2024-07-12
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Table des matières
1.2. Quatre solutions d'isolation couramment utilisées
2. Isolation du transformateur d'impulsions
2.1. Principe de fonctionnement du transformateur d'impulsions
2.2. Effet de la résistance de purge sur le circuit de commutation
3. Pilote d'isolation optocoupleur
3.1. Principe de pilotage de l'isolation des optocoupleurs
3.2. Analyse de l'alimentation pilotée par isolation optocoupleur
4.1 UCC27200 de TI Il s'agit d'une puce de pilote d'amorçage typique.
4.2. Principe de conduite du boost bootstrap
4.3. Circuit d'entraînement de tube de type P
4.4.1. PMOS constitue la forme d'onde de simulation BUCK
Assurez-vous de regarder la vidéo originale, cette note est juste pour faciliter la révision des connaissances !
Lien vidéo : (Le texte provient du txt dans le lien)
En effet, le potentiel de commande du commutateur peut être à haute tension.
Regardons un tel circuit en pont en H. La tension au point A est incertaine. Si l'interrupteur ci-dessous est activé et qu'il est connecté à la terre, il est de 0 V. Si T1 est activé et connecté au PVCC, il est de 200 V. Si T1, T3 ne sont pas conducteurs et qu'ils sont complètement symétriques, donc je pense que cela coupe la tension en deux, 100 V. Bien sûr, il peut s'agir d'autres valeurs de tension, alors je dois allumer T1. la porte B est-elle flottante également, il faut donc isoler le conducteur.
Isolation du transformateur d'impulsions, isolation par optocoupleur, boost bootstrap et tube de type P, les deux premiers sont de véritables circuits d'isolation et les deux derniers sont deux solutions de contournement.
Nous savons que le transformateur peut isoler tous les potentiels et ne transmettre que la différence de potentiel. L'origine du transformateur d'impulsions est qu'il convient aux hautes fréquences car votre signal de commande d'impulsion est une onde carrée. L'onde carrée d'impulsion contient des hautes fréquences et. ne peut pas utiliser la fréquence industrielle. La forme d'onde du transformateur est également asymétrique, ce qui est différent du transformateur haute fréquence principal d'une alimentation à découpage générale. De plus, les transformateurs d'impulsions ne sont généralement pas disponibles dans le commerce et doivent être personnalisés ou faits maison, et le rapport de transformation est principalement de type abaisseur.
Regardons un tel circuit en pont en H
Il n'y a que des interrupteurs côté haut T1 et T2. Le potentiel de ces deux points étant flottant, ils doivent être isolés et pilotés. Les deux tubes sur le bras de pont du côté basse tension ne sont pas nécessaires. des deux interrupteurs diagonaux 1 et 4. Le signal est un signal de commande. Nous conduisons alternativement en diagonale. Ensuite, O23 représente le signal de commande des deux tubes diagonaux. Ensuite, 1, 4 et 2, 3 sont transformés via un inverseur, ce qui signifie qu'ils. sont des formes de conduction complémentaires et alternatives.
Lorsque T5 est allumé, le courant d'alimentation circule de VCC vers la terre à travers le primaire du transformateur d'impulsions, puis le secondaire du transformateur d'impulsions passe à travers la porte du commutateur piloté. Lorsque T5 est éteint et veut s'éteindre. l'interrupteur, le portail passe par R2. Effectuer la décharge.
Regardons quand la résistance de purge est très grande, 100 kΩ et peut à peine décharger de l'électricité. Nous constatons que la forme d'onde correcte de la tension de sortie devrait être de près de 200 V, mais maintenant elle n'est que de 20 V. Cela signifie que le commutateur ne conduit pas correctement. tous.
Pourquoi ? Parce que notre pilote ne charge pas seulement le circuit parasite du portail. La charge s'allume, se décharge et s'éteint. Si la résistance de décharge dans le lien de décharge est si grande que vous ne pouvez pas décharger l'alimentation, elle ne le sera jamais. éteint, et il n'y aura aucun pilote du tout. Si cela réussit, réduisez la résistance de purge à 1 kΩ. C'est réussi, mais le retard est très important et la décharge est trop lente. réduisez-le à 100Ω, le retard n'est pas mal maintenant, mais ce n'est pas satisfaisant. Après l'avoir réduit à 10Ω, c'est une onde carrée parfaite.
