SG3525 Sirkuit Inverter Jembatan Penuh

Pada postingan kali ini kami mencoba menginvestigasi bagaimana merancang rangkaian inverter full bridge SG3525 dengan mengaplikasikan rangkaian bootstrap eksternal pada desainnya. Ide tersebut diminta oleh Pak Abdul, dan banyak pembaca setia lainnya di situs ini.

Mengapa Rangkaian Inverter Full-Bridge Tidak Mudah

Setiap kali kita memikirkan jembatan penuh atau rangkaian inverter H-bridge, kita dapat mengidentifikasi rangkaian yang memiliki IC driver khusus yang membuat kita bertanya-tanya, bukankah benar-benar mungkin untuk merancang inverter jembatan penuh menggunakan komponen biasa?

Meskipun ini mungkin terlihat menakutkan, sedikit pemahaman tentang konsep tersebut membantu kita menyadari bahwa bagaimanapun juga prosesnya mungkin tidak serumit itu.

Rintangan penting dalam jembatan penuh atau desain jembatan-H adalah penggabungan topologi jembatan penuh 4 MOSFET saluran-N, yang pada gilirannya menuntut penggabungan mekanisme bootstrap untuk MOSFET sisi tinggi.

Apa itu Bootstrap

Begitu apa itu Jaringan Bootstrap dan bagaimana hal ini menjadi sangat penting saat mengembangkan rangkaian inverter jembatan penuh?

Ketika perangkat yang identik atau 4 mosfet nchannel digunakan dalam jaringan jembatan penuh, bootstrap menjadi keharusan.

Itu karena pada awalnya beban pada sumber MOSFET sisi tinggi menghadirkan impedansi yang tinggi, sehingga terjadi tegangan pemasangan pada sumber MOSFET tersebut. Potensi kenaikan ini bisa setinggi tegangan drain dari MOSFET sisi tinggi.

Jadi pada dasarnya, kecuali gerbang / potensi sumber dari MOSFET ini mampu melebihi nilai maksimum dari potensi sumber yang meningkat ini setidaknya 12V, MOSFET tidak akan bekerja secara efisien. (Jika Anda mengalami kesulitan memahami, beri tahu saya melalui komentar.)

Di salah satu posting saya sebelumnya, saya menjelaskan secara komprehensif cara kerja transistor pengikut emitor , yang juga dapat diterapkan untuk rangkaian pengikut sumber MOSFET.

Dalam konfigurasi ini kita belajar bahwa tegangan basis untuk transistor harus selalu 0,6V lebih tinggi dari tegangan emitor di sisi kolektor transistor, agar transistor dapat berjalan melintasi kolektor ke emitor.

Jika kita menafsirkan hal di atas untuk mosfet, kita menemukan bahwa tegangan gerbang dari pengikut sumber mosfet harus setidaknya 5V, atau idealnya 10V lebih tinggi dari tegangan suplai yang terhubung di sisi saluran pembuangan perangkat.

Jika Anda memeriksa mosfet sisi tinggi dalam jaringan jembatan penuh, Anda akan menemukan bahwa mosfet sisi tinggi sebenarnya diatur sebagai pengikut sumber, dan oleh karena itu menuntut tegangan pemicu gerbang yang perlu minimal 10V di atas tegangan suplai drain.

Setelah ini tercapai, kita dapat mengharapkan konduksi optimal dari MOSFET sisi tinggi melalui MOSFET sisi rendah untuk menyelesaikan siklus satu sisi frekuensi tarik dorong.

Biasanya ini diimplementasikan dengan menggunakan dioda pemulihan cepat yang dihubungkan dengan kapasitor tegangan tinggi.

Parameter penting di mana kapasitor digunakan untuk menaikkan tegangan gerbang dari mosfet sisi tinggi menjadi 10V lebih tinggi dari tegangan suplai drainnya disebut bootstrap, dan rangkaian untuk mencapai ini disebut sebagai jaringan bootstrap.

MOSFET sisi rendah tidak memerlukan konfigurasi kritis ini hanya karena sumber dari moset sisi rendah langsung di-ground. Oleh karena itu, ini dapat beroperasi menggunakan tegangan suplai Vcc itu sendiri dan tanpa perangkat tambahan apa pun.

