Circuit d'inverseur de pont complet SG3525

Dans cet article, nous essayons d'étudier comment concevoir un circuit onduleur à pont complet SG3525 en appliquant un circuit bootstrap externe dans la conception. L'idée a été demandée par M. Abdul et de nombreux autres lecteurs avides de ce site Web.

Pourquoi le circuit onduleur à pont complet n'est pas facile

Chaque fois que nous pensons à un circuit onduleur à pont complet ou à pont en H, nous sommes en mesure d'identifier des circuits ayant des circuits intégrés de pilote spécialisés, ce qui nous fait nous demander s'il n'est pas vraiment possible de concevoir un onduleur à pont complet en utilisant des composants ordinaires?

Bien que cela puisse paraître intimidant, une petite compréhension du concept nous aide à réaliser qu'après tout, le processus n'est peut-être pas si complexe.

L'obstacle crucial dans un pont complet ou une conception de pont en H est l'incorporation de la topologie de pont complet mosfet à 4 canaux N, qui à son tour exige l'incorporation d'un mécanisme bootstrap pour les mosfets latéraux hauts.

Qu'est-ce que Bootstrapping

Alors qu'est-ce qu'un réseau d'amorçage et comment cela devient-il si crucial lors du développement d'un circuit onduleur à pont complet?

Lorsque des périphériques identiques ou des mosfets à 4 n canaux sont utilisés dans un réseau de pont complet, l'amorçage devient impératif.

C'est parce qu'au départ, la charge à la source du mosfet côté haut présente une impédance élevée, ce qui entraîne une tension de montage à la source du mosfet. Ce potentiel ascendant pourrait être aussi élevé que la tension de drain du mosfet côté haut.

Donc, fondamentalement, à moins que le potentiel grille / source de ce mosfet ne puisse dépasser la valeur maximale de ce potentiel de source ascendant d'au moins 12 V, le mosfet ne conduira pas efficacement. (Si vous avez des difficultés à comprendre, veuillez me le faire savoir par des commentaires.)

Dans l'un de mes articles précédents, j'ai expliqué en détail comment fonctionne le transistor émetteur suiveur , qui peut également être exactement applicable pour un circuit suiveur de source mosfet.

Dans cette configuration, nous avons appris que la tension de base du transistor doit toujours être supérieure de 0,6 V à la tension de l'émetteur du côté collecteur du transistor, afin de permettre au transistor de passer entre le collecteur et l'émetteur.

Si nous interprétons ce qui précède pour un mosfet, nous constatons que la tension de grille d'un mosfet source suiveur doit être au moins 5V, ou idéalement 10V plus élevée que la tension d'alimentation connectée du côté drain de l'appareil.

Si vous inspectez le mosfet du côté haut dans un réseau de pont complet, vous constaterez que les mosfets du côté haut sont en fait disposés en tant que suiveurs de source et exigent donc une tension de déclenchement de grille qui doit être au minimum de 10 V sur les volts d'alimentation du drain.

Une fois que cela est accompli, nous pouvons nous attendre à une conduction optimale des mosfets du côté haut via les mosfets du côté bas pour compléter le cycle d'un côté de la fréquence push pull.

Normalement, cela est mis en œuvre en utilisant une diode de récupération rapide en conjonction avec un condensateur haute tension.

Ce paramètre crucial dans lequel un condensateur est utilisé pour élever la tension de grille d'un mosfet côté haut à 10 V plus haut que sa tension d'alimentation de drain est appelé bootstrap, et le circuit pour accomplir cela est appelé réseau d'amorçage.

Les mosfet côté bas ne nécessitent pas cette configuration critique simplement parce que la source des mosets côté bas est directement mise à la terre. Par conséquent, ceux-ci peuvent fonctionner en utilisant la tension d'alimentation Vcc elle-même et sans aucune amélioration.

