Х-Бридге Боотстраппинг

Боотстраппинг је пресудан аспект који ћете пронаћи у свим Х-бридге или фулл бридге мрежама са Н-каналним МОСФЕТ-овима.

То је процес у којем се терминали капије / извора високофреквентних мосфетова пребацују напоном који је најмање 10В већи од његовог одводног напона. Што значи, ако је одводни напон 100В, тада ефективни напон врата / извора мора бити 110В како би се омогућио пуни пренос 100В од одвода до извора високофреквентног МОСФЕТ-а.

Без боотстраппинг објекат Х-мост топологије са идентичним МОСФЕТ-овима једноставно неће радити.

Покушаћемо да разумемо детаље кроз детаљно објашњење.

Мрежа за покретање система постаје неопходна само када су сва 4 уређаја у Х-мосту идентична са својим поларитетом. Обично су то н-канални МОСФЕТ-ови (4-п-канал се никада не користи из очигледних разлога).

Следећа слика приказује стандардну конфигурацију н-канала Х-моста

Главна функција ове МОСФЕТ топологије је пребацивање „оптерећења“ или примарног трансформатора на овом дијаграму, на флип-флоп начин. Значи, да се створи наизменична пусх-пулл струја преко повезаног намотаја трансформатора.

Да би се то применило, дијагонално постављени МОСФЕТ-ови се истовремено УКЉУЧУЈУ / ИСКЉУЧУЈУ. И ово се наизменично премешта за дијагоналне парове. На пример, парови К1 / К4 и К2 / К3 су заједно наизменично УКЉУЧЕНИ / ИСКЉУЧЕНИ. Када је К1 / К4 УКЉУЧЕН, К2 / К3 је ИСКЉУЧЕН и обрнуто.

Горње дејство приморава струју да наизменично мења свој поларитет на повезаном намотају трансформатора. То заузврат доводи до тога да индуковани високи напон на секундару трансформатора такође мења свој поларитет, производећи предвиђени АЦ или наизменични излаз на секундарној страни трансформатора.

Шта су нискострани мосфетови са високе стране

Горњи К1 / К2 називају се високи бочни мосфетови, а доњи К3 / К4 називају се ниски бочни мосфетови.

Доњи бочни мосфет имају референтне каблове (изворне стезаљке) одговарајуће повезане са земаљском линијом. Међутим високофреквентни мосфет немају приступ референтној линији земље директно, већ су повезани са примарним трансформаторима.

Знамо да „изворни“ терминал МОС-а или емитер за БЈТ мора бити повезан на заједничку линију земље (или заједничку референтну линију) како би му се омогућило нормално вођење и пребацивање терета.

У Х мосту, јер високи бочни мосфетови не могу директно приступити заједничком терену, њихово ефикасно УКЉУЧИВАЊЕ нормалним ДЦ (Вгс) вратима постаје немогуће.

Ту настаје проблем и мрежа за покретање постаје кључна.

Зашто је ово проблем?

Сви знамо да БЈТ захтева минимално 0,6 В између базе / емитора да би у потпуности радио. Слично томе, мосфет-у је потребно око 6 до 9 В преко његове капије / извора да би у потпуности радио.

Овде „потпуно“ значи оптималан пренос одвода напона МОСФЕТ-а или напона БЈТ колектора на одговарајуће терминале извора / емитора, као одговор на улазни / базни напон.

У Х-мосту нискофреквентни мосфетови немају проблема са својим преклопним параметрима и они се могу пребацити нормално и оптимално без икаквих посебних склопова.

То је зато што је изворни пин увек на нули или на потенцијалу уземљења, што омогућава да се капија подигне на одређених 12В или 10В изнад извора. Ово задовољава потребне преклопне услове мосфет-а и омогућава му да у потпуности повуче одводни терет до нивоа земље.

Сада, посматрајте високе бочне мосфете. Ако применимо 12В на капију / извор, мосфетс у почетку добро реагује и почиње да проводи одводни напон према стезаљкама извора. Међутим, док се то дешава, због присуства оптерећења (примарни намотај трансформатора) изворни пин почиње да доживљава потенцијал пораста.

Када се овај потенцијал повећа преко 6В, мосфет почиње да се зауставља, јер нема више „простора“ за спровођење, а док изворни потенцијал достигне 8 или 10 В, мосфет једноставно престаје да проводи.

Хајде да то схватимо уз помоћ следећег једноставног примера.

Овде се види оптерећење повезано на извору МОСФЕТ-а, имитирајући Хи-сиде МОСФЕТ стање у Х-мосту.

У овом примеру, ако мерите напон на мотору, утврдићете да је он само 7В, иако је 12В примењено на страни одвода.

То је зато што је 12 - 7 = 5В најмањи минимум врата / извора или В_гсто користи МОСФЕТ за одржавање ОН-а. Пошто је овде мотор од 12В, он се и даље окреће са напајањем од 7В.

Ако претпоставимо да смо користили мотор од 50 В са напајањем од 50 В на одводу и 12 В на капији / извору, могли бисмо да видимо само 7 В на извору, што апсолутно не производи померање на мотору од 50 В.

