SG3525 كامل الجسر العاكس الدائرة

في هذا المنشور نحاول استكشاف كيفية تصميم دائرة العاكس جسر كامل SG3525 من خلال تطبيق دائرة تمهيد خارجية في التصميم. وقد طلب هذه الفكرة السيد عبد الله والعديد من القراء المتحمسين لهذا الموقع.

لماذا دارة العاكس كامل الجسر ليست سهلة

عندما نفكر في الجسر الكامل أو دائرة العاكس H-bridge ، فإننا قادرون على تحديد الدوائر التي تحتوي على دوائر تشغيل متخصصة للسائق مما يجعلنا نتساءل ، أليس من الممكن حقًا تصميم العاكس الجسر الكامل باستخدام مكونات عادية؟

على الرغم من أن هذا قد يبدو شاقًا ، إلا أن القليل من الفهم للمفهوم يساعدنا على إدراك أنه بعد كل شيء قد لا تكون العملية بهذه التعقيد.

تتمثل العقبة الحاسمة في تصميم الجسر الكامل أو تصميم الجسر H في دمج طوبولوجيا جسر كامل mosfet ذات 4 قنوات N ، والتي تتطلب بدورها دمج آلية bootstrap للموزفيت عالية الجانب.

ما هو التمهيد

وبالتالي ما هي بالضبط شبكة Bootstrapping وكيف يصبح هذا أمرًا بالغ الأهمية أثناء تطوير دائرة عاكس للجسر الكامل؟

عندما يتم استخدام أجهزة متطابقة أو 4 nchannel mosfets في شبكة جسر كامل ، يصبح التمهيد أمرًا ضروريًا.

يرجع ذلك إلى أن الحمل في مصدر mosfet عالي الجانب في البداية يمثل مقاومة عالية ، مما ينتج عنه جهد تصاعد عند مصدر mosfet. يمكن أن تكون هذه القدرة المتزايدة عالية مثل جهد التصريف في mosfet عالي الجانب.

لذلك بشكل أساسي ، ما لم تكن بوابة / مصدر إمكانات mosfet هذه قادرة على تجاوز الحد الأقصى لقيمة هذا المصدر المرتفع المحتمل بمقدار 12 فولت على الأقل ، فلن تعمل mosfet بكفاءة. (إذا كنت تواجه صعوبة في الفهم ، فيرجى إبلاغي بذلك من خلال التعليقات.)

في إحدى مشاركاتي السابقة شرحت بشكل شامل كيف يعمل باعث أتباع الترانزستور ، والتي يمكن أن تكون قابلة للتطبيق تمامًا لدائرة تابع مصدر mosfet أيضًا.

في هذا التكوين ، تعلمنا أن الجهد الأساسي للترانزستور يجب أن يكون دائمًا أعلى بمقدار 0.6 فولت من جهد المرسل في جانب المجمع من الترانزستور ، من أجل تمكين الترانزستور من التوصيل عبر المجمع إلى الباعث.

إذا فسرنا ما سبق من أجل mosfet ، فسنجد أن جهد البوابة لمتابع المصدر mosfet يجب أن يكون 5 فولت على الأقل ، أو من الناحية المثالية 10 فولت أعلى من جهد الإمداد المتصل في جانب الصرف للجهاز.

إذا قمت بفحص mosfet عالي الجانب في شبكة جسر كامل ، فستجد أن mosfet عالي الجانب مرتب بالفعل كمتابعين للمصدر ، وبالتالي تطلب جهد تشغيل البوابة الذي يجب أن يكون 10 فولت على الأقل فوق جهد إمداد الصرف.

بمجرد أن يتم تحقيق ذلك ، يمكننا توقع التوصيل الأمثل من mosfets عالية الجانب عبر mosfets الجانب المنخفض لإكمال الدورة الجانبية لتردد سحب الدفع.

عادةً ما يتم تنفيذ ذلك باستخدام صمام ثنائي استرداد سريع بالتزامن مع مكثف عالي الجهد.

هذه المعلمة الحاسمة حيث يتم استخدام مكثف لرفع جهد بوابة mosfet عالي الجانب إلى 10V أعلى من جهد إمداد التصريف الخاص به يسمى bootstrapping ، وتسمى الدائرة لتحقيق ذلك بشبكة bootstrapping.

لا يتطلب mosfet الجانب المنخفض هذا التكوين الحرج لمجرد أن مصدر Mosfet منخفض الجانب مؤرض بشكل مباشر. لذلك فهي قادرة على العمل باستخدام جهد إمداد Vcc نفسه وبدون أي تحسينات.

كيفية صنع SG3525 Full Bridge Inverter Circuit

الآن بما أننا نعرف كيفية تنفيذ شبكة جسر كاملة باستخدام التمهيد ، فلنحاول فهم كيفية تطبيق ذلك تحقيق جسر كامل دارة العاكس SG3525 ، والتي تعد إلى حد بعيد واحدة من أكثر الدوائر المتكاملة شيوعًا والأكثر طلبًا بعد لصنع العاكس.

