Lihtne H-silla MOSFET-draiverimoodul inverteritele ja mootoritele

Kui te ei tea, kas H-silla draiveri ahelat on keeruline kasutada ilma kompleksi kasutamata bootstrapping etapis lahendab teie idee täpselt järgmine idee.

Selles artiklis õpime, kuidas luua universaalset täissilla või H-silla MOSFET-draiveri vooluringi, kasutades P-kanalilisi ja N-kanalilisi MOSFET-e, mida saab kasutada suure efektiivsusega draiverite jaoks mootorid , inverterid ja palju erinevaid toitemuundureid.

Idee abil saab lahti ainult standardsest 4 N-kanaliga H-silla draiveri topoloogiast, mis sõltub tingimata keerukast alglaadimisvõrgust.

Standardse N-kanaliga täissilla kujunduse eelised ja puudused

Me teame, et täissilla MOSFET-draiverid saab kõige paremini saavutada, kui integreerida N-kanaliga MOSFET-id kõigi süsteemi 4 seadme jaoks. Peamine eelis on nende süsteemide pakutav tõhususe kõrge aste ülekande ja soojuseralduse osas.

See on tingitud asjaolust, et N-kanaliga MOSFETid on määratletud minimaalse RDSon-takistusega nende äravooluallika klemmide vahel, tagades minimaalse vastupidavuse voolule, võimaldades seadmetel väiksemat soojuse hajutamist ja väiksemaid jahutusradikaale.

Kuid ülaltoodud rakendamine pole lihtne, kuna kõik 4-kanalilised seadmed ei suuda keskkoormust juhtida ja töötada ilma, et disainiga oleks ühendatud dioodi / kondensaatori alglaadimisvõrk.

Bootstrapping-võrk nõuab mõningaid arvutusi ja komponentide keerukat paigutamist, et tagada süsteemide õige toimimine. See näib olevat 4-kanalilise MOSFET-põhise H-silla topoloogia peamine puudus, mida tavalistel kasutajatel on keeruline konfigureerida ja rakendada.

Alternatiivne lähenemine

Alternatiivne lähenemisviis lihtsa ja universaalse H-silla draiverimooduli valmistamiseks, mis tõotab suurt efektiivsust ja vabaneb siiski keerulisest alglaadimisest, on kahe kõrge küljega N-kanaliga MOSFET-i kõrvaldamine ja P-kanaliga analoogide asendamine.

Võib imestada, et kui see on nii lihtne ja tõhus, siis miks pole see tavapärane soovitatav disain? Vastus on, kuigi lähenemine näib lihtsam, on mõned varjuküljed, mis võivad seda tüüpi täieliku silla konfiguratsioonis madalamat efektiivsust kasutada, kasutades P- ja N-kanali MOSFET-kombinatsiooni.

Esiteks P-kanaliga MOSFETid on tavaliselt suurema RDSon-resistentsusega hinnang N-kanaliga MOSFET-idega võrreldes, mis võib põhjustada seadmete ebaühtlase hajumise ja ettearvamatuid väljundtulemusi. Teine oht võib olla läbilaskev nähtus, mis võib seadmeid koheselt kahjustada.

Sellest hoolimata on ülaltoodud kahe tõkke eest hoolitsemine palju lihtsam kui täringutega bootstrapping-ahela kujundamine.

Kaks ülaltoodud probleemi saab kõrvaldada järgmiselt:

1. P-kanalite MOSFETide valimine madalaimate RDSon-spetsifikatsioonidega, mis võib olla peaaegu võrdne täiendavate N-kanaliliste seadmete RDSon-reitinguga. Näiteks meie kavandatud kujundusest leiate IRF4905, mida kasutatakse P-kanaliga MOSFETide jaoks, mis on hinnatud muljetavaldavalt madala RDSon-takistusega (0,02 oomi).
2. Läbivoolu vastu võitlemine, lisades sobivad puhveretapid ja kasutades usaldusväärsest digitaalsest allikast pärinevat ostsillaatori signaali.

Lihtne universaalne H-silla MOSFET-draiver

Järgmisel pildil on P-kanalil / N-kanalil põhinev universaalne H-silla MOSFET-draiveri vooluring, mis näib olevat loodud maksimaalse efektiivsusega ja minimaalsete riskidega.