Ensuite, pour améliorer le pilote de transformateur d'impulsions que nous utilisonsstructure de totem Pour piloter le transformateur d'impulsions :
La charge et la décharge sont toutes deux des charges et décharges actives avec un courant important, donc maintenant la forme d'onde de sortie est parfaite, onde carrée de 200 V.
(1) Qu'est-ce que le phénomène flottant du niveau de conduite ?
En prenant le pont en H comme exemple, le niveau du point A est incertain. La conduction de l'interrupteur inférieur est de 0 V et la conduction de l'interrupteur supérieur est égale à 200 V. Donc si j'allume le bras du pont haute tension, ma porte B ne le fera pas. savoir quel potentiel cela devrait donner.
(2) Principe d'isolation du transformateur d'impulsions
Le courant circulant à travers le primaire du transformateur peut transférer de l'énergie au secondaire. Le secondaire du transformateur est connecté entre la grille et la source. Quel que soit le potentiel, je peux toujours charger une tension entre la grille et la source. contrôler la conduction de l'interrupteur.
(3) L’importance de l’entraînement des totems
Si nous n'utilisons pas de pilote de mât totémique et que la résistance de décharge du portail est très grande, il n'y aura pas de commande fiable du tout. La simple réduction de la résistance de décharge entraînera une consommation d'énergie importante, nous devrions donc utiliser le totem pour le moment. Pilote de pôle. C'est-à-dire qu'il s'agisse de charge ou de décharge, un interrupteur est utilisé pour compléter le courant de charge de la porte, et le courant de décharge est entraîné par un courant important à l'aide d'un totem et constitue alors une onde carrée parfaite. .
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Sur la figure, VCC_T1 et GND_T1 représentent l'alimentation qui alimente le secondaire d'un optocoupleur. L'alimentation indépendante n'a rien à voir avec l'alimentation du primaire de l'optocoupleur. Ces deux GND ne sont pas la même masse.
Combien de sources d'isolation sont nécessaires pour piloter un pont en H :
Regardez d'abord Circuit de commande et alimentation d'entraînement du commutateur côté bas VDD C'est-à-dire que l'alimentation électrique du signal de commande est fournie au commutateur côté bas en commun avec le circuit principal. Commutateur côté haut VCC_T1 Il y a deux optocoupleurs du côté haut qui doivent alimenter VCC_T1, GND_T1, VCC_T2, GND_T2.
Nous ne pouvons pas utiliser autant d'alimentations ici. Le côté bas peut être isolé sans isolation. Les alimentations de commutation côté haut VCC_T1, VCC_T2, GND_T1 et GND_T2 sont complètement indépendantes.
Utilisez deux voltmètres pour voir la différence de tension entre la masse de l'alimentation isolée et la masse de mon circuit :
Simulez le circuit. Il s'agit du pont inverseur. L'onde carrée obtenue par le pont en H est visible sur son front montant.La partie montante du courant n'est pas parfaite. Pourquoi ? Parce que nous n'utilisons pas de totems ici. Ce pilote veut allumer la porte VCC. Il traverse la résistance puis vers la porte, donc il ne s'allume pas rapidement mais. s'éteint rapidement car l'arrêt est direct. Il s'agit d'un circuit fort-zéro-faible qui est éteint de cette manière.
Si un bon effet de conduite est obtenu, nous ajouterons un pilote de totem au dernier étage de l'optocoupleur. Regardons le signal de tension de contrôle. Notre signal de contrôle n'est que de 10 V, mais la différence de tension entre chaque masse, c'est-à-dire la masse de l'alimentation isolée, et le GND de toute ma carte est de 200 V. La différence de tension fluctue également. C'est pourquoi l'isolation de mon optocoupleur nécessite une alimentation isolée.
L'essence du lecteur optocoupleur La lumière est uniquement responsable de l'isolation des signaux, de la transmission des signaux, de la fourniture d'énergie de conduite et de l'utilisation d'alimentations isolées, mais en réalité, nous utilisons toujours des transformateurs pour les obtenir du secteur, ce qui est l'essence même de l'isolation des optocoupleurs. Vous devez toujours utiliser un transformateur de puissance séparé.
