Circuito inversor de ponte completa SG3525

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Neste post, tentamos investigar como projetar um circuito inversor de ponte completa SG3525 aplicando um circuito de partida externo no projeto. A idéia foi solicitada pelo Sr. Abdul e muitos outros leitores ávidos deste site.

Por que o circuito completo do inversor de ponte não é fácil

Sempre que pensamos em um circuito inversor de ponte completa ou ponte H, podemos identificar circuitos que possuem CIs controladores especializados, o que nos faz pensar: não é realmente possível projetar um inversor de ponte completa usando componentes comuns?

Embora isso possa parecer assustador, um pouco de compreensão do conceito nos ajuda a perceber que o processo pode não ser tão complexo, afinal.

O obstáculo crucial em um projeto de ponte completa ou ponte H é a incorporação da topologia de ponte completa N-mosfet de 4 canais, que por sua vez requer a incorporação de um mecanismo de partida para mosfets laterais altos.

O que é o Bootstrapping?

Então, o que exatamente é uma rede Bootstrapping e como ela se torna tão crucial no desenvolvimento de um circuito inversor de ponte completo?

Quando dispositivos idênticos ou mosfets de 4 canais são usados ​​em uma rede completa de pontes, a inicialização se torna imperativa.

Isso ocorre porque, inicialmente, a carga na fonte do mosfet lateral alto tem uma alta impedância, resultando em uma tensão de montagem na fonte do mosfet. Esse potencial crescente pode ser tão alto quanto a alta tensão de drenagem do mosfet lateral.


Basicamente, a menos que o potencial porta / fonte deste mosfet seja capaz de exceder o valor máximo desse potencial de fonte crescente em pelo menos 12V, o mosfet não se comportará de maneira eficiente. (Se tiver dificuldade em entender, informe-me através dos comentários.)

Em um dos meus posts anteriores, expliquei exaustivamente como o transistor seguidor de emissor funcionaO que pode ser exatamente aplicável também a um circuito seguidor de fonte mosfet.

Nesta configuração, aprendemos que a tensão de base do transistor deve sempre ser 0,6V maior que a tensão do emissor no lado do coletor, para permitir que o transistor conduz através do coletor até o emissor.

Se interpretarmos o exposto acima para um mosfet, descobrimos que a tensão de porta de um mosfet seguidor de fonte deve ser pelo menos 5V ou, idealmente, 10V maior que a tensão de alimentação conectada no lado do dreno do dispositivo.

Se você inspecionar o mosfet do lado superior em uma rede de pontes completas, verá que os mosfets do lado superior são realmente organizados como seguidores de origem e, portanto, requerem uma tensão de disparo de porta que deve ser no mínimo 10 V sobre os volts de alimentação do dreno.

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Uma vez feito isso, podemos esperar a condução ideal dos mosfets do lado alto através dos mosfets do lado baixo para concluir o ciclo unilateral da freqüência de empurrar e puxar.

Isso geralmente é implementado usando um diodo de recuperação rápida em conjunto com um capacitor de alta tensão.

Esse parâmetro crucial no qual um capacitor é usado para aumentar a tensão do gate de um mosfet do lado superior para 10 V acima da tensão de alimentação do dreno é chamado de inicialização, e o circuito para isso é chamado de rede de inicialização. .

O mosfet do lado inferior não requer essa configuração crítica simplesmente porque a fonte dos mosets do lado inferior está diretamente aterrada. Portanto, eles podem operar usando a própria tensão de alimentação Vcc e sem nenhuma melhoria.

Como fazer um circuito inversor de ponte completa SG3525

Agora que sabemos como implementar uma rede de ponte completa usando bootstrapping, vamos tentar entender como ela pode ser aplicada para obter um circuito inversor SG3525 de ponte completa, que é de longe um dos circuitos integrados mais populares e desejados para fabricar um inversor.

O projeto a seguir mostra o módulo padrão que pode ser integrado a qualquer inversor SG3525 comum através dos pinos de saída IC para obter um circuito inversor de ponte H ou ponte H SG3525 altamente eficiente.

Diagrama de circuito

rede de ponte completa do transistor usando bootstrapping

Referindo-se ao diagrama acima, podemos identificar os quatro mosfets emparelhados como uma ponte H ou uma rede de ponte completa; no entanto, o transistor BC547 adicional e o capacitor de diodo associado parecem um pouco desconhecidos.

Para ser mais preciso, a etapa BC547 está posicionada para impor a condição de início e isso pode ser entendido com a ajuda da seguinte explicação:

Sabemos que em qualquer ponte H, os mosfets estão configurados para acionar na diagonal para implementar o acionamento por push e pull pretendido através do transformador ou carga conectada.

Então, suponha uma instância em que o pino seja 14 do SG3525 é baixo, permitindo a movimentação dos mosfets superiores esquerdo e direito.

Isso implica que o pino 11 do IC esteja alto durante esta instância, o que mantém o interruptor BC547 no lado esquerdo LIGADO. Nessa situação, as seguintes coisas acontecem na etapa BC547 no lado esquerdo:

1) O capacitor de 10uF é carregado através do diodo 1N4148 e o mosfet do lado inferior é conectado ao seu terminal negativo.

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2) Essa carga é temporariamente armazenada dentro do capacitor e pode ser assumida como sendo igual à tensão de alimentação.

3) Agora, assim que a lógica do SG3525 reverter com o ciclo de oscilação subseqüente, o pino 11 desce, desligando instantaneamente o BC547 associado.

