Catatan Pelajaran Video-Driver Isolasi

Hal ini karena potensi kendali saklar mungkin bertegangan tinggi
Mari kita lihat rangkaian jembatan H. Tegangan di titik A tidak menentu. Jika saklar di bawah ini dihidupkan dan dihubungkan ke ground, tegangannya adalah 0V. Jika T1 dihidupkan dan dihubungkan ke PVCC, maka tegangannya adalah 200V Jika T1, T3 tidak mengalir, dan benar-benar simetris, jadi menurut saya ini membagi dua tegangan, 100V. Tentu saja, mungkin nilai tegangan lain, maka saya perlu menyalakan T1 gerbang B jadi? Itu juga mengambang, jadi kita perlu mengisolasi pengemudinya.

1.2.Empat solusi isolasi yang umum digunakan

Isolasi trafo pulsa, isolasi optocoupler, bootstrap boost, dan tabung tipe P, dua yang pertama adalah sirkuit isolasi asli dan dua yang terakhir adalah dua solusi.

2. Isolasi trafo pulsa

Kita tahu bahwa trafo dapat mengisolasi semua potensial dan hanya mengirimkan beda potensial ke dirinya sendiri.Asal usul trafo pulsa adalah cocok untuk frekuensi tinggi karena sinyal kontrol pulsa Anda adalah gelombang persegi tidak dapat menggunakan frekuensi daya. Bentuk gelombang transformator juga asimetris, yang berbeda dari transformator frekuensi tinggi utama pada catu daya switching umum. Selain itu, trafo pulsa umumnya tidak tersedia dan perlu disesuaikan atau dibuat sendiri, dan rasio putaran sebagian besar bertipe step-down.

Mari kita lihat rangkaian H-bridge

Hanya ada sakelar sisi tinggi T1 dan T2. Karena potensi kedua titik ini mengambang, maka keduanya perlu diisolasi dan digerakkan. Kedua tabung pada lengan jembatan di sisi tegangan rendah tidak diperlukan dari dua saklar diagonal 1 dan 4. Sinyalnya adalah sinyal kontrol, kita lakukan secara diagonal secara bergantian. Kemudian O23 mewakili sinyal kontrol dari dua tabung diagonal merupakan bentuk konduksi yang saling melengkapi dan bergantian

2.1 Prinsip kerja trafo pulsa

Saat T5 dihidupkan, arus catu daya mengalir dari VCC ke ground melalui primer trafo pulsa, kemudian sekunder trafo pulsa mengalir melalui gerbang sakelar yang digerakkan saklar, gerbang melewati R2.

2.2. Pengaruh resistor pemeras pada rangkaian switching

Mari kita lihat ketika resistor pemeras sangat besar 100kΩ dan hampir tidak dapat mengeluarkan listrik. Kita menemukan bahwa bentuk gelombang yang benar dari tegangan keluaran seharusnya hampir 200V gelombang persegi tetapi sekarang hanya 20V. Ini berarti saklar tidak bekerja dengan benar semua.
Mengapa? Karena driver kami tidak hanya mengisi daya sirkuit parasit gerbang, tetapi pengisian daya juga menghidupkan, mengosongkan, dan mematikan dimatikan, dan tidak akan ada driver sama sekali. Jika berhasil, kurangi resistor pemeras menjadi 1kΩ. Berhasil, tetapi penundaannya sangat besar. Penundaan peralihan serius dan pelepasannya terlalu lambat kurangi menjadi 100Ω, penundaannya lumayan sekarang, tapi tidak memuaskan. Setelah dikurangi menjadi 10Ω, hasilnya adalah gelombang persegi sempurna.

Kemudian untuk memperbaiki driver trafo pulsa kami gunakanstruktur tiang totem Untuk menggerakkan trafo pulsa:

Baik pengisian maupun pengosongan adalah pengisian dan pengosongan aktif dengan arus besar, jadi sekarang bentuk gelombang keluarannya sempurna, gelombang persegi 200V.

2.3 Ringkasan pelajaran ini

(1) Apa yang dimaksud dengan fenomena floating level mengemudi?

Mengambil contoh jembatan-H, level titik A tidak pasti. Konduksi sakelar bawah adalah 0V dan konduksi sakelar atas sama dengan 200V. Jadi jika saya menyalakan lengan jembatan tegangan tinggi, gerbang B saya tidak tahu potensi apa yang harus diberikannya.

