SG3525 Full Bridge Inverter Circuit

I det här inlägget försöker vi undersöka hur man utformar en SG3525 fullbro-inverterarkrets genom att använda en extern bootstrap-krets i designen. Idén begärdes av Mr. Abdul och många andra ivriga läsare av denna webbplats.

Varför Full-Bridge Inverter Circuit inte är lätt

När vi tänker på en helbrygga eller en H-bridge-inverterarkrets, kan vi identifiera kretsar som har specialiserade IC-drivrutiner som får oss att undra, är det inte riktigt möjligt att utforma en full broomvandlare använder du vanliga komponenter?

Även om detta kan se skrämmande ut, hjälper en liten förståelse av konceptet oss att inse att processen trots allt kanske inte är så komplex.

Det avgörande hindret i en helbro eller en H-bryggdesign är införlivandet av 4 N-kanals mosfet fullbro-topologi, vilket i sin tur kräver införandet av en bootstrap-mekanism för högsidamosfeterna.

Vad är Bootstrapping

Så exakt ett Bootstrapping Network och hur blir detta så avgörande när man utvecklar en Full Bridge inverter-krets?

När identiska enheter eller 4 nchannel-mosfeter används i ett fullständigt bryggnätverk blir bootstrapping absolut nödvändigt.

Det beror på att från början belastningen vid källan till högsidamosfeten uppvisar en hög impedans, vilket resulterar i en monteringsspänning vid mosfetkällan. Denna stigande potential kan vara lika hög som avloppsspänningen för högsidamosfetten.

Så i grund och botten, om inte grinden / källpotentialen för denna mosfet kan överskrida det maximala värdet av denna stigande källpotential med minst 12V, kommer inte mosfet att fungera effektivt. (Om du har svårt att förstå vänligen meddela mig genom kommentarer.)

I ett av mina tidigare inlägg förklarade jag utförligt hur emitterföljertransistorn fungerar , vilket också kan vara exakt tillämpligt för en mosfet-källföljarkrets.

I denna konfiguration lärde vi oss att basspänningen för transistorn alltid måste vara 0,6 V högre än emitterspänningen på transistorns kollektorsida för att göra det möjligt för transistorn att leda över kollektorn till emittern.

Om vi ​​tolkar ovanstående för en mosfet, finner vi att grindspänningen för en källföljare mosfet måste vara minst 5V, eller helst 10V högre än matningsspänningen ansluten på avloppssidan av enheten.

Om du inspekterar högsidamosfeten i ett fullbrygganätverk, kommer du att upptäcka att de högsidamosfeterna faktiskt är ordnade som källföljare och därför kräver en grindutlösande spänning som måste vara minst 10V över avloppsförsörjningsvoltema.

När detta väl har uppnåtts kan vi förvänta oss en optimal ledning från högsidamosfeterna via lågsidamosfetterna för att slutföra den ena sidan av push-pull-frekvensen.

Normalt implementeras detta med en snabb återvinningsdiod i kombination med en högspänningskondensator.

Denna viktiga parameter där en kondensator används för att höja grindspänningen hos en högsidesmuskett till 10V högre än dess avloppsspänning kallas bootstrapping, och kretsen för att åstadkomma detta kallas bootstrapping-nätverk.

Lågsidamosfetten kräver inte denna kritiska konfiguration bara för att källan till lågsidamoset är direkt jordad. Därför kan dessa arbeta med Vcc-matningsspänningen själv och utan några förbättringar.

Hur man gör en SG3525 Full Bridge Inverter Circuit

Nu eftersom vi vet hur man implementerar ett fullständigt bridge-nätverk med hjälp av bootstrapping, låt oss försöka förstå hur detta kan tillämpas uppnå en full bro SG3525 inverterkrets, som är överlägset en av de mest populära och mest eftertraktade IC: erna för att skapa en inverter.

Följande konstruktion visar standardmodulen som kan integreras i alla vanliga SG3525-växelriktare över IC-utgångarna för att åstadkomma en mycket effektiv SG3525-helbrygga eller H-bryggonomvandlare.

Kretsschema

Med hänvisning till ovanstående diagram kan vi identifiera de fyra mosfetterna som är riggade som en H-brygga eller ett helt bryggnätverk, men den ytterligare BC547-transistorn och tillhörande diodkondensator ser lite obekant ut.

För att vara exakt är BC547-scenen positionerad för att genomföra bootstrapping-tillståndet, och detta kan förstås med hjälp av följande förklaring:

Vi vet att i alla H-bryggor är mosfetterna konfigurerade för att leda diagonalt för att genomföra den avsedda tryckledningen över transformatorn eller den anslutna belastningen.

Låt oss därför anta en instans där stift nr 14 i SG3525 är låg, vilket gör att övre högra och nedre vänstra myggarna kan leda.

Detta innebär att stift nr 11 på IC är högt under denna instans, vilket håller den vänstra BC547-omkopplaren PÅ. I den här situationen händer följande saker på vänster sida BC547-scenen:

1) Kondensatorn 10uF laddas upp via 1N4148-dioden och den nedre sidan av muffen som är ansluten till dess negativa terminal.

2) Denna laddning lagras tillfälligt inuti kondensatorn och kan antas vara lika med matningsspänningen.

3) Så snart logiken över SG3525 återgår till den efterföljande oscilleringscykeln, blir stift nr 11 lågt, vilket direkt stänger av tillhörande BC547.