Cara Membuat Rangkaian Inverter Jembatan Penuh SG3525

Sekarang karena kita tahu bagaimana menerapkan jaringan jembatan penuh menggunakan bootstrap, mari kita coba memahami bagaimana hal ini dapat diterapkan mencapai jembatan penuh Rangkaian inverter SG3525, yang sejauh ini merupakan salah satu IC paling populer dan paling dicari untuk membuat inverter.

Desain berikut menunjukkan modul standar yang dapat diintegrasikan ke semua inverter SG3525 biasa di pin keluaran IC untuk mencapai rangkaian inverter jembatan penuh atau jembatan-H SG3525 yang sangat efisien.

Diagram Sirkuit

Mengacu pada diagram di atas, kita dapat mengidentifikasi empat MOSFET yang dipasang sebagai H-bridge atau jaringan jembatan penuh, namun transistor BC547 tambahan dan kapasitor dioda terkait terlihat agak asing.

Tepatnya, tahap BC547 diposisikan untuk memberlakukan kondisi bootstrap, dan ini dapat dipahami dengan bantuan penjelasan berikut:

Kita tahu bahwa di setiap jembatan-H, MOSFET dikonfigurasi untuk melakukan secara diagonal untuk menerapkan konduksi tarik dorong yang dimaksudkan melintasi transformator atau beban yang terhubung.

Oleh karena itu mari kita asumsikan sebuah contoh di mana pin # 14 dari SG3525 rendah, yang memungkinkan mosfets kanan atas, dan kiri bawah bekerja.

Ini menyiratkan bahwa pin # 11 dari IC tinggi selama contoh ini, yang membuat sakelar BC547 sisi kiri ON. Dalam situasi ini, hal-hal berikut terjadi dalam tahap BC547 sisi kiri:

1) Kapasitor 10uF mengisi daya melalui dioda 1N4148 dan mosfet sisi rendah dihubungkan dengan terminal negatifnya.

2) Muatan ini disimpan sementara di dalam kapasitor dan dapat diasumsikan sama dengan tegangan suplai.

3) Sekarang segera setelah logika di SG3525 kembali dengan siklus berosilasi berikutnya, pin # 11 menjadi rendah, yang secara instan mematikan BC547 yang terkait.

4) Dengan BC547 dimatikan, tegangan suplai pada katoda dari 1N4148 sekarang mencapai gerbang mosfet yang terhubung, namun tegangan ini sekarang diperkuat dengan tegangan yang tersimpan di dalam kapasitor yang juga hampir sama dengan level suplai.

5) Ini menghasilkan efek penggandaan dan memungkinkan peningkatan tegangan 2X di gerbang MOSFET yang relevan.

6) Kondisi ini secara instan memicu MOSFET menjadi konduksi, yang mendorong tegangan melintasi MOSFET sisi rendah berlawanan yang sesuai.

7) Selama situasi ini kapasitor dipaksa untuk melepaskan dengan cepat dan MOSFET hanya dapat bekerja selama muatan yang disimpan kapasitor ini dapat dipertahankan.

Oleh karena itu, menjadi wajib untuk memastikan bahwa nilai kapasitor dipilih sedemikian rupa sehingga kapasitor mampu menahan muatan secara memadai untuk setiap periode ON / OFF dari osilasi dorong tarik.

Jika tidak, mosfet akan meninggalkan konduksi sebelum waktunya menyebabkan keluaran RMS yang relatif lebih rendah.

Nah, penjelasan di atas secara lengkap menjelaskan bagaimana fungsi bootstrap pada full bridge inverter dan bagaimana fitur penting ini dapat diimplementasikan untuk membuat rangkaian inverter full bridge SG3525 yang efisien.

Sekarang jika Anda telah memahami bagaimana SG3525 biasa dapat diubah menjadi inverter H-bridge yang lengkap, Anda mungkin juga ingin menyelidiki bagaimana hal yang sama dapat diterapkan untuk opsi biasa lainnya seperti di IC 4047, atau rangkaian inverter berbasis IC 555, … ..Pikirkanlah dan beri tahu kami!

MEMPERBARUI: Jika Anda merasa desain H-bridge di atas terlalu rumit untuk diterapkan, Anda dapat mencoba a alternatif yang jauh lebih mudah

SG3525 Rangkaian Inverter yang Dapat Dikonfigurasi dengan Jaringan Jembatan Penuh Dibahas di atas

Gambar berikut menunjukkan contoh rangkaian inverter menggunakan IC SG3525, dapat diamati bahwa output mosfet stage tidak ada pada diagram, dan hanya output open pinouts yang dapat dilihat berupa terminasi pin # 11 dan pin # 14.