4) Com o BC547 desligado, a tensão de alimentação no cátodo do 1N4148 agora atinge o portão do mosfet conectado; no entanto, essa tensão é agora aumentada pela tensão armazenada no capacitor, que também é quase igual ao nível de alimentação .

5) Isso resulta em um efeito de duplicação e permite 2X de alta tensão no portão mosfet correspondente.

6) Esta condição dispara instantaneamente o mosfet no conduíte, que empurra a tensão através do mosfet no lado baixo oposto correspondente.

7) Durante esta situação, o condensador é forçado a descarregar rapidamente e o mosfet só pode conduzir a carga armazenada desse condensador por um longo período de tempo.

Portanto, é obrigatório garantir que o valor do capacitor seja selecionado para que ele possa manter adequadamente a carga durante cada período ON / OFF das oscilações push-pull.

Caso contrário, o mosfet abandonará a direção prematuramente, causando uma saída RMS relativamente menor.

Bem, a explicação acima explica de maneira abrangente como o bootstrapping funciona em inversores de ponte completa e como esse recurso crucial pode ser implementado para criar um circuito eficiente de inversor de ponte completa SG3525.

Agora, se você entendeu como um SG3525 comum pode ser transformado em um inversor de ponte H completo, você também pode querer investigar como o mesmo pode ser implementado para outras opções comuns, como circuitos de inversor baseados em IC 4047 ou IC 555 , … pense nisso e avise-nos!

Circuito inversor SG3525 que pode ser configurado com a rede de pontes completa discutida acima

A imagem a seguir mostra um exemplo de um circuito inversor que usa o SG3525 IC, você pode ver que o estágio de saída do mosfet está ausente no diagrama e você só pode ver as saídas de saída abertas na forma das terminações do pino nº 11 e pino # 14.

As extremidades desses pinos de saída simplesmente precisam ser conectadas através das seções indicadas da rede de pontes completas explicadas acima para converter efetivamente esse projeto simples do SG3525 em um circuito inversor de ponte completo do SG3525 ou em um circuito de mosfet H de 4 canais .

Comentários do Sr. Robin, que é um dos leitores ávidos deste blog e um entusiasta apaixonado por eletrônicos:

Hello swagatum
Ok, apenas para verificar se tudo funciona, eu separei os dois pés do lado alto dos dois pés do lado baixo e usei o mesmo circuito que:
(https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html),
conectando o limite negativo à fonte mosfet e, em seguida, conectando essa junção a um resistor de 1k e a um fio terra em cada lado lateral superior. O pino 11 pressionou um feto lateral alto e o pino 14 o outro feto lateral alto.
Quando liguei o SG3525 com os dois pés, ele ligou momentaneamente e depois oscilaram normalmente. Eu acho que poderia ser um problema se eu conectasse essa situação ao trânsito e aos pés do lado baixo.
Depois, testei os dois pés no lado baixo, conectando uma fonte de 12V a um (resistor de 1k e um led) ao dreno em cada lado inferior fet e conectando a fonte ao terra. Os pinos 11 e 14 foram conectados a cada porta lateral inferior.
Quando troquei o SG3525 no lado baixo, o feto não oscilou até eu colocar um resistor de 1k entre o pino (11, 14) e o portão (não sei por que isso acontece).

Diagrama de circuito anexado abaixo.

Minha resposta:

Obrigado Robin

Agradeço seus esforços, no entanto, essa não parece a melhor maneira de verificar a resposta de saída do IC …

Como alternativa, você pode tentar um método simples conectando os LEDs individuais dos pinos 11 e 14 do IC ao terra, com cada LED tendo seu próprio resistor de 1K.

Isso permitirá que você entenda rapidamente a resposta da saída do IC … isso pode ser feito mantendo o estágio completo da ponte isolado ou sem isolar as duas saídas do IC.

Além disso, você pode tentar conectar zeners de 3V em série entre os pinos de saída do IC e as respectivas entradas de jumper completo … isso garantirá que o falso acionamento pelos mosfets seja evitado o máximo possível …

Eu espero que isso ajude

Atentamente …
Estilo

Partida Robin:

Você poderia explicar como {3V Zeners em série entre os pinos de saída IC e as respectivas entradas de jumper completo … isso garantirá que o falso acionamento através de mosfets seja evitado o máximo possível …

Saudações Robin

Eu:

Quando um diodo zener estiver em série, ele passará a tensão total assim que o valor especificado for excedido; portanto, um diodo zener de 3V não funcionará sozinho enquanto a marca de 3V não for cruzada, uma vez excedida, permitirá que o nível completo de tensão que foi aplicado através dele
Portanto, também no nosso caso, como se pode supor que a tensão do SG 3525 está no nível de alimentação e acima de 3V, nada seria bloqueado ou restringido e todo o nível de fornecimento poderia atingir o estágio completo da ponte.

Deixe-me saber como está o seu circuito.

Adicione um “tempo morto” ao Mosfet do Lado Baixo

O diagrama a seguir mostra como um tempo morto pode ser inserido no mosfet do lado inferior, de modo que cada vez que o transistor BC547 é ligado e o mosfet superior é ativado, o mosfet do lado inferior relevante é ativado após um pequeno atraso ( alguns ms), evitando assim todos os tipos de disparos possíveis.

tempo de inatividade para mosfets laterais baixos


FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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