Mạch biến tần toàn cầu SG3525

Trong bài đăng này, chúng tôi cố gắng tìm hiểu cách thiết kế mạch biến tần toàn cầu SG3525 bằng cách áp dụng mạch bootstrap bên ngoài trong thiết kế. Ý tưởng này được yêu cầu bởi ông Abdul và nhiều độc giả cuồng nhiệt khác của trang web này.

Tại sao mạch biến tần toàn cầu không dễ dàng

Bất cứ khi nào chúng tôi nghĩ về một mạch cầu đầy đủ hoặc một mạch biến tần cầu H, chúng tôi có thể xác định các mạch có các IC điều khiển chuyên biệt, điều này khiến chúng tôi tự hỏi, liệu có thực sự có thể thiết kế một biến tần toàn cầu sử dụng các thành phần thông thường?

Mặc dù điều này có vẻ khó khăn, nhưng một chút hiểu biết về khái niệm này sẽ giúp chúng ta nhận ra rằng sau tất cả quá trình này có thể không phức tạp như vậy.

Rào cản quan trọng trong thiết kế cầu đầy đủ hoặc cầu H là sự kết hợp của cấu trúc liên kết cầu đầy đủ 4 kênh N-channel mosfet, do đó yêu cầu kết hợp cơ chế bootstrap cho các mosfet bên cao.

Bootstrapping là gì

Vì thế chính xác thì mạng khởi động là gì và làm thế nào mà điều này trở nên rất quan trọng trong khi phát triển một mạch biến tần cầu đầy đủ?

Khi các thiết bị giống hệt nhau hoặc 4 mosfet nchannel được sử dụng trong một mạng cầu nối đầy đủ, việc khởi động hệ thống sẽ trở nên bắt buộc.

Đó là vì ban đầu tải ở nguồn của mosfet phía cao tạo ra trở kháng cao, dẫn đến điện áp gắn ở nguồn của mosfet. Tiềm năng tăng này có thể cao bằng điện áp cống của mosfet bên cao.

Vì vậy, về cơ bản, trừ khi tiềm năng cổng / nguồn của mosfet này có thể vượt quá giá trị tối đa của tiềm năng nguồn tăng này ít nhất là 12V, thì mosfet sẽ không dẫn điện một cách hiệu quả. (Nếu bạn gặp khó khăn trong việc hiểu, vui lòng cho tôi biết thông qua phần bình luận.)

Trong một trong những bài viết trước đây của tôi, tôi đã giải thích toàn diện cách hoạt động của bóng bán dẫn theo dõi emitter , có thể áp dụng chính xác cho mạch theo nguồn mosfet.

Trong cấu hình này, chúng ta đã học được rằng điện áp cơ bản cho bóng bán dẫn phải luôn cao hơn 0,6V so với điện áp phát ở phía cực thu của bóng bán dẫn, để cho phép bóng bán dẫn dẫn điện qua cực thu sang cực phát.

Nếu chúng ta giải thích ở trên cho một mosfet, chúng ta thấy rằng điện áp cổng của một mosfet theo nguồn ít nhất phải là 5V, hoặc lý tưởng là cao hơn 10V so với điện áp cung cấp được kết nối ở phía cống của thiết bị.

Nếu bạn kiểm tra mosfet bên cao trong một mạng cầu đầy đủ, bạn sẽ thấy rằng các mosfet bên cao thực sự được sắp xếp như những người theo dõi nguồn, và do đó yêu cầu điện áp kích hoạt cổng cần tối thiểu 10V trên volt nguồn cung cấp.

Khi điều này được thực hiện, chúng ta có thể mong đợi một sự dẫn truyền tối ưu từ các mosfet bên cao qua các mosfet bên thấp để hoàn thành chu kỳ một bên của tần số kéo đẩy.

Thông thường, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một diode phục hồi nhanh kết hợp với một tụ điện cao thế.

Thông số quan trọng này, trong đó tụ điện được sử dụng để nâng điện áp cổng của mosfet phía cao lên cao hơn 10V so với điện áp cung cấp của nó được gọi là khởi động và mạch để thực hiện điều này được gọi là mạng khởi động.

MOSFET cạnh thấp không yêu cầu cấu hình quan trọng này đơn giản vì nguồn của các mosfet cạnh thấp được nối đất trực tiếp. Do đó, chúng có thể hoạt động bằng cách sử dụng chính điện áp cung cấp Vcc và không có bất kỳ cải tiến nào.