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Étant donné que le condensateur d'amorçage doit être chargé fréquemment, il ne s'agit pas d'une véritable batterie, il ne convient donc que dans les situations dans lesquelles les commutateurs côté haut et côté bas sont activés en alternance.
Une diode de récupération rapide est intégrée à l'intérieur, qui est utilisée pour contrôler les bras de pont supérieur et inférieur T1 et T2 d'un demi-pont. L'interrupteur côté bas doit être activé en premier. Lorsque T2 est allumé, l'alimentation 12 V se charge. le condensateur boost bootstrap C à 12V à travers la diode Ensuite, T2 est déconnecté,Il doit être déconnecté T2 avant de vouloir que T1 soit connecté.。
Une fois T2 déconnecté, le potentiel du condensateur n'est pas connecté à la terre mais à LOAD. La puissance 12 V de ce condensateur alimentera le module DRIVE HI côté haut pour piloter T1. pour l'interrupteur côté haut. Alors, quelle est la tension à ce stade ? Peu importe ce qu'elle est, lorsqu'elle est connectée à la charge, elle augmentera la tension de la source de 12 V et fournira ensuite de l'énergie.。
Il s'agit d'un circuit abaisseur donc son maximum est de 20 V.Mais la tension source VF1 de ce tube NMOS est flottante. Lorsque l'interrupteur est allumé, il est connecté à 20 V. Lorsque la diode est allumée, elle est connectée à la masse, qui est donc proche de 0 V. bien que sa tension ne soit pas élevéeMais comme la grille flottante de la tension source est encore difficile à contrôler À l'heure actuelle, nous pouvons utiliser PMOS au lieu de NMOS comme tube de commutation
Donc à ce moment, pour le PMOS, sa tension source est fixée à 20 V. Lorsque ma tension de grille est de 20 V, elle est inférieure à 20 V. Une fois la tension de seuil suffisante, elle est également activée. un interrupteur en T1.circuit inverseur c'est d'accordLaissez notre signal de commande n'avoir pas besoin de basculer entre 0 V et 20 V. Il peut atteindre cette tension de sortie de 0 V et 20 V en utilisant un niveau TTL
Le niveau de VF1 est de 19,8 et proche de 20 V lorsque l'interrupteur flottant est allumé.
Lorsque SD1 est allumé, il fait -256 mV. Pourquoi ? Lorsque la diode est conductrice, c'est 0 V. La chute de tension aux bornes du tube conducteur de la diode est donc une valeur de tension légèrement négative.
Le signal de commande est de 5 V, niveau TTL 5 V, tension de sortie du cycle de service 50 %, cycle de service 50 %, tension de sortie du circuit Buck 20 V 10 V, conforme à la valeur théorique.
La tension de commande de grille flotte entre 0V et 20V car j'ai utilisé un onduleur qui est un circuit Buck en PMOS. Pour les circuits en pont, le PMOS peut également être utilisé pour les circuits en pont avec une tension totale inférieure à 200 V. Nous pouvons également utiliser des tubes de type P au lieu de tubes de type N pour piloter
Lors du remplacement du côté haut par du PMOS, nous devons prêter une attention particulière aux valeurs de tension de tenue des interrupteurs T5 et T6 qui forment l'onduleur. Vous devez également respecter le niveau de tension PVCC.
(1) Principe du bootstrap boost drive
Pour le circuit en demi-pont, si j'allume d'abord le bras de pont basse tension, je peux laisser l'alimentation 12 V charger le condensateur boost bootstrap C. Ensuite, lorsque T2 est déconnecté, le niveau de puissance 12 V chargé sur C sera automatiquement flotter vers le haut.En bref, c'est une alimentation 12V qui est utilisée pour alimenter le module d'alimentation du bras de pont haute tension. C'est le principe de conduite du bootstrap boost.
(2) Principe d'entraînement du tube de type P
Même pour les circuits à basse tension, tels que les circuits Buck, la tension source VF1 du commutateur est flottante, il nous est donc difficile de donner à la grille un potentiel approprié à piloter. Dans ce cas, nous pouvons utiliser du PMOS au lieu du NMOS. La source du PMOS est ici. Son potentiel est fixé à 20 V. Nous utilisons un inverseur pour générer un signal de contrôle 0 V et 20 V afin d'obtenir un contrôle d'activation et de désactivation fiable du PMOS. NMOS.
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