يُظهر التصميم التالي الوحدة القياسية التي يمكن دمجها مع أي عاكس SG3525 عادي عبر دبابيس الإخراج الخاصة بالدائرة المتكاملة لإنجاز جسر كامل SG3525 عالي الكفاءة أو دائرة عاكس على شكل جسر H.

مخطط الرسم البياني

بالإشارة إلى الرسم البياني أعلاه ، يمكننا تحديد أربعة mosfets مزورة كجسر H أو شبكة جسر كامل ، لكن الترانزستور BC547 الإضافي ومكثف الصمام الثنائي المرتبط به يبدو غير مألوف بعض الشيء.

لكي تكون دقيقًا ، تم وضع مرحلة BC547 لفرض شرط التمهيد ، ويمكن فهم ذلك بمساعدة الشرح التالي:

نحن نعلم أنه في أي جسر H ، يتم تكوين mosfets لإجراء قطري لتنفيذ توصيل دفع السحب المقصود عبر المحول أو الحمل المتصل.

لذلك دعنا نفترض مثالًا حيث يكون الدبوس رقم 14 الخاص بـ SG3525 منخفضًا ، والذي يمكّن الجزء العلوي الأيمن والجزء السفلي الأيسر من إجراء mosfets.

هذا يعني أن الدبوس رقم 11 من IC مرتفع أثناء هذه الحالة ، مما يحافظ على الجانب الأيسر BC547 مفتاح التشغيل. في هذه الحالة ، تحدث الأشياء التالية مع مرحلة الجانب الأيسر BC547:

1) يتم شحن مكثف 10 فائق التوهج عبر الصمام الثنائي 1N4148 والجانب المنخفض mosfet المتصل بطرفه السالب.

2) يتم تخزين هذه الشحنة مؤقتًا داخل المكثف ويمكن افتراض أنها مساوية لجهد الإمداد.

3) الآن بمجرد عودة المنطق عبر SG3525 مع دورة التذبذب اللاحقة ، ينخفض ​​الدبوس رقم 11 ، مما يؤدي على الفور إلى إيقاف تشغيل BC547 المرتبط.

4) مع إيقاف تشغيل BC547 ، يصل جهد الإمداد عند كاثود 1N4148 الآن إلى بوابة mosfet المتصلة ، ومع ذلك يتم تعزيز هذا الجهد الآن بالجهد المخزن داخل المكثف والذي يساوي أيضًا تقريبًا مستوى الإمداد.

5) ينتج عن هذا تأثير مضاعف ويتيح جهدًا مرتفعًا بمقدار 2X عند بوابة mosfet ذات الصلة.

6) تؤدي هذه الحالة بقوة على الفور إلى تحويل mosfet إلى التوصيل ، مما يدفع الجهد عبر mosfet المقابل المنخفض الجانب المقابل.

7) خلال هذه الحالة ، يُجبر المكثف على التفريغ بسرعة ويكون mosfet قادرًا على إجراء الشحنات المخزنة لهذا المكثف لفترة طويلة فقط.

لذلك يصبح من الضروري التأكد من تحديد قيمة المكثف بحيث يكون المكثف قادرًا على الاحتفاظ بالشحنة بشكل مناسب لكل فترة تشغيل / إيقاف لتذبذبات سحب الدفع.

وإلا فإن mosfet سيتخلى عن التوصيل قبل الأوان مما يؤدي إلى انخفاض نسبي في إخراج RMS.

حسنًا ، يشرح التفسير أعلاه بشكل شامل كيف يعمل التمهيد في محولات الجسر الكامل وكيف يمكن تنفيذ هذه الميزة الحاسمة لصنع دارة العاكس ذات الجسر الكامل SG3525.

الآن إذا كنت قد فهمت كيف يمكن تحويل SG3525 العادي إلى عاكس كامل لجسر H ، فقد ترغب أيضًا في التحقق من كيفية تنفيذ نفس الشيء للخيارات العادية الأخرى مثل IC 4047 أو IC 555 ، أو دوائر العاكس القائمة على IC ، ... فكر في الأمر وأخبرنا!

تحديث: إذا وجدت أن تصميم H-bridge أعلاه معقدًا جدًا بحيث لا يمكن تنفيذه ، فيمكنك تجربة ملف بديل أسهل بكثير

SG3525 دائرة العاكس والتي يمكن تهيئتها مع شبكة الجسر الكامل التي تمت مناقشتها أعلاه

تُظهر الصورة التالية مثالاً لدائرة العاكس باستخدام IC SG3525 ، يمكنك ملاحظة أن مرحلة mosfet الناتجة مفقودة في الرسم التخطيطي ، ويمكن رؤية نقاط التوصيل المفتوحة فقط في شكل النهايات الطرفية رقم 11 ورقم 14.

