Vienkāršs H-Bridge MOSFET draiveru modulis invertoriem un motoriem

Ja jūs domājat, vai ir vienkāršs veids, kā ieviest H-tilta draivera shēmu, neizmantojot kompleksu bootstrapping posmā šāda ideja precīzi atrisinās jūsu vaicājumu.

Šajā rakstā mēs uzzinām, kā izveidot universālu pilna tilta vai H tilta MOSFET draiveru shēmu, izmantojot P-kanālu un N-kanālu MOSFET, kuras var izmantot augstas efektivitātes draiveru shēmu veidošanai motori , invertori , un daudz dažādu strāvas pārveidotāju.

Ideja atbrīvojas tikai no standarta 4 N kanālu H-tilta draiveru topoloģijas, kas obligāti ir atkarīgs no sarežģītā sāknēšanas tīkla.

Standarta N-kanālu pilna tilta dizaina priekšrocības un trūkumi

Mēs zinām, ka pilna tilta MOSFET draiverus vislabāk var panākt, iekļaujot N-kanālu MOSFET visām 4 ierīcēm sistēmā. Galvenā priekšrocība ir augstā efektivitātes pakāpe, ko nodrošina šīs sistēmas enerģijas pārneses un siltuma izkliedes ziņā.

Tas ir saistīts ar faktu, ka N kanālu MOSFET ir noteikti ar minimālu RDSon pretestību visā to iztukšošanas avota spailēs, nodrošinot minimālu pretestību strāvai, ļaujot mazāku siltuma izkliedi un mazākas dzesēšanas ierīces.

Tomēr iepriekšminēto īstenot nav viegli, jo visas 4 kanālu ierīces nevar vadīt un darbināt centrālo slodzi, ja dizainam nav pievienots diodes / kondensatora sāknēšanas tīkls.

Bootstrapping tīklam ir nepieciešami daži aprēķini un sarežģīta komponentu izvietošana, lai nodrošinātu, ka sistēmas darbojas pareizi. Šķiet, ka tas ir galvenais 4 kanālu MOSFET bāzes H tilta topoloģijas trūkums, kuru parastajiem lietotājiem ir grūti konfigurēt un ieviest.

Alternatīva pieeja

Alternatīva pieeja viegla un universāla H-tilta draiveru moduļa izgatavošanai, kas sola augstu efektivitāti un tomēr atbrīvojas no sarežģītās sāknēšanas, ir divu augsto sānu N-kanālu MOSFET novēršana un P-kanālu kolēģu nomaiņa.

Var domāt, vai tas ir tik vienkārši un efektīvi, kāpēc tad tas nav standarta ieteicamais dizains? Atbilde ir, lai arī pieeja izskatās vienkāršāka, ir daži trūkumi, kas var izraisīt zemāku efektivitāti šāda veida pilna tilta konfigurācijā, izmantojot P un N kanālu MOSFET kombināciju.

Pirmkārt, P-kanālu MOSFET parasti ir lielāka RDSon pretestība vērtējums, salīdzinot ar N kanālu MOSFET, kas var izraisīt nevienmērīgu ierīču siltuma izkliedi un neparedzamus izejas rezultātus. Otrās briesmas var būt caurspīdīga parādība, kas var nekavējoties sabojāt ierīces.

Tas nozīmē, ka ir daudz vieglāk rūpēties par iepriekšminētajiem diviem šķēršļiem nekā veidot kauliņu ķēdes ķēdes.

Divus iepriekš minētos jautājumus var novērst, veicot:

1. P-kanālu MOSFET atlase ar viszemākajām RDSon specifikācijām, kas var būt gandrīz vienāda ar papildu N-kanālu ierīču RDSon vērtējumu. Piemēram, mūsu piedāvātajā dizainā jūs varat atrast IRF4905, kas tiek izmantots P-kanālu MOSFET, kas ir novērtēti ar iespaidīgi zemu RDSon pretestību 0,02 omi.
2. Pretdarbība šāvienam, pievienojot atbilstošus bufera posmus un izmantojot oscilatora signālu no uzticama digitālā avota.

Viegls universāls H-Bridge MOSFET draiveris

Šajā attēlā parādīta P-kanālu / N-kanālu universālā H-tilta MOSFET draiveru shēma, kas, šķiet, ir paredzēta, lai nodrošinātu maksimālu efektivitāti ar minimāliem riskiem.

