Једноставни управљачки модул МОСФЕТ Х-Бридге за претвараче и моторе

Ако се питате постоји ли једноставан начин за примену склопа возача Х-моста без употребе комплекса боотстраппинг фаза, следећа идеја ће тачно решити ваш упит.

У овом чланку научимо како да направимо универзални МОСФЕТ управљачки круг са пуним мостом или Х-мостом, користећи П-каналне и Н-каналне МОСФЕТ-ове, који се могу користити за израду високоефикасних управљачких кола за мотори , претварачи , и много различитих претварача снаге.

Идеја се искључиво решава стандардне топологије 4-каналног Х-бридге драјвера Н-канала, која императивно зависи од сложене мреже за покретање система.

Предности и недостаци стандардног Н-каналног дизајна пуног моста

Знамо да се МОСФЕТ управљачки програми са пуним мостом најбоље постижу уграђивањем Н-каналних МОСФЕТ-ова за сва 4 уређаја у систему. Главна предност је висок степен ефикасности који пружају ови системи у погледу преноса снаге и одвођења топлоте.

То је због чињенице да Н-канални МОСФЕТ-ови су специфицирани са минималним РДСон отпором на њиховим стезаљкама извора одвода, осигуравајући минималан отпор струји, омогућавајући мање одвођење топлоте и мање хладњаке на уређајима.

Међутим, спровођење горе наведеног није лако, јер сви 4-канални уређаји не могу проводити и управљати централним оптерећењем без да је са дизајном прикључена мрежа за подизање диода / кондензатора.

Мрежа за покретање система захтева неке прорачуне и незгодно постављање компонената како би се осигурало да системи раде исправно. Чини се да је ово главни недостатак 4-каналне топологије Х-моста заснованог на МОСФЕТ-у, коју уобичајени корисници тешко могу конфигурисати и применити.

Алтернативни приступ

Алтернативни приступ изради лаког и универзалног управљачког модула Х-моста који обећава високу ефикасност, а опет се решава сложеног боотстраппинг-а, јесте уклањањем два МОСФЕТ-а високог бочног Н-канала и њиховом заменом за П-канале.

Неко се може запитати, ако је тако једноставан и ефикасан, зашто онда то није стандардни препоручени дизајн? Одговор је, иако приступ изгледа једноставније, постоји неколико недостатака који могу проузроковати мању ефикасност у овој врсти конфигурације пуног моста користећи комбинацију П и Н канала МОСФЕТ.

Прво, МОСФЕТ-ови са П-каналом обично имају већу РДСон отпорност оцена у поређењу са Н-каналним МОСФЕТ-овима, што може довести до неједнаког одвођења топлоте на уређајима и непредвидивих излазних резултата. Друга опасност може бити пробој који може проузроковати тренутну штету на уређајима.

Упркос томе, много је лакше бринути се за горње две препреке него дизајнирати коцкаст круг за покретање система.

Два горе наведена проблема могу се елиминисати:

1. Одабиром МОСФЕТ-ова са П-каналима са најнижим РДСон спецификацијама, што може бити готово једнако РДСон рејтингу комплементарних Н-каналних уређаја. На пример, у нашем предложеном дизајну можете пронаћи ИРФ4905 који се користи за МОСФЕТ-ове П-канала, који су оцењени са импресивно ниским РДСон отпором од 0,02 охма.
2. Сузбијање пуцања додавањем одговарајућих ступњева међуспремника и коришћењем сигнала осцилатора из поузданог дигиталног извора.

Једноставни универзални Х-Бридге МОСФЕТ управљачки програм

Следећа слика приказује универзални склоп МОСФЕТ Х-моста заснованог на П-каналу / Н-каналу, који је изгледа дизајниран да пружи максималну ефикасност уз минималне ризике.

Како то ради

Рад горе наведеног Х-моста је прилично основни. Идеја је најприкладнија за примене претварача за ефикасно претварање једносмерне струје мале снаге у мрежни наизменични.

Напајање од 12 В добија се из било ког жељеног извора напајања, као што је батерија или соларни панел за примену претварача.

Напајање је на одговарајући начин условљено коришћењем кондензатора филтра од 4700 уФ и кроз отпор за ограничавање струје од 22 охма и 12В зенер за додатну стабилизацију.

Стабилизовани једносмерни ток користи се за напајање кола осцилатора, осигуравајући да на његов рад не утичу прелазни прелазни параметри из претварача.

Излази алтернативног такта из осцилатора напајају се базама К1, К2 БЈТ-а, који су стандардни мали сигнални БЦ547 транзистор позиционирани као ме успремник / претварач за прецизно управљање главним МОСФЕТ ступњем.

Транзистори БЦ547 су по дефаулту у стању УКЉУЧЕНО, кроз њихове одговарајуће базне отпорне потенцијале дјелитеља.

То значи да су у стању мировања, без сигнала осцилатора, МОСФЕТ-ови П-канала увек УКЉУЧЕНИ, док су Н-канални МОСФЕТ-ови увек ИСКЉУЧЕНИ. У овој ситуацији, оптерећење у центру, који је примарни намотај трансформатора, не добија струју и остаје ИСКЉУЧЕНО.

Када се тактови сигнала доводе до назначених тачака, негативни сигнали из импулса такта заправо уземљују основни напон БЦ547 транзистора преко кондензатора од 100 уФ.

То се дешава наизменично, што доводи до укључивања Н-каналног МОСФЕТ-а са једног од кракова Х-моста. Сада, будући да је П-канални МОСФЕТ на другом краку моста већ укључен, омогућава да се истовремено укључе један П-канални МОСФЕТ и један Н-канални МОСФЕТ преко дијагоналних страна, што доводи до проласка напона напајања преко њих МОСФЕТ-ови и примарни трансформатор у једном правцу.

За други алтернативни тактни сигнал понавља се иста радња, али за други дијагонални крак моста због чега напајање тече кроз примарни трансформатор у другом смеру.

Преклопни образац је потпуно сличан било ком стандардном Х-мосту, као што је приказано на следећој слици:

Ово преклопно пребацивање МОСФЕТ-ова П и Н канала преко леве / десне дијагоналне полуге наставља да се понавља као одговор на улазе алтернативног тактног сигнала из степена осцилатора.

Као резултат тога, примарни трансформатор се такође пребацује на исти образац узрокујући да квадратни талас наизменичне струје 12В тече преко његовог примарног таласа, који се у складу с тим претвара у квадратни талас напон од 220 В или 120 В преко секундарног трансформатора.

Фреквенција зависи од фреквенције улазног сигнала осцилатора која може бити 50 Хз за излаз 220 В и 60 Хз за излаз 120 В АЦ,

Који коло осцилатора се може користити

Сигнал осцилатора може бити из било ког дизајна заснованог на ИЦ-у, попут ИЦ 4047, СГ3525, ТЛ494, ИЦ 4017/555, ИЦ 4013 итд.

Чак транзисторизован нестабилан коло се може ефикасно користити за коло осцилатора.

Следећи пример кола осцилатора може се идеално користити са горе поменутим модулом пуног моста. Осцилатор има фиксни излаз на 50 Хз кроз кристални претварач.

Осовиница уземљења ИЦ2 грешком није приказана на дијаграму. Повежите пин 8 на ИЦ2 са пин 8,12 на линији ИЦ1 како бисте осигурали да ИЦ2 добије потенцијал земље. Ово тло такође мора бити спојено линијом уземљења модула Х-моста.