Ujung pinout keluaran ini hanya perlu dihubungkan ke bagian yang ditunjukkan dari jaringan jembatan penuh yang dijelaskan di atas untuk secara efektif mengubah desain SG3525 sederhana ini menjadi rangkaian inverter jembatan penuh SG3525 yang lengkap atau rangkaian H-jembatan mosfet saluran 4 N.

Umpan balik dari Tuan Robin, (yang merupakan salah satu pembaca setia blog ini, dan penggemar elektronik yang bersemangat):

Hai swagatum
Ok, hanya untuk memeriksa semuanya berfungsi, saya memisahkan dua sisi tinggi dari dua sisi rendah dan menggunakan sirkuit yang sama seperti:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
menghubungkan tutup negatif ke sumber MOSFET kemudian menghubungkan persimpangan itu ke resistor 1k dan led ke ground pada setiap sisi tinggi fet.Pin 11 berdenyut fet satu sisi tinggi dan pin 14 fet sisi tinggi lainnya.
Ketika saya menyalakan SG3525 di kedua fets menyala sebentar dan berosilasi secara normal setelahnya. Saya pikir itu bisa menjadi masalah jika saya menghubungkan situasi ini ke trafo dan fets sisi rendah?
Kemudian saya menguji dua fets sisi rendah, menghubungkan pasokan 12v ke (resistor 1k dan led) ke saluran pembuangan setiap fet sisi rendah dan menghubungkan sumber ke ground. Pin 11 dan 14 dihubungkan ke setiap gerbang fets sisi rendah.
Ketika saya mengaktifkan SG3525 pada fet sisi rendah tidak akan berosilasi sampai saya meletakkan resistor 1k antara pin (11, 14) dan gerbang. (Tidak yakin mengapa itu terjadi).

Diagram sirkuit dilampirkan di bawah.

Balasan saya:

Terima kasih Robin,

Saya menghargai upaya Anda, namun itu tampaknya bukan cara terbaik untuk memeriksa respons keluaran IC ...

sebagai alternatif Anda dapat mencoba metode sederhana dengan menghubungkan LED individu dari pin # 11 dan pin # 14 dari IC ke ground dengan masing-masing LED memiliki resistor 1K sendiri.

Ini akan dengan cepat memungkinkan Anda untuk memahami respon keluaran IC .... ini dapat dilakukan baik dengan menjaga tahap jembatan penuh terisolasi dari dua keluaran IC atau tanpa mengisolasinya.

Selanjutnya Anda dapat mencoba memasang zener 3V secara seri antara pin output IC dan input bridge lengkap masing-masing ... ini akan memastikan bahwa pemicuan yang salah di seluruh MOSFET dihindari sejauh mungkin ...

Semoga ini membantu

Salam Hormat...
Barang curian

Dari Robin:

Bisakah Anda menjelaskan bagaimana {3V zener secara seri antara pin output IC dan input bridge lengkap masing-masing ... ini akan memastikan bahwa pemicu yang salah di seluruh MOSFET dihindari sejauh mungkin ...

Cheers Robin

SAYA:

Ketika dioda zener berada dalam seri, ia akan melewati tegangan penuh setelah nilai yang ditentukan terlampaui, oleh karena itu dioda zener 3V tidak akan berjalan hanya selama tanda 3V tidak dilintasi, setelah ini terlampaui, itu akan memungkinkan seluruh level tegangan yang diterapkan di atasnya
Jadi dalam kasus kami juga, karena tegangan dari SG 3525 dapat diasumsikan berada pada level suplai dan lebih tinggi dari 3V, tidak ada yang akan diblokir atau dibatasi dan seluruh level suplai akan dapat mencapai tahap jembatan penuh.

Beri tahu saya bagaimana kelanjutannya dengan sirkuit Anda.

Menambahkan 'Waktu Mati' ke Mosfet Sisi Rendah

Diagram berikut menunjukkan bagaimana waktu mati dapat diperkenalkan pada mosfet sisi rendah sehingga setiap kali transistor BC547 beralih menyebabkan mosfet atas menyala, mosfet sisi rendah yang relevan AKTIF setelah sedikit penundaan (beberapa ms), sehingga mencegah segala jenis kemungkinan tembusan.