(2) Prinsip isolasi transformator pulsa

Arus yang mengalir melalui primer transformator dapat mentransfer energi ke sekunder transformator yang dihubungkan antara gerbang dan sumber. Tidak peduli berapapun potensialnya, saya selalu dapat memuat tegangan antara gerbang dan sumber mengontrol konduksi saklar.

(3) Pentingnya penggerak tiang totem

Jika kita tidak menggunakan penggerak tiang totem dan resistansi pelepasan gerbang sangat besar, maka tidak akan ada penggerak yang dapat diandalkan sama sekali. Mengurangi resistansi pelepasan saja akan membawa banyak konsumsi daya, jadi saat ini kita harus menggunakan totem Dengan kata lain, apakah itu pengisian atau pengosongan, saklar digunakan untuk melengkapi arus pengisian gerbang, dan arus pengosongan digerakkan oleh arus besar menggunakan tiang totem dan kemudian merupakan gelombang persegi sempurna. .

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3. Penggerak isolasi optokopler

Pengemudi terisolasi (2) - Pelatihan online manajemen daya - Pelatihan kursus video resmi Texas Instruments (TI) (21ic.com)

3.1. Prinsip penggerak isolasi optokopel

Pada gambar, VCC_T1 dan GND_T1 mewakili catu daya yang menyuplai daya ke sekunder optokopler. Catu daya independen tidak ada hubungannya dengan catu daya primer optokopler.

Berapa banyak sumber isolasi yang diperlukan untuk menggerakkan jembatan-H:

Pertama lihat Sirkuit kontrol dan catu daya penggerak sakelar sisi rendah VDD Artinya, catu daya untuk sinyal kontrol disuplai ke saklar sisi rendah yang sama dengan rangkaian utama. Sakelar sisi tinggi VCC_T1 Ada dua optocoupler di sisi tinggi yang perlu memberi daya pada VCC_T1, GND_T1 VCC_T2, GND_T2.

3.2.Analisis catu daya yang digerakkan oleh isolasi optocoupler

Kami tidak dapat menarik begitu banyak pasokan listrik di sini. Sisi rendah dapat diisolasi tanpa isolasi. Catu daya penggerak switching sisi tinggi VCC_T1, VCC_T2, GND_T1, dan GND_T2 sepenuhnya independen.

Gunakan dua voltmeter untuk melihat perbedaan tegangan antara ground catu daya terisolasi dan ground sirkuit saya:

Simulasikan rangkaiannya. Ini adalah jembatan inverter. Gelombang persegi yang diperoleh jembatan H dapat dilihat pada tepi naiknya.Bagian naik arusnya kurang sempurna. Kenapa? Karena disini kita tidak menggunakan tiang totem. Driver ini mau nyalain gate VCC. Mengalir lewat resistor lalu ke gate, jadi gak cepat nyala mati dengan cepat karena mematikannya langsung. Ini adalah rangkaian kuat-nol-lemah-satu yang dimatikan dengan cara ini.
Jika efek mengemudi yang baik tercapai, kami akan menambahkan driver tiang totem pada tahap terakhir optocoupler. Mari kita lihat sinyal tegangan kontrol. Sinyal kontrol hanya 10V, tetapi perbedaan tegangan antara setiap ground, yaitu ground dari catu daya yang terisolasi, dan GND seluruh papan saya adalah 200V Inilah sebabnya mengapa isolasi optokopler saya memerlukan catu daya yang terisolasi.

3.3.Ringkasan pelajaran ini

Inti dari penggerak optokopler Cahaya hanya bertanggung jawab untuk mengisolasi sinyal, mentransmisikan sinyal, menyediakan energi penggerak, dan menggunakan catu daya terisolasi. Saya telah menggambar baterai pada gambar, namun kenyataannya kami masih menggunakan trafo untuk mendapatkannya dari listrik, yang merupakan inti dari isolasi optocoupler. Anda tetap harus menggunakan trafo daya terpisah.

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4. Penggerak penguat bootstrap

Pengemudi terisolasi (3) - Pelatihan online manajemen daya - Pelatihan kursus video resmi Texas Instruments (TI) (21ic.com)

Karena kapasitor bootstrap harus diisi dayanya dari waktu ke waktu, ini bukanlah baterai sungguhan, sehingga hanya cocok untuk situasi di mana sakelar sisi tinggi dan sisi rendah dihidupkan secara bergantian.