Comment créer un circuit onduleur à pont complet SG3525

Maintenant que nous savons comment mettre en œuvre un réseau de pont complet à l'aide de l'amorçage, essayons de comprendre comment cela pourrait être appliqué réaliser un pont complet Circuit onduleur SG3525, qui est de loin l'un des circuits intégrés les plus populaires et les plus recherchés pour la fabrication d'un onduleur.

La conception suivante montre le module standard qui peut être intégré à n'importe quel onduleur SG3525 ordinaire à travers les broches de sortie du circuit intégré pour réaliser un circuit d'inverseur à pont complet ou à pont en H SG3525 hautement efficace.

Schéma

En se référant au diagramme ci-dessus, nous pouvons identifier les quatre mosfets truqués comme un pont en H ou un réseau de pont complet, mais le transistor BC547 supplémentaire et le condensateur de diode associé semblent un peu inconnus.

Pour être précis, la platine BC547 est positionnée pour appliquer la condition d'amorçage, et cela peut être compris à l'aide de l'explication suivante:

Nous savons que dans n'importe quel pont en H, les mosfets sont configurés pour conduire en diagonale pour mettre en œuvre la conduction push-pull prévue à travers le transformateur ou la charge connectée.

Par conséquent, supposons un cas où la broche n ° 14 du SG3525 est basse, ce qui permet aux mosfets en haut à droite et en bas à gauche de conduire.

Cela implique que la broche n ° 11 du circuit intégré est haute pendant cette instance, ce qui maintient le commutateur BC547 du côté gauche sur ON. Dans cette situation, les choses suivantes se produisent avec la scène BC547 du côté gauche:

1) Le condensateur 10uF se charge via la diode 1N4148 et le mosfet côté bas connecté avec sa borne négative.

2) Cette charge est temporairement stockée à l'intérieur du condensateur et peut être supposée égale à la tension d'alimentation.

3) Désormais, dès que la logique à travers le SG3525 revient avec le cycle d'oscillation suivant, la broche n ° 11 passe au niveau bas, ce qui éteint instantanément le BC547 associé.

4) Avec BC547 éteint, la tension d'alimentation à la cathode du 1N4148 atteint maintenant la grille du mosfet connecté, cependant cette tension est maintenant renforcée avec la tension stockée à l'intérieur du condensateur qui est également presque égale au niveau d'alimentation.

5) Cela se traduit par un effet de doublement et permet une tension 2X élevée à la grille du mosfet concerné.

6) Cette condition déclenche instantanément le mosfet en conduction, ce qui pousse la tension à travers le mosfet du côté inférieur opposé correspondant.

7) Dans cette situation, le condensateur est forcé de se décharger rapidement et le mosfet n'est capable de conduire que tant que la charge stockée de ce condensateur est capable de se maintenir.

Par conséquent, il devient obligatoire de s'assurer que la valeur du condensateur est sélectionnée de telle sorte que le condensateur soit capable de maintenir de manière adéquate la charge pour chaque période ON / OFF des oscillations push pull.

Sinon, le mosfet abandonnera prématurément la conduction, provoquant une sortie RMS relativement plus faible.

Eh bien, l'explication ci-dessus explique en détail comment un bootstrapping fonctionne dans des onduleurs à pont complet et comment cette fonctionnalité cruciale peut être mise en œuvre pour créer un circuit onduleur à pont complet SG3525 efficace.

Maintenant, si vous avez compris comment un SG3525 ordinaire pourrait être transformé en un onduleur à pont en H à part entière, vous voudrez peut-être également étudier comment la même chose peut être mise en œuvre pour d'autres options ordinaires telles que dans les circuits d'onduleur IC 4047 ou IC 555, … .. pensez-y et faites-le nous savoir!

METTRE À JOUR: Si vous trouvez la conception du pont en H ci-dessus trop complexe à mettre en œuvre, vous pouvez essayer alternative beaucoup plus simple

Circuit d'inverseur SG3525 qui peut être configuré avec le réseau de pont complet discuté ci-dessus

L'image suivante montre un exemple de circuit d'onduleur utilisant l'IC SG3525, vous pouvez observer que l'étage mosfet de sortie est manquant dans le diagramme, et que seuls les brochages ouverts de sortie peuvent être vus sous la forme de terminaisons des broches # 11 et # 14.