Међутим, ако применимо око 62В преко капије / извора МОСФЕТ-а. Ово би моментално УКЉУчило МОСФЕТ, а напон његовог извора брзо би почео да расте док не достигне максимални ниво одвода од 50 В. Али чак и при напону извора од 50 В, капија која је 62 В и даље би била 62 - 50 = 12 В виша од извора, омогућавајући потпуну проводност МОСФЕТ-а и мотора.

То имплицира, да би терминали изворних капија у горњем примеру захтевали нешто око 50 + 12 = 62В да би се омогућило пребацивање пуне брзине на мотору од 50В. Јер ово омогућава да се ниво напона на улазу у мосфет-у исправно повиси на наведени ниво од 12В изнад извора .

Зашто Мосфет не гори са тако високим Вгс-ом

То је зато што чим напон на капији (В_гс) се примени, високи напон на страни одвода се тренутно УКЉУЧУЈЕ и он налети на терминал извора поништавајући вишак напона на улазу / извору. Коначно, на капији / извору се приказује само ефективних 12В или 10В.

Што значи, ако је 100В одводни напон, а 110В је примењено на капији / извору, 100В из одвода јури према извору, поништавајући примењени потенцијални улаз / извор 100В, дозвољавајући само плус 10В да управља процедурама. Стога мосфет може безбедно да ради без сагоревања.

Шта је Боотстраппинг

Из горњих одломака схватили смо зашто нам тачно треба око 10В више од напона одвода као Вгс за високе бочне МОСФЕТ-ове у Х-мосту.

Мрежа кола која спроводи горњу процедуру назива се мрежом за покретање у Х-мост кругу.

У стандардном ИЦ управљачком програму Х-моста, боотстраппинг се постиже додавањем диоде и високонапонског кондензатора са капијом / извором високофреквентних мосфетова.

Када је укључен мосфет доње стране (високофреквентни ФЕТ је искључен), ХС клин и прекидачки чвор су уземљени. В_дднапајање преко бајпас кондензатора пуни боотстрап кондензатор кроз боотстрап диоду и отпорник.

Када је ФЕТ доње стране искључен, а горња укључена, ХС пин управљачког програма капије и преклопни чвор се повезују на високонапонску магистралу ХВ, кондензатор боотстрапа празни део сачуваног напона (прикупљеног током пуњења секвенца) до високофреквентног ФЕТ-а кроз ХО и ХС пинове управљачког програма капије, као што је приказано на.

За више информација о томе можете се обратити овом чланку

Имплементација практичног круга

Након што сте темељито научили горњи концепт, можда ћете се и даље збунити у вези са исправним методом примене Х-Бридге кола? Дакле, ево пријавног кола за све вас, са детаљним описом.

Рад горе наведеног дизајна апликације Х-моста може се разумети са следећим тачкама:

Кључни аспект овде је развити напон преко 10уФ тако да постане једнак 'жељеном напону оптерећења' плус напајање 12В на капијама високофреквентних МОСФЕТ-ова, током њихових ОН периода.

Приказана конфигурација извршава ово врло ефикасно.

Замислите да је сат # 1 висок, а сат # 2 низак (јер би требало да се наизменично окрећу).

У овој ситуацији горњи десни МОСФЕТ постаје ИСКЉУЧЕН, док је доњи леви МОСФЕТ укључен.

Кондензатор 10уФ се брзо пуни до + 12В кроз диоду 1Н4148 и доњи одвод / извор МОСФЕТ-а.

У следећем тренутку, чим сат # 1 постане низак, а сат # 2 постане висок, наелектрисање преко левих 10уФ УКЉУЧУЈЕ горњи леви МОСФЕТ који одмах почиње да проводи.

У овој ситуацији његов одводни напон почиње да јури према свом извору, а истовремено напони почињу да се потискују у кондензатор од 10уФ на такав начин да постојећи набој + 12В 'седне' преко овог тренутног потискивања напона са МОСФЕТ терминала.

Ово додавање одводног потенцијала у кондензатор од 10 уФ кроз изворни терминал осигурава да се два потенцијала збрајају и омогућавају тренутни потенцијал на капији / извору МОСФЕТ-а да буде на око + 12В изнад одводног потенцијала.

На пример, ако је одабрани напон одвода 100В, онда се овај 100В гура у 10уФ узрокујући континуирано компензујући потенцијални напон капије који се одржава на +12 мало изнад 100В.

Надам се да вам је ово помогло да разумете основни рад високог бочног носача пртљажника коришћењем дискретне кондензаторске диодне мреже.

Закључак

Из горње дискусије схватамо да је боотстраппинг пресудан за све топологије Х-моста како би се омогућило ефикасно УКЉУЧИВАЊЕ високих бочних МОСФЕТ-ова.

У овом процесу, одговарајући одабрани кондензатор преко капије / емитора високофреквентног мосфет-а се пуни на 12В више од примењеног нивоа одводног напона. Тек када се то догоди, високи бочни мосфетови су у стању да се УКЉУЧЕ и доврше предвиђено потисно пребацивање повезаног терета.