تحتاج نهايات pinouts الإخراج هذه ببساطة إلى التوصيل عبر الأقسام المشار إليها من شبكة الجسر الكامل الموضحة أعلاه لتحويل تصميم SG3525 البسيط هذا بشكل فعال إلى دائرة عاكس جسر كامل SG3525 كاملة أو دائرة جسر H mosfet 4 N قناة.

تعليقات من السيد روبن ، (أحد القراء المتحمسين لهذه المدونة ، والمتحمسين للإلكترونيات):

مرحبا swagatum
حسنًا ، فقط للتحقق من أن كل شيء يعمل بشكل جيد ، قمت بفصل اثنين من الجوانب العالية للجانبين المنخفضين واستخدمت نفس الدوائر مثل:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ) ،
توصيل الغطاء السلبي بمصدر mosfet ثم توصيل هذا التقاطع بمقاوم 1k ومؤدي إلى الأرض على كل جانب مرتفع. ينبض دبوس 11 جانب واحد مرتفع ويدبوس 14 على الجانب العلوي الآخر.
عندما قمت بتبديل SG3525 على كل من fets ، أضاءت للحظات وتذبذبت بشكل طبيعي بعد ذلك. أعتقد أن هذا يمكن أن يكون مشكلة إذا قمت بتوصيل هذا الموقف بحركة المرور والجانب المنخفض؟
ثم اختبرت اثنين من جوانب الجانب المنخفض ، وربطت إمدادًا بجهد 12 فولت بمضخة (مقاومة 1 كيلو ومصباح) لتصريف كل جانب منخفض وربط المصدر بالأرض. تم توصيل دبوس 11 و 14 بكل بوابة fets منخفضة الجانب.
عندما قمت بتبديل SG3525 على الجانب المنخفض ، لن يتأرجح الجنين حتى أضع مقاومًا 1 كيلو بين الدبوس (11 ، 14) والبوابة. (لست متأكدًا من سبب حدوث ذلك).

مخطط الدائرة المرفقة أدناه.

ردي:

شكرا روبن ،

أنا أقدر جهودك ، ولكن لا يبدو أن هذا هو أفضل طريقة للتحقق من استجابة إخراج IC ...

بدلاً من ذلك ، يمكنك تجربة طريقة بسيطة عن طريق توصيل مصابيح LED الفردية من الدبوس رقم 11 والدبوس رقم 14 من IC بالأرض مع كل مصباح LED به المقاوم 1K الخاص به.

سيسمح لك ذلك بسرعة بفهم استجابة خرج IC .... يمكن القيام بذلك إما عن طريق إبقاء مرحلة الجسر الكاملة معزولة عن مخرجي IC أو بدون عزلها.

علاوة على ذلك ، يمكنك محاولة إرفاق zeners 3V في سلسلة بين دبابيس إخراج IC ومدخلات الجسر الكامل ذات الصلة ... سيضمن ذلك تجنب التشغيل الخاطئ عبر mosfets قدر الإمكان ...

أتمنى أن يساعدك هذا

تحياتي الحارة...
غنيمة

من روبن:

هل يمكنك من فضلك شرح كيف أن {3V zeners في سلسلة بين دبابيس إخراج IC ومدخلات الجسر الكامل ذات الصلة ... سيضمن ذلك تجنب التشغيل الخاطئ عبر mosfets قدر الإمكان ...

ابتهاج روبن

أنا:

عندما يكون الصمام الثنائي زينر في سلسلة سيمرر الجهد الكامل بمجرد تجاوز قيمته المحددة ، وبالتالي فإن الصمام الثنائي زينر 3 فولت لن يعمل فقط طالما لم يتم تجاوز علامة 3 فولت ، بمجرد تجاوز هذا ، فإنه سيسمح بالمستوى بأكمله من الجهد الذي تم تطبيقه عبره
لذلك في حالتنا أيضًا ، نظرًا لأنه يمكن افتراض أن الجهد من SG 3525 عند مستوى الإمداد وأعلى من 3 فولت ، فلن يتم حظر أو تقييد أي شيء وسيكون مستوى الإمداد بالكامل قادرًا على الوصول إلى مرحلة الجسر الكامل.

اسمحوا لي أن أعرف كيف تسير الأمور مع دائرتك.

إضافة 'وقت ميت' إلى الجانب المنخفض Mosfet

يوضح الرسم التخطيطي التالي كيف يمكن إدخال وقت ميت في mosfet منخفض الجانب بحيث أنه كلما تم تبديل الترانزستور BC547 مما يؤدي إلى تشغيل mosfet العلوي ، يتم تشغيل mosfet ذي الجانب المنخفض بعد تأخير طفيف (بضع مللي ثانية) ، وبالتالي منع أي نوع من إطلاق النار ممكن.