SG3525 Circuit d’inversors de pont complet

En aquest post intentem investigar com dissenyar un circuit inversor de pont complet SG3525 aplicant un circuit d’arrencada extern al disseny. La idea va ser sol·licitada pel Sr. Abdul i molts altres àvids lectors d’aquest lloc web.

Per què el circuit d’inversors de pont complet no és fàcil

Sempre que pensem en un circuit inversor de pont complet o un pont H, som capaços d’identificar circuits amb circuits integrats de controladors especialitzats que ens fan preguntar-nos, no és realment possible dissenyar un inversor de pont complet utilitzant components normals?

Tot i que això pot semblar descoratjador, una mica de comprensió del concepte ens ajuda a adonar-nos que al cap i a la fi el procés pot no ser tan complex.

L’obstacle crucial en un disseny de pont complet o de pont en H és la incorporació de la topologia de pont complet de mosfet de 4 canals N, que al seu torn exigeix ​​la incorporació d’un mecanisme d’arrencada per als mosquetets laterals alts.

Què és Bootstrapping

Tan què és exactament una xarxa Bootstrapping i com es fa tan crucial a l’hora de desenvolupar un circuit d’inversors de pont complet?

Quan s’utilitzen dispositius idèntics o mosfets de 4 canals en una xarxa bridge completa, l’arrencada d’arrencada esdevé imprescindible.

Es deu al fet que inicialment la càrrega a la font del mosfet lateral alt presenta una impedància elevada, el que resulta en una tensió de muntatge a la font del mosfet. Aquest potencial ascendent podria ser tan elevat com el voltatge de desguàs del mosfet lateral alt.

Per tant, bàsicament, tret que el potencial de la porta / font d’aquest mosfet sigui capaç de superar el valor màxim d’aquest potencial de font creixent com a mínim 12 V, el mosfet no es comportarà de manera eficient. (Si teniu dificultats per entendre-ho, feu-m'ho saber mitjançant comentaris).

En una de les meves publicacions anteriors, vaig explicar-ho exhaustivament com funciona el transistor seguidor de l'emissor , que pot ser exactament aplicable també per a un circuit seguidor de fonts de mosfet.

En aquesta configuració vam aprendre que la tensió base per al transistor ha de ser sempre 0,6 V superior a la tensió de l’emissor al costat del col·lector del transistor, per tal de permetre que el transistor es condueixi a través del col·lector a l’emissor.

Si interpretem l’anterior per a un mosfet, trobem que la tensió de la porta d’un mosfet seguidor de la font ha de ser com a mínim 5V, o idealment 10V superior a la tensió d’alimentació connectada al costat de drenatge del dispositiu.

Si inspeccioneu el mosfet lateral alt en una xarxa de pont completa, trobareu que els mosquetets laterals elevats s’organitzen realment com a seguidors de la font i, per tant, exigiu una tensió d’activació de porta que hagi de ser un mínim de 10 V sobre els voltatges de subministrament de drenatge.

Un cop aconseguit això, podem esperar una conducció òptima dels mosfets laterals alts a través dels mosfets laterals baixos per completar el cicle d’un costat de la freqüència d’estirada.

Normalment, s’implementa mitjançant un díode de recuperació ràpida juntament amb un condensador d’alta tensió.

Aquest paràmetre crucial en què s’utilitza un condensador per elevar la tensió de la porta d’un mosfet de banda alta a 10V més alt que la seva tensió d’alimentació de drenatge s’anomena bootstrapping, i el circuit per aconseguir-ho s’anomena xarxa bootstrapping.

El mosfet de costat baix no requereix aquesta configuració crítica simplement perquè la font dels moseters de costat baix està directament connectada a terra. Per tant, són capaços de funcionar utilitzant la pròpia tensió d'alimentació Vcc i sense cap millora.

Com fer un circuit inversor de pont complet SG3525

Ara, ja que sabem com implementar una xarxa bridge completa mitjançant l'arrencada inicial, provem d'entendre com es podria sol·licitar això aconseguint un pont complet Circuit inversor SG3525, que és, amb diferència, un dels circuits més populars i els més buscats per fabricar un inversor.

El següent disseny mostra el mòdul estàndard que es pot integrar a qualsevol inversor normal SG3525 a través dels pins de sortida de l’IC per aconseguir un circuit inversor SG3525 de pont complet o pont H altament eficient.

Esquema de connexions

Referint-nos al diagrama anterior, podem identificar els quatre mosquetes equipats com a pont H o una xarxa de pont complet, però el transistor BC547 addicional i el condensador de díode associat semblen una mica desconeguts.

Per ser precisos, l'etapa BC547 està posicionada per aplicar la condició d'arrencada, i això es pot entendre amb l'ajut de la següent explicació:

Sabem que en qualsevol pont H els mosfets estan configurats per dur a terme en diagonal per implementar la conducció de tirada empenta prevista a través del transformador o de la càrrega connectada.

Per tant, suposem un cas en què el pin núm. 14 del SG3525 és baix, cosa que permet la realització de mosquetes a la part superior dreta i a l’esquerra.

Això implica que el pin número 11 del CI és elevat durant aquesta instància, cosa que manté el commutador BC547 del costat esquerre activat. En aquesta situació, succeeixen les coses següents a l'etapa BC547 del costat esquerre:

1) El condensador de 10uF es carrega a través del díode 1N4148 i el mosfet del costat baix connectat amb el seu terminal negatiu.

2) Aquesta càrrega s'emmagatzema temporalment a l'interior del condensador i es pot suposar que és igual a la tensió d'alimentació.

3) Ara tan aviat com la lògica de l’SG3525 reverteix amb el cicle oscil·lant posterior, el pin # 11 es redueix, cosa que apaga instantàniament el BC547 associat.

