Modul Pemacu MOSFET H-Bridge Mudah untuk Penyongsang dan Motor

Sekiranya anda tertanya-tanya adakah kaedah mudah untuk melaksanakan litar pemacu jambatan H tanpa menggunakan kompleks tali kasut tahap, idea berikut akan menyelesaikan pertanyaan anda dengan tepat.

Dalam artikel ini kita belajar bagaimana membina litar pemacu MOSFET jambatan penuh atau H-bridge sejagat, menggunakan MOSFET saluran-P dan saluran-N, yang boleh digunakan untuk membuat litar pemacu kecekapan tinggi untuk motor , penyongsang , dan banyak penukar kuasa yang berbeza.

Ideanya secara eksklusif menyingkirkan topologi pemacu H-bridge 4 saluran N standard, yang sangat bergantung pada rangkaian bootstrap yang kompleks.

Kelebihan dan Kekurangan Reka bentuk Jambatan Penuh N-Channel Standard

Kami tahu bahawa pemacu MOSFET jambatan penuh dapat dicapai dengan menggabungkan M-saluran M-NF untuk semua 4 peranti dalam sistem. Kelebihan utama adalah tahap kecekapan tinggi yang diberikan oleh sistem ini dari segi pemindahan kuasa, dan pelesapan haba.

Ini disebabkan oleh kenyataan bahawa MOSFET saluran-N ditentukan dengan rintangan RDSon minimum di terminal sumber longkang mereka, memastikan rintangan minimum terhadap arus, memungkinkan pelesapan haba yang lebih kecil dan heatsink yang lebih kecil pada peranti.

Walau bagaimanapun, melaksanakan perkara di atas tidaklah mudah, kerana semua peranti 4 saluran tidak dapat menjalankan dan mengendalikan beban pusat tanpa mempunyai rangkaian bootstrap diod / kapasitor yang disertakan dengan reka bentuk.

Rangkaian bootstrap memerlukan beberapa pengiraan, dan penempatan komponen yang rumit untuk memastikan sistem berfungsi dengan betul. Ini nampaknya merupakan kelemahan utama topologi H-bridge berasaskan 4 saluran MOSFET, yang sukar dikonfigurasi dan dilaksanakan oleh pengguna biasa.

Pendekatan Alternatif

Pendekatan alternatif untuk membuat modul pemacu H-bridge yang mudah dan universal yang menjanjikan kecekapan tinggi dan namun menghilangkan bootstrap yang kompleks adalah dengan menghilangkan dua MOSFET saluran-N sisi tinggi, dan menggantikannya dengan saluran saluran-P.

Seseorang mungkin tertanya-tanya, jika begitu mudah dan berkesan, mengapa ia bukan reka bentuk yang disyorkan standard? Jawapannya, walaupun pendekatannya kelihatan lebih sederhana, terdapat beberapa kelemahan yang boleh menyebabkan kecekapan yang lebih rendah dalam konfigurasi jambatan penuh jenis ini menggunakan kombo MOSFET saluran P dan N.

Pertama, P-channel MOSFET biasanya rintangan RDSon lebih tinggi penarafan berbanding dengan MOSFET saluran-N, yang boleh mengakibatkan pelesapan haba yang tidak rata pada peranti dan hasil output yang tidak dapat diramalkan. Bahaya kedua adalah fenomena tembakan, yang boleh menyebabkan kerosakan segera pada peranti.

Oleh itu, jauh lebih mudah untuk mengurus dua rintangan di atas daripada merancang litar bootstrapping yang tidak jelas.

Dua masalah di atas dapat dihilangkan dengan:

1. Memilih P-saluran MOSFET dengan spesifikasi RDSon terendah, yang mungkin hampir sama dengan penilaian RDSon pada peranti saluran N pelengkap. Contohnya dalam reka bentuk yang kami cadangkan, anda dapati IRF4905 digunakan untuk M-POS saluran-P, yang dinilai dengan rintangan RDSon yang rendah 0,02 Ohm.
2. Mengatasi pemotretan dengan menambahkan tahap penyangga yang sesuai, dan dengan menggunakan isyarat pengayun dari sumber digital yang boleh dipercayai.