4) När BC547 är avstängd når matningsspänningen vid katoden på 1N4148 nu porten till den anslutna mosfetten, men denna spänning förstärks nu med den lagrade spänningen inuti kondensatorn som också är nästan lika med matningsnivån.

5) Detta resulterar i en fördubblingseffekt och möjliggör en höjd 2X-spänning vid porten till den relevanta mosfetten.

6) Detta tillstånd omedelbart hårt utlöser mosfet till ledning, vilket skjuter spänningen över motsvarande motsatta lågsidamosfet.

7) Under denna situation tvingas kondensatorn att urladdas snabbt och mosfet kan bara leda så länge den lagrade laddningen på denna kondensator klarar.

Därför blir det obligatoriskt att säkerställa att värdet på kondensatorn väljs så att kondensatorn har tillräcklig förmåga att hålla laddningen för varje PÅ / AV-period för push-pull-svängningarna.

Annars kommer mosfet att överge ledningen för tidigt och orsaka en relativt lägre RMS-produktion.

Ovanstående förklaring förklarar heltäckande hur en bootstrapping fungerar i fullbrygga växelriktare och hur denna viktiga funktion kan implementeras för att skapa en effektiv SG3525 fullbrygga inverterarkrets.

Om du nu har förstått hur en vanlig SG3525 kan förvandlas till en fullfjädrad H-bridge-omformare, kanske du också vill undersöka hur samma kan implementeras för andra vanliga alternativ som i IC 4047 eller IC 555-baserade inverterarkretsar, ... .. tänk på det och låt oss veta!

UPPDATERING: Om du tycker att ovanstående H-bridge-design är för komplicerad att implementera, kan du prova en mycket enklare alternativ

SG3525 Inverter Circuit som kan konfigureras med ovanstående diskuterade Full Bridge-nätverk

Följande bild visar ett exempel på växelriktarkrets med hjälp av IC SG3525, du kan observera att utgångsmosfetsteget saknas i diagrammet, och endast utgångsöppningarna kan ses i form av stift nr 11 och stift nr 14.

Ändarna på dessa utgångsuttag behöver helt enkelt anslutas över de angivna sektionerna i ovan beskrivna fullbryggnätverk för att effektivt konvertera denna enkla SG3525-design till en fullfjädrad SG3525 fullbrygga-inverterarkrets eller en 4 N-kanals mosfet H-bryggkrets.

Feedback från Mr. Robin, (som är en av de bloggs ivriga läsarna och en passionerad elektronisk entusiast):

Hej swagatum
Ok, bara för att kontrollera att allt fungerar, separerade jag de två höga sidofötterna från de två låga sidofötterna och använde samma kretsar som:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
ansluta locket negativt till mosfet-källan och sedan ansluta den korsningen till ett 1k-motstånd och ledde till marken på varje högsidesfet. Pin 11 pulserade den ena högsidesfoten och stiftet 14 den andra högsidesfoten.
När jag tände på SG3525 på båda fetterna tändes tillfälligt och svängde normalt därefter. Jag tror att det kan vara ett problem om jag kopplar den här situationen till trafo- och lågsidafeter?
Sedan testade jag de två låga sidofötterna, anslöt en 12v-matning till ett (1k-motstånd och en ledning) till avloppet på varje lågsidesfet och anslöt källan till marken. Pin 11 och 14 var ansluten till varje lågsidafetersport.
När jag slog på SG3525 på den låga sidan skulle foten inte svänga förrän jag satte ett 1k motstånd mellan stiftet (11, 14) och grinden. (Inte säker på varför det händer).

Kretsschema som anges nedan.

Mitt svar:

Tack Robin,

Jag uppskattar dina ansträngningar, men det verkar inte vara det bästa sättet att kontrollera IC: s utgångssvar ...

alternativt kan du prova en enkel metod genom att ansluta enskilda lysdioder från stift nr 11 och stift nr 14 på IC till jord med varje lysdiod som har sitt eget 1K-motstånd.

Detta gör att du snabbt kan förstå IC-utgångssvaret .... detta kan göras antingen genom att hålla hela bryggstadiet isolerat från de två IC-utgångarna eller utan att isolera det.

Dessutom kan du försöka ansluta en 3V zeners i serie mellan IC-utgångarna och respektive fullbryggångar ... detta kommer att säkerställa att falsk utlösning över myggarna undviks så långt som möjligt ...

Hoppas det här hjälper

Vänliga hälsningar...
Bylte

Från Robin:

Kan du snälla förklara hur {3V zeners i serie mellan IC-utgångarna och respektive fullbryggångar ... detta kommer att säkerställa att falsk utlösning över mosfetterna undviks så långt som möjligt ...

Skål Robin

Jag:

När en zenerdiod är i serie passerar den hela spänningen när dess angivna värde överskrids, därför leder en 3V zenerdiod inte bara så länge 3V-märket inte korsas, när detta överskrids tillåter det hela nivån spänning som har applicerats över den
Så även i vårt fall, eftersom spänningen från SG 3525 kan antas vara på matningsnivån och högre än 3V, skulle ingenting blockeras eller begränsas och hela matningsnivån skulle kunna nå hela bryggstadiet.

Låt mig veta hur det går med din krets.

Lägga till en 'Dead Time' till Low Side Mosfet

Följande diagram visar hur en dödtid skulle kunna införas vid lågsidamosfeten så att närhelst BC547-transistorn växlar och orsakar att den övre mosfeten slås PÅ, slås den relevanta lågsidamosfetten PÅ efter en liten fördröjning (ett par ms), vilket förhindrar någon form av möjlig skjutning.