkrovos įtampai“ ir 12 V maitinimo šaltiniui prie aukštųjų MOSFET vartų jų įjungimo periodais.

Parodyta konfigūracija tai labai efektyviai įgyvendina.

Įsivaizduokite, kad laikrodis Nr. 1 yra aukštas, o laikrodis Nr. 2 yra žemas (nes jie turėtų būti pakaitomis laikrodžiai).

Tokiu atveju viršutinis dešinysis „mosfet“ išjungiamas, o apatinis kairysis „mosfet“ įjungiamas.

10uF kondensatorius greitai įkrauna iki + 12 V per 1N4148 diodą ir apatinį „mosfet“ nutekėjimą / šaltinį.

Kitą akimirką, kai tik laikrodis # 1 tampa žemas, o laikrodis # 2 tampa didelis, kairiajame 10uF įkrovimas įjungia viršutinį kairįjį MOSFET, kuris nedelsdamas pradeda veikti.

Esant tokiai situacijai, jo nutekėjimo įtampa pradeda veržtis į savo šaltinį ir tuo pačiu metu įtampos pradeda stumtis į 10uF kondensatorių taip, kad esamas krūvis + 12 V „sėdėtų“ virš šio momentinio MOSFET terminalo įtampos.

Šis drenažo potencialo pridėjimas į 10uF kondensatorių per šaltinio gnybtą užtikrina, kad du potencialai susumuos ir leis momentiniam potencialui per MOSFET vartus / šaltinį būti maždaug + 12 V virš nutekėjimo potencialo.

Pvz., Jei nutekėjimo įtampa pasirinkta 100 V, tai šis 100 V stumia į 10uF, sukeldamas nuolatinį kompensacinį potencialaus vartų įtampą, kuris išlieka +12 tiesiai virš 100 V.

Tikiuosi, kad tai padėjo jums suprasti pagrindinis aukšto šoninio bagažinės diržo darbas naudojant atskirą kondensatorių diodų tinklą.

Išvada

Iš pirmiau pateiktos diskusijos mes suprantame, kad įkrovos juostos nustatymas yra labai svarbus visoms H tilto topologijoms, kad būtų galima efektyviai įjungti aukštųjų šoninių tinklų įjungimą.

Šiame procese tinkamai parinktas kondensatorius, esantis per „High side mosfet“ vartus / spinduolį, įkraunamas iki 12 V aukštesnio nei taikomas nutekėjimo įtampos lygis. Tik tada, kai taip atsitinka, aukšti šoniniai mosfetai gali įjungti ir užbaigti numatytą prijungto krovinio perjungimą.