Pemacu MOSFET H-Bridge Universal Mudah

Gambar berikut menunjukkan litar pemacu MOSFET H-bridge universal P-channel / N-channel yang nampaknya dirancang untuk memberikan kecekapan maksimum dengan risiko minimum.

Bagaimana ia berfungsi

Reka bentuk H-bridge di atas cukup asas. Ideanya sangat sesuai untuk aplikasi penyongsang untuk menukar DC kuasa rendah menjadi AC tahap utama dengan cekap.

Bekalan 12V diperoleh dari mana-mana sumber kuasa yang diinginkan, seperti dari bateri atau panel solar untuk aplikasi penyongsang.

Bekalan dikondisikan dengan betul menggunakan kapasitor penapis 4700 uF dan melalui perintang penghad arus 22 ohm dan zener 12V untuk penstabilan tambahan.

DC yang stabil digunakan untuk menghidupkan litar pengayun, memastikan bahawa kerjanya tidak dipengaruhi oleh peralihan beralih dari penyongsang.

Output jam gantian dari pengayun dimasukkan ke pangkal Q1, Q2 BJT yang merupakan isyarat kecil transistor BC547 yang diposisikan sebagai tahap penyangga / penyongsang untuk menggerakkan tahap MOSFET utama dengan tepat.

Secara lalai, transistor BC547 berada dalam keadaan ON, melalui potensi pembahagi resistif asas masing-masing.

Ini bermaksud bahawa dalam keadaan siaga, tanpa isyarat pengayun, M-MOSFET saluran-P selalu dihidupkan, sementara MOSFET saluran-N selalu dimatikan. Dalam keadaan ini, beban di tengah, yang merupakan belitan primer pengubah tidak mendapat kuasa dan tetap dimatikan.

Apabila isyarat jam dimasukkan ke titik yang ditunjukkan, isyarat negatif dari denyutan jam benar-benar membumikan voltan asas transistor BC547 melalui kapasitor 100 uF.

Ini berlaku secara bergantian, menyebabkan N-channel MOSFET dari salah satu lengan jambatan H menyala. Sekarang, kerana M-saluran saluran P di lengan jambatan yang lain sudah dihidupkan, membolehkan satu saluran MOSFET P-saluran dan satu saluran MOSFET N-saluran melintang sisi pepenjuru dihidupkan secara serentak, menyebabkan voltan bekalan mengalir melintasi ini MOSFET dan utama pengubah dalam satu arah.

Untuk isyarat jam ganti kedua, tindakan yang sama berulang, tetapi untuk lengan pepenjuru jambatan yang lain menyebabkan bekalan mengalir melalui transformer primer ke arah lain.

Corak pensuisan sama persis dengan jambatan H standard, seperti yang digambarkan dalam gambar berikut:

Peralihan flip-flop MOSFET saluran P dan N ini melintasi lengan pepenjuru kiri / kanan terus berulang sebagai tindak balas kepada input isyarat jam ganti dari tahap pengayun.

Akibatnya, transformer primer juga diubah dengan pola yang sama menyebabkan gelombang AC AC 12V mengalir melintasi primernya, yang kemudiannya berubah menjadi 220 V atau 120 V AC persegi melintasi sekunder transformer.

Frekuensi bergantung pada frekuensi input isyarat pengayun yang boleh menjadi 50 Hz untuk output 220 V dan 60 Hz untuk output AC 120 V,

Litar Oscillator mana yang boleh digunakan

Isyarat pengayun boleh dari reka bentuk berasaskan IC digital, seperti dari IC 4047, SG3525, TL494, IC 4017/555, IC 4013 dll.

Walaupun transistorized astable litar boleh digunakan dengan berkesan untuk litar pengayun.

Contoh litar pengayun berikut boleh digunakan dengan ideal dengan modul jambatan penuh yang dibincangkan di atas. Pengayun mempunyai output 50 Hz tetap, melalui transduser kristal.

Pin ground IC2 secara tidak sengaja tidak ditunjukkan dalam rajah. Sila sambungkan pin # 8 IC2 dengan pin # 8,12 garis IC1, untuk memastikan bahawa IC2 mendapat potensi ground. Tanah ini juga mesti disatukan dengan garis bawah modul H-bridge.