Cách tạo mạch biến tần toàn cầu SG3525

Bây giờ vì chúng ta biết cách triển khai mạng cầu nối đầy đủ bằng cách sử dụng bootstrapping, chúng ta hãy thử hiểu cách áp dụng điều này cho đạt được một cây cầu đầy đủ Mạch biến tần SG3525, cho đến nay là một trong những IC phổ biến nhất và được săn lùng nhiều nhất để chế tạo biến tần.

Thiết kế sau đây cho thấy mô-đun tiêu chuẩn có thể được tích hợp với bất kỳ bộ biến tần SG3525 thông thường nào qua các chân đầu ra của vi mạch để hoàn thành mạch biến tần SG3525 cầu đầy đủ hoặc cầu H hiệu quả cao.

Sơ đồ mạch

Tham khảo sơ đồ trên, chúng ta có thể xác định bốn mosfet được lắp ráp dưới dạng cầu H hoặc mạng cầu đầy đủ, tuy nhiên bóng bán dẫn BC547 bổ sung và tụ điện điốt đi kèm trông hơi lạ.

Nói chính xác, giai đoạn BC547 được định vị để thực thi điều kiện khởi động và có thể hiểu điều này với sự trợ giúp của lời giải thích sau:

Chúng tôi biết rằng trong bất kỳ cầu H nào, các mosfet được cấu hình để dẫn theo đường chéo để thực hiện dẫn kéo đẩy dự kiến ​​qua máy biến áp hoặc tải được kết nối.

Do đó, hãy giả sử một trường hợp trong đó chân số 14 của SG3525 thấp, điều này cho phép các mosfet trên cùng bên phải và các mosfet thấp bên trái dẫn điện.

Điều này ngụ ý rằng chân số 11 của IC ở mức cao trong trường hợp này, điều này giữ cho công tắc BC547 bên trái BẬT. Trong tình huống này, những điều sau đây xảy ra ở phần bên trái BC547:

1) Tụ điện 10uF sạc qua diode 1N4148 và mosfet phía thấp được kết nối với đầu cực âm của nó.

2) Điện tích này được lưu trữ tạm thời bên trong tụ điện và có thể được coi là bằng với điện áp cung cấp.

3) Bây giờ ngay khi logic trên SG3525 hoàn nguyên với chu kỳ dao động tiếp theo, chân số 11 xuống thấp, ngay lập tức TẮT BC547 liên quan.

4) Với BC547 được chuyển sang TẮT, điện áp cung cấp tại cực âm của 1N4148 hiện đạt đến cổng của mosfet được kết nối, tuy nhiên điện áp này hiện được tăng cường với điện áp được lưu trữ bên trong tụ điện cũng gần bằng mức cung cấp.

5) Điều này dẫn đến hiệu ứng tăng gấp đôi và cho phép tăng điện áp 2X ở cổng của mosfet liên quan.

6) Điều kiện này cứng ngay lập tức kích hoạt mosfet dẫn, đẩy điện áp qua mosfet bên thấp đối diện tương ứng.

7) Trong tình huống này, tụ điện buộc phải phóng điện nhanh chóng và mosfet chỉ có thể dẫn điện trong thời gian dài mà điện tích tích trữ của tụ điện này có thể duy trì.

Do đó, bắt buộc phải đảm bảo rằng giá trị của tụ điện được chọn sao cho tụ điện có thể giữ đủ điện tích cho mỗi giai đoạn BẬT / TẮT của dao động kéo đẩy.

Nếu không, MOSFET sẽ sớm loại bỏ sự dẫn truyền gây ra một đầu ra RMS tương đối thấp hơn.

Chà, phần giải thích ở trên giải thích một cách toàn diện cách thức hoạt động của hệ thống khởi động trong biến tần cầu đầy đủ và cách tính năng quan trọng này có thể được triển khai để tạo ra mạch biến tần toàn cầu SG3525 hiệu quả.

Bây giờ nếu bạn đã hiểu cách một SG3525 thông thường có thể được chuyển đổi thành một bộ biến tần cầu H chính thức đầy đủ, bạn cũng có thể muốn tìm hiểu cách thực hiện điều tương tự cho các tùy chọn thông thường khác như trong mạch biến tần dựa trên IC 4047 hoặc IC 555, … ..Hãy nghĩ về nó và cho chúng tôi biết!

CẬP NHẬT: Nếu bạn thấy thiết kế cầu chữ H ở trên quá phức tạp để thực hiện, bạn có thể thử thay thế dễ dàng hơn nhiều

Mạch biến tần SG3525 có thể được cấu hình với Mạng toàn cầu đã thảo luận ở trên

Hình ảnh sau đây cho thấy một mạch nghịch lưu ví dụ sử dụng IC SG3525, bạn có thể quan sát thấy trong sơ đồ bị thiếu giai đoạn mosfet đầu ra, và chỉ có thể nhìn thấy sơ đồ chân mở đầu ra ở dạng chân số 11 và chân số 14.