Kā tas strādā

Iepriekš minētā H tilta konstrukcijas darbība ir diezgan vienkārša. Ideja ir vislabāk piemērota invertora lietojumprogrammām, lai efektīvi pārveidotu mazjaudas līdzstrāvu par tīkla maiņstrāvu.

12 V barošana tiek iegūta no jebkura vēlamā enerģijas avota, piemēram, no akumulatora vai saules paneļa invertora lietošanai.

Piegāde tiek pienācīgi kondicionēta, izmantojot 4700 uF filtra kondensatoru, izmantojot 22 omu strāvas ierobežojošo rezistoru un 12V zeneru papildu stabilizācijai.

Stabilizēto līdzstrāvu izmanto oscilatora ķēdes barošanai, nodrošinot, ka tā darbību neietekmē invertora pārslēgšanās pārejas.

Alternatīvā pulksteņa izeja no oscilatora tiek padota uz Q1, Q2 BJT pamatnēm, kas ir standarta maza signāla BC547 tranzistors, kas novietots kā bufera / invertora pakāpes, lai precīzi vadītu galveno MOSFET posmu.

Pēc noklusējuma BC547 tranzistori ir ieslēgti, izmantojot attiecīgos bāzes rezistīvā dalītāja potenciālus.

Tas nozīmē, ka tukšgaitā bez oscilatora signāliem P-kanāla MOSFET vienmēr tiek ieslēgti, bet N-kanāla MOSFET vienmēr ir izslēgti. Šajā situācijā slodze centrā, kas ir transformatora primārā tinums, nesaņem enerģiju un paliek izslēgta.

Kad pulksteņa signāli tiek ievadīti norādītajos punktos, pulksteņa impulsu negatīvie signāli faktiski ar 100 uF kondensatoru iezemē BC547 tranzistoru bāzes spriegumu.

Tas notiek pārmaiņus, izraisot N kanāla MOSFET no vienas no H tilta ieročiem ieslēgšanos. Tā kā P-kanāla MOSFET otrā tilta rokā jau ir ieslēgts, tas ļauj vienam P-kanāla MOSFET un vienam N-kanāla MOSFET ieslēgt pa diagonālajām pusēm vienlaikus, liekot barošanas spriegumam plūst pāri šiem MOSFET un transformatora primārais vienā virzienā.

Otrajam alternatīvajam pulksteņa signālam tā pati darbība atkārtojas, bet tilta otrai diagonālajai rokai, kas izraisa barības plūsmu caur primāro transformatoru otrā virzienā.

Pārslēgšanās modelis ir tieši līdzīgs jebkuram standarta H tiltam, kā parādīts nākamajā attēlā:

Šī P un N kanālu MOSFET flip-flop pārslēgšana pa kreiso / labo diagonālo roku turpina atkārtoties, reaģējot uz alternatīvām pulksteņa signāla ieejām no oscilatora pakāpes.

Tā rezultātā transformatora primārais tiek pārslēgts tādā pašā veidā, izraisot kvadrātveida viļņu maiņstrāvas 12 V plūsmu pāri tā primārajam, kas attiecīgi tiek pārveidots par 220 V vai 120 V maiņstrāvas kvadrātveida viļņu visā transformatora sekundārajā.

Frekvence ir atkarīga no oscilatora signāla ieejas frekvences, kas var būt 50 Hz 220 V izejai un 60 Hz 120 V maiņstrāvas izejai,

Kādu oscilatoru shēmu var izmantot

Oscilatora signāls var būt no jebkura digitālā IC balstīta dizaina, piemēram, no IC 4047, SG3525, TL494, IC 4017/555, IC 4013 utt.

Pat transistorizēts astabils shēmu var efektīvi izmantot oscilatora ķēdei.

Šo oscilatora ķēdes piemēru var ideāli izmantot kopā ar iepriekš apspriesto pilna tilta moduli. Oscilatoram ir fiksēta 50 Hz izeja caur kristāla devēju.

IC2 iezemētā tapa nav kļūdaini parādīta diagrammā. Lūdzu, savienojiet IC2 8. kontaktu ar IC1 8. kontakta 8. līniju, lai nodrošinātu, ka IC2 iegūst zemes potenciālu. Arī šai zemei ​​jābūt savienotai ar H-tilta moduļa zemes līniju.