Kuidas see töötab

Ülaltoodud H-silla disain on üsna põhiline. Idee sobib kõige paremini inverterrakendusteks väikese võimsusega alalisvoolu efektiivseks muundamiseks toiteallikaks.

12 V toiteallikas saadakse igast soovitud toiteallikast, näiteks inverterrakenduse jaoks mõeldud akult või päikesepaneelilt.

Toide konditsioneeritakse sobivalt, kasutades 4700 uF filtri kondensaatorit, 22 ohmi voolutakisti ja 12 V zeneri abil stabiliseerimiseks.

Stabiliseeritud alalisvoolu kasutatakse ostsillaatori vooluallika toitmiseks, tagades, et muunduri ümberlülitamise siirded ei mõjuta selle tööd.

Otsillaatori vahelduvvoolu väljund suunatakse Q1, Q2 BJT-de alustele, mis on standardsed väikesed signaali BC547 transistorid, mis on paigutatud puhver- / muunduriastmetena MOSFET-põhiastme täpseks juhtimiseks.

Vaikimisi on BC547 transistorid sisselülitatud olekus nende vastavate baasresistentsete jaoturipotentsiaalide kaudu.

See tähendab, et tühikäigul, ilma ostsillaatori signaalideta, lülitatakse P-kanaliga MOSFET-id alati sisse, N-kanaliga MOSFET-id aga alati välja. Selles olukorras ei saa trafo primaarmähiseks oleva keskme koormus energiat ja see jääb välja lülitatuks.

Kui kellasignaalid suunatakse näidatud punktidesse, maandavad kellaimpulsside negatiivsed signaalid tegelikult BC547 transistoride baaspinge 100 uF kondensaatori kaudu.

See juhtub vaheldumisi, põhjustades H-silla ühe haru N-kanaliga MOSFET-i sisselülitamise. Kuna silla teises harus olev P-kanaliga MOSFET on juba sisse lülitatud, võimaldab diagonaalkülgedel ühel P-kanalil MOSFETil ja ühel N-kanalil MOSFET samaaegselt sisse lülitada, põhjustades toitepinge voolu üle nende MOSFETid ja trafo primaar ühes suunas.

Teise vahelduva kellasignaali korral kordub sama tegevus, kuid silla teise diagonaalvarre puhul, mis põhjustab voolu voolu trafo kaudu teises suunas.

Lülitusmuster on täpselt sarnane mis tahes tavalise H-sillaga, nagu on näidatud järgmisel joonisel:

See P- ja N-kanali MOSFET-i flip-flop-lülitus vasakul / paremal asetsevates diagonaalhaaretes kordub vastusena ostsillaatori astme vahelduvatele kellasignaali sisenditele.

Selle tulemusena lülitatakse ka trafo primaar sama mustriga, põhjustades ruudukujulise lainega AC 12V voolu üle selle primaari, mis muundatakse vastavalt trafo sekundaarses osas 220 V või 120 V AC ruudukujuliseks laineks.

Sagedus sõltub ostsillaatori signaali sisendi sagedusest, mis võib olla 50 Hz 220 V väljundi korral ja 60 Hz 120 V AC väljundi korral,

Millist ostsillaatori vooluahelat saab kasutada

Ostsillaatori signaal võib olla mis tahes digitaalsel IC-põhisel kujundusel, näiteks IC 4047, SG3525, TL494, IC 4017/555, IC 4013 jne.

Isegi transistoriseeritud astable skeemi saab ostsillaatori ahela jaoks tõhusalt kasutada.

Järgmist ostsillaatori vooluahela näidet saab ideaalselt kasutada ülalkirjeldatud täissilla mooduliga. Ostsillaatoril on fikseeritud väljund 50 Hz kristallmuunduri kaudu.

IC2 maandatud tihvti pole ekslikult diagrammil näidatud. Ühendage IC2 tihvt nr 8 IC1 tihvti nr 8,12 abil, et IC2 saaks maapotentsiaali. See maa tuleb ühendada ka H-silla mooduli maandusjoonega.