Các đầu của sơ đồ chân đầu ra này chỉ cần được kết nối qua các phần được chỉ định của mạng cầu đầy đủ được giải thích ở trên để chuyển đổi hiệu quả thiết kế SG3525 đơn giản này thành mạch biến tần cầu đầy đủ SG3525 hoặc mạch cầu H MOSFET 4 kênh N.

Phản hồi từ ông Robin, (một trong những độc giả cuồng nhiệt của blog này và là một người đam mê điện tử):

Chào swagatum
Được rồi, chỉ để kiểm tra mọi thứ đang hoạt động, tôi đã tách hai đầu nối bên cao khỏi hai đầu nối bên thấp và sử dụng cùng một mạch như:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
nối âm nắp với nguồn mosfet sau đó nối tiếp điểm đó với điện trở 1k và led nối đất ở mỗi fet bên cao.Pin 11 xung fet một bên cao và chân 14 fet bên cao kia.
Khi tôi bật SG3525 trên cả hai thiết bị đều sáng lên trong giây lát và sau đó nó dao động bình thường, tôi nghĩ rằng đó có thể là một vấn đề nếu tôi kết nối tình huống này với các thiết bị bay phía dưới và bên thấp?
Sau đó, tôi đã kiểm tra hai thiết bị bên thấp, kết nối nguồn 12v với một (điện trở 1k và một đèn dẫn) với cống của mỗi bộ nạp bên thấp và kết nối nguồn với đất. Trong 11 và 14 được kết nối với mỗi cổng bên thấp.
Khi tôi chuyển SG3525 trên Fet phía thấp sẽ không dao động cho đến khi tôi đặt một điện trở 1k giữa chân (11, 14) và cổng. (Không chắc tại sao điều đó xảy ra).

Sơ đồ mạch đính kèm bên dưới.

Phản hồi của tôi:

Cảm ơn Robin,

Tôi đánh giá cao nỗ lực của bạn, tuy nhiên đó có vẻ không phải là cách tốt nhất để kiểm tra phản ứng đầu ra của IC ...

Ngoài ra, bạn có thể thử một phương pháp đơn giản bằng cách kết nối các đèn LED riêng lẻ từ chân số 11 và chân số 14 của IC với đất với mỗi đèn LED có điện trở 1K riêng.

Điều này sẽ nhanh chóng cho phép bạn hiểu được phản ứng đầu ra của IC .... điều này có thể được thực hiện bằng cách giữ cho giai đoạn cầu nối đầy đủ cách ly với hai đầu ra IC hoặc không cách ly nó.

Hơn nữa, bạn có thể thử gắn nối tiếp bộ zen 3V giữa các chân đầu ra IC và đầu vào cầu đầy đủ tương ứng ... điều này sẽ đảm bảo rằng việc kích hoạt sai trên các mosfet được tránh xa nhất có thể ...

Hi vọng điêu nay co ich

Trân trọng...
Swag

Từ Robin:

Bạn có thể vui lòng giải thích cách {3V zors nối tiếp giữa các chân đầu ra IC và các đầu vào cầu đầy đủ tương ứng ... điều này sẽ đảm bảo rằng việc kích hoạt sai trên các mosfet được tránh xa nhất có thể ...

Cổ vũ Robin

TÔI:

Khi một diode zener mắc nối tiếp, nó sẽ vượt qua điện áp đầy đủ khi vượt quá giá trị quy định của nó, do đó, một diode zener 3V sẽ không dẫn điện chỉ miễn là không vượt qua mốc 3V, một khi vượt quá mức này, nó sẽ cho phép toàn bộ mức điện áp được áp dụng trên nó
Vì vậy, trong trường hợp của chúng tôi, vì điện áp từ SG 3525 có thể được giả định là ở mức cung cấp và cao hơn 3V, không có gì sẽ bị chặn hoặc hạn chế và toàn bộ mức cung cấp sẽ có thể đạt đến giai đoạn cầu đầy đủ.

Hãy cho tôi biết nó diễn ra như thế nào với mạch của bạn.

Thêm 'Thời gian chết' vào Mosfet phía thấp

Sơ đồ sau đây cho thấy thời gian chết có thể được đưa ra như thế nào ở mosfet phía thấp sao cho bất cứ khi nào bóng bán dẫn BC547 chuyển mạch khiến mosfet phía trên BẬT, mosfet bên thấp liên quan được BẬT sau một khoảng thời gian trễ (vài mili giây), do đó ngăn chặn bất kỳ loại bắn xuyên nào có thể xảy ra.