4.1. UCC27200 TI Ini adalah chip driver boost bootstrap yang khas

Dioda pemulihan cepat terintegrasi di dalamnya, yang digunakan untuk mengontrol lengan jembatan atas dan bawah T1 dan T2 dari setengah jembatan bootstrap meningkatkan kapasitor C menjadi 12V melalui dioda. Kemudian T2 diputus,T2 harus terputus sebelum Anda ingin T1 terhubung.。

4.2. Prinsip penggerak bootstrap meningkatkan

Setelah T2 diputus, potensial kapasitor tidak dihubungkan ke ground melainkan ke LOAD. Daya 12V kapasitor ini akan menyuplai daya ke modul high-side DRIVE HI untuk menggerakkan T1 untuk saklar sisi tinggi. Jadi berapa tegangan pada titik ini? Tidak peduli apa itu, ketika dihubungkan ke beban, tegangan sumber akan meningkat sebesar 12V dan kemudian menyuplai daya.。

4.3. Rangkaian penggerak tabung tipe P

Pengemudi terisolasi (3) - Pelatihan online manajemen daya - Pelatihan kursus video resmi Texas Instruments (TI) (21ic.com)

4.4 Mengambil rangkaian Buck sebagai contoh, PMOS digunakan sebagai tabung saklar sisi tinggi.

Ini adalah rangkaian step-down sehingga maksimumnya adalah 20V.Tetapi tegangan sumber VF1 tabung NMOS ini mengambang. Ketika saklar dihidupkan, dihubungkan ke 20V. Tegangan ini adalah 20V. Ketika dioda dihidupkan, dihubungkan ke ground, yang mendekati 0V meskipun tegangannya tidak tinggiNamun karena sumber tegangan floating gate masih sulit dikendalikan Saat ini kita dapat menggunakan PMOS dan bukan NMOS sebagai tabung switching

Jadi saat ini untuk PMOS tegangan sumbernya tetap 20V. Kalau tegangan gerbang saya 20V, dimatikan dan lebih rendah dari 20V beralih. Terbuat dari T1rangkaian inverter ini tidak apa-apaBiarkan sinyal kontrol kita tidak perlu beralih antara 0V dan 20V Ini dapat mencapai tegangan keluaran 0V dan 20V menggunakan level TTL

4.4.1. PMOS merupakan bentuk gelombang simulasi BUCK

Level VF1 adalah 19,8 dan mendekati 20V ketika floating switch dihidupkan.

Saat SD1 dihidupkan, suhunya -256mV. Ketika dioda berjalan, ini adalah 0V. Penurunan tegangan pada tabung penghantar dioda sehingga tegangan ini merupakan nilai tegangan yang sedikit negatif.

Sinyal kontrol adalah 5V TTL level 5V, tegangan keluaran siklus kerja 50%, siklus kerja 50%, tegangan keluaran rangkaian Buck 20V 10V, sesuai dengan nilai teoritis

Tegangan kontrol gerbang mengambang antara 0V dan 20V karena saya menggunakan inverter yang merupakan rangkaian Buck yang terbuat dari PMOS. Untuk rangkaian jembatan, PMOS juga dapat digunakan. Untuk rangkaian jembatan dengan tegangan total di bawah 200V, Kita juga bisa menggunakan tabung tipe P sebagai pengganti tabung tipe N untuk mengemudi

Saat mengganti sisi tinggi dengan PMOS, kita harus memberikan perhatian khusus pada nilai tegangan ketahanan sakelar T5 dan T6 yang membentuk inverter. Anda juga harus memenuhi level tegangan PVCC.

4.5.Ringkasan pelajaran ini

(1) Prinsip penggerak bootstrap boost

Untuk rangkaian setengah jembatan, jika saya menyalakan lengan jembatan tegangan rendah terlebih dahulu, saya membiarkan catu daya 12V mengisi kapasitor penguat bootstrap C. Kemudian ketika T2 diputus, level daya 12V yang dibebankan pada C akan otomatis Singkatnya, catu daya 12V digunakan untuk memberi daya pada modul daya lengan jembatan tegangan tinggi.
(2) Prinsip penggerak tabung tipe-P

Bahkan untuk rangkaian dengan tegangan rendah, seperti rangkaian Buck, sumber tegangan VF1 dari saklar mengambang, sehingga sulit bagi kita untuk memberikan gerbang potensi yang sesuai untuk dikendarai. Sumber PMOS ada di sini. Potensinya ditetapkan pada 20V. Kami menggunakan inverter untuk menghasilkan sinyal kontrol 0V dan 20V untuk mencapai kontrol nyala dan mati PMOS yang andal NMOS.

Berbagi teknologi

Catatan Pelajaran Drive-Video Isolasi

1. Alasan isolasi