Les extrémités de ces broches de sortie doivent simplement être connectées à travers les sections indiquées du réseau de pont complet expliqué ci-dessus pour convertir efficacement cette conception SG3525 simple en un circuit onduleur à pont complet SG3525 à part entière ou en un circuit de pont en H mosfet à 4 canaux N.

Commentaires de M. Robin, (qui est l'un des fervents lecteurs de ce blog et un passionné d'électronique):

Salut swagatum
Ok, juste pour vérifier que tout fonctionne, j'ai séparé les deux fets du côté haut des deux fets du côté bas et utilisé le même circuit que:
( https://homemade-circuits.com/2017/03/sg3525-full-bridge-inverter-circuit.html ),
connecter le capuchon négatif à la source mosfet, puis connecter cette jonction à une résistance de 1k et une led à la masse sur chaque fet côté haut.
Quand j'ai allumé le SG3525 sur les deux fets allumé momentanément et l'oscillation normalement par la suite, je pense que cela pourrait être un problème si je connectais cette situation aux fets trafo et low side?
Ensuite, j'ai testé les deux fets côté bas, en connectant une alimentation 12v à une (résistance de 1k et une led) au drain de chaque foet côté bas et en connectant la source à la masse.Les broches 11 et 14 étaient connectées à chaque porte fets côté bas.
Lorsque j'ai commuté le SG3525 sur le côté bas, le fet n'oscillerait pas jusqu'à ce que je mette une résistance de 1k entre la broche (11, 14) et la porte (je ne sais pas pourquoi cela se produit).

Schéma de circuit joint ci-dessous.

Ma réponse:

Merci Robin,

J'apprécie vos efforts, mais cela ne semble pas être le meilleur moyen de vérifier la réponse en sortie du CI ...

Vous pouvez également essayer une méthode simple en connectant des LED individuelles de la broche n ° 11 et de la broche n ° 14 de l'IC à la terre, chaque LED ayant sa propre résistance 1K.

Cela vous permettra rapidement de comprendre la réponse de la sortie IC ... cela peut être fait soit en gardant l'étage du pont complet isolé des deux sorties IC, soit sans l'isoler.

De plus, vous pouvez essayer de connecter des zeners 3V en série entre les broches de sortie IC et les entrées de pont complet respectives ... cela garantira que les faux déclenchements à travers les mosfets sont évités dans la mesure du possible ...

J'espère que cela t'aides

Meilleures salutations...
Butin

De Robin:

Pourriez-vous s'il vous plaît expliquer comment {3V zeners en série entre les broches de sortie IC et les entrées de pont complet respectives ... cela garantira que les faux déclenchements à travers les mosfets sont évités dans la mesure du possible ...

Vive Robin

JE:

Lorsqu'une diode Zener est en série, elle passera la pleine tension une fois que sa valeur spécifiée est dépassée, donc une diode Zener 3V ne conduira pas seulement tant que la marque 3V n'est pas franchie, une fois qu'elle est dépassée, elle autorisera le niveau entier de tension qui a été appliquée à travers
Donc, dans notre cas également, puisque la tension du SG 3525 peut être supposée être au niveau de l'alimentation et supérieure à 3V, rien ne serait bloqué ou restreint et l'ensemble du niveau d'alimentation pourrait atteindre l'étage du pont complet.

Faites-moi savoir comment cela se passe avec votre circuit.

Ajout d'un `` temps mort '' au Mosfet Low Side

Le diagramme suivant montre comment un temps mort pourrait être introduit au niveau du mosfet côté bas de sorte que chaque fois que le transistor BC547 commute provoquant l'activation du mosfet supérieur, le mosfet côté bas concerné est activé après un léger retard (quelques ms), empêchant ainsi toute sorte de tir possible.