4) Amb BC547 apagat, la tensió d’alimentació al càtode de l’1N4148 arriba ara a la porta del mosfet connectat, però aquesta tensió es reforça ara amb la tensió emmagatzemada dins del condensador, que també és gairebé igual al nivell de subministrament.

5) Això es tradueix en un efecte de duplicació i permet augmentar el voltatge 2X a la porta del mosfet corresponent.

6) Aquesta condició desencadena instantàniament el mosfet a la conducció, que empeny la tensió a través del corresponent mosfet de costat inferior oposat.

7) Durant aquesta situació, el condensador es veu obligat a descarregar-se ràpidament i el mosfet només pot durar tant de temps la càrrega emmagatzemada d’aquest condensador.

Per tant, es fa obligatori assegurar-se que el valor del condensador estigui seleccionat de manera que el condensador sigui capaç de mantenir adequadament la càrrega per a cada període ON / OFF de les oscil·lacions push pull.

En cas contrari, el mosfet abandonarà la conducció prematurament provocant una sortida RMS relativament inferior.

Bé, l'explicació anterior explica de manera exhaustiva com funciona un arrencada d'arrencada en inversors de pont complet i com es pot implementar aquesta característica crucial per fer un circuit inverter de pont complet SG3525 eficient.

Ara bé, si heu entès com un SG3525 ordinari es podria transformar en un inversor de pont H completament complet, és possible que també vulgueu investigar com es pot implementar el mateix per a altres opcions ordinàries, com ara els circuits inverter basats en IC 4047 o IC 555, ... ..penseu-hi i feu-nos-ho saber!

ACTUALITZACIÓ: Si trobeu que el disseny de pont H anterior és massa complex per implementar-lo, podeu provar-ho alternativa molt més fàcil

Circuit inversor SG3525 que es pot configurar amb la xarxa de pont complet discutida anteriorment

La següent imatge mostra un exemple de circuit inversor que utilitza l’IC SG3525, podeu observar que l’etapa de mosfet de sortida falta al diagrama i només es poden veure els pinouts oberts de sortida en forma de terminacions del pin # 11 i del pin # 14.

Els extrems d’aquests pinouts de sortida simplement han d’estar connectats a través de les seccions indicades de la xarxa de pont completa explicada anteriorment per convertir eficaçment aquest senzill disseny SG3525 en un circuit inversor de pont complet SG3525 de ple dret o un circuit de pont H de mosfet de canal de 4 N.

Comentaris del senyor Robin, (que és un dels àvids lectors d’aquest blog i un apassionat entusiasta de l’electrònica):

Hola swagatum
D'acord, només per comprovar que tot funciona, vaig separar els dos peus laterals alts dels dos peus laterals baixos i vaig utilitzar el mateix circuit que:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
connectant la tapa negativa a la font del mosfet i connectant aquesta unió a una resistència de 1 k i un led a terra a cada costat alt fet.Pin 11 va pulsar un fet lateral alt i el pin 14 a l'altre fet lateral alt.
Quan vaig encendre el SG3525 en ambdós peus, es va il·luminar momentàniament i, després, va oscil·lar normalment. Crec que podria ser un problema si connectés aquesta situació al trafo i als peus laterals baixos?
Després vaig provar els dos feixos laterals baixos, connectant un subministrament de 12v a una (resistència 1k i un led) al drenatge de cada fet lateral baix i connectant la font a terra. Els pins 11 i 14 es van connectar a cada porta de feixos laterals baixos.
Quan vaig canviar el SG3525 al costat inferior, el fet no oscil·laria fins que posés una resistència de 1 k entre el pin (11, 14) i la porta. (No sé per què passa això).

Esquema de circuits adjunt a continuació.

La meva resposta:

Gràcies Robin,

Agraeixo els vostres esforços, però no sembla que sigui la millor manera de comprovar la resposta de sortida de l'IC ...

alternativament, podeu provar un mètode senzill connectant els LED individuals del pin # 11 i el pin # 14 del CI a terra amb cada LED amb la seva pròpia resistència de 1K.

Això us permetrà comprendre ràpidament la resposta de sortida de l'IC ... això es podria fer mantenint la fase de pont completa aïllada de les dues sortides d'IC ​​o sense aïllar-la.

A més, podeu provar de connectar un zeners de 3V en sèrie entre els pins de sortida IC i les respectives entrades de pont complet ... això assegurarà que s’eviti el màxim possible el desencadenament fals a través dels mosfets ...

Espero que això ajudi

Salutacions cordials...
Swag

De Robin:

Si us plau, podríeu explicar com es fan {3 zeners en sèrie entre els pins de sortida IC i les respectives entrades de pont complet ... això garantirà que s’eviti el màxim possible el desencadenament fals a través dels mosfets ...

Ànims Robin

em:

Quan un díode zener està en sèrie, passarà la tensió completa un cop superat el seu valor especificat, per tant, un díode zener de 3V no es durà a terme només mentre no es creui la marca de 3V, un cop superat, permetrà tot el nivell de tensió que s’hi ha aplicat
Així doncs, en el nostre cas també, ja que es pot suposar que la tensió del SG 3525 és superior al nivell de subministrament i superior a 3 V, no es bloquejaria ni restringiria res i tot el nivell de subministrament seria capaç d’arribar a l’etapa del pont complet.

Feu-me saber com funciona el vostre circuit.

Afegint un 'Temps mort' al Mosfet del costat baix

El següent diagrama mostra com es podria introduir un temps mort al mosfet lateral baix de manera que cada vegada que el transistor BC547 commuta fent que el mosfet superior s’encengui, el mosfet lateral corresponent s’activa després d’un lleuger retard (un parell de ms), evitant així qualsevol tipus de possible disparament.