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2024-07-12
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Índice
1.2. Quatro soluções de isolamento comumente usadas
2. Isolamento do transformador de pulso
2.1. Princípio de funcionamento do transformador de pulso
2.2. Efeito do resistor de sangria no circuito de comutação
3. Driver de isolamento do optoacoplador
3.1. Princípio de condução do isolamento do optoacoplador
3.2. Análise da fonte de alimentação acionada por isolamento de optoacoplador
4. Driver de reforço de bootstrap
4.1 UCC27200 da TI Este é um típico chip de driver de bootstrap.
4.2.Princípio de condução do impulso Bootstrap
4.3. Circuito de acionamento de tubo tipo P.
4.4. Tomando o circuito Buck como exemplo, o PMOS é usado como tubo de comutação do lado alto.
4.4.1 PMOS constitui forma de onda de simulação BUCK.
Não deixe de assistir ao vídeo original, esta nota é apenas para comodidade de revisão de conhecimento!
Link do vídeo: (O texto vem do txt do link)
Isso ocorre porque o potencial de controle da chave pode ser de alta tensão
Vejamos esse circuito de ponte H. A tensão no ponto A é incerta. Se a chave abaixo estiver ligada e conectada ao terra, será 0V. Se T1 estiver ligado e conectado ao PVCC, será 200V. Se T1, T3 não estiver conduzindo e for completamente simétrico, então acho que isso divide a tensão, 100V. Claro, podem ser outros valores de tensão, então preciso ligar T1. portão B também está flutuando, então precisamos isolar o driver.
Isolamento do transformador de pulso, isolamento do optoacoplador, reforço de bootstrap e tubo tipo P, os dois primeiros são circuitos de isolamento genuínos e os dois últimos são duas soluções alternativas.
Sabemos que o transformador pode isolar todos os potenciais e transmitir apenas a diferença de potencial para si mesmo. A origem do transformador de pulso é que ele é adequado para altas frequências porque seu sinal de controle de pulso é uma onda quadrada. não pode usar a frequência de energia. A forma de onda do transformador também é assimétrica, o que é diferente do transformador principal de alta frequência de uma fonte de alimentação de comutação geral. Além disso, os transformadores de pulso geralmente não estão disponíveis no mercado e precisam ser personalizados ou feitos em casa, e a relação de espiras é principalmente do tipo redutora.
Vejamos um circuito de ponte H
Existem apenas interruptores do lado de alta T1 e T2 Como o potencial desses dois pontos é flutuante, eles precisam ser isolados e acionados. Os dois tubos no braço da ponte do lado de baixa tensão não são necessários. dos dois interruptores diagonais 1 e 4. O sinal é um sinal de controle que conduzimos diagonalmente alternadamente. Então O23 representa o sinal de controle dos dois tubos diagonais. Então 1, 4 e 2, 3 são transformados através de um inversor. são formas complementares e alternativas de condução.
Quando T5 é ligado, a corrente da fonte de alimentação flui do VCC para o terra através do primário do transformador de pulso. Em seguida, o secundário do transformador de pulso flui através da porta da chave acionada. o interruptor, o portão passa por R2.
Vejamos quando o resistor de purga é muito grande, 100kΩ, e dificilmente consegue descarregar eletricidade. Descobrimos que a forma de onda correta da tensão de saída deveria ser de quase 200V de onda quadrada, mas agora é de apenas 20V. todos.
Por quê? Porque nosso driver não está apenas carregando o circuito parasita do portão. Carregar está ligando, descarregando e desligando. Se o resistor de descarga no link de descarga for tão grande que você não consiga descarregar a energia, na verdade nunca será. desligado e não haverá nenhum driver. Se for bem-sucedido, reduza o resistor de sangria para 1kΩ. Foi bem-sucedido, mas o atraso de comutação é sério e a descarga é muito lenta. reduza para 100Ω, o atraso não é ruim agora, mas não é satisfatório. Depois de reduzi-lo para 10Ω, é uma onda quadrada perfeita.
Então, para melhorar o driver do transformador de pulso, usamosestrutura de totem Para acionar o transformador de pulso:
Tanto o carregamento quanto o descarregamento são carregamento e descarregamento ativos com uma grande corrente, então agora a forma de onda de saída é perfeita, onda quadrada de 200V.
(1) Qual é o fenômeno flutuante do nível de direção?
Tomando a ponte H como exemplo, o nível do ponto A é incerto. A condução do interruptor inferior é 0V e a condução do interruptor superior é igual a 200V. Portanto, se eu ligar o braço da ponte de alta tensão, meu portão B não ligará. saber qual o potencial que deve dar.
(2) Princípio do isolamento do transformador de pulso
A corrente que flui através do primário do transformador pode transferir energia para o secundário. O secundário do transformador está conectado entre a porta e a fonte. Não importa qual seja o potencial, sempre posso carregar uma tensão entre a porta e a fonte. controlar a condução do interruptor.
(3) O significado da movimentação do totem
Se não usarmos o driver totem e a resistência de descarga do portão for muito grande, não haverá nenhum drive confiável. Simplesmente reduzir a resistência de descarga trará muito consumo de energia, então neste momento devemos usar o totem. driver de pólo. Ou seja, seja carregando ou descarregando, um interruptor é usado para completar a corrente de carga do portão, e a corrente de descarga é acionada por uma grande corrente usando um totem e então é uma onda quadrada perfeita. .
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Na figura, VCC_T1 e GND_T1 representam a fonte de alimentação que fornece energia ao secundário de um optoacoplador. A fonte de alimentação independente não tem nada a ver com a fonte de alimentação do primário do optoacoplador. Esses dois GNDs não são o mesmo aterramento.
Quantas fontes de isolamento são necessárias para acionar uma ponte H:
Primeiro olhe para Circuito de controle e fonte de alimentação de acionamento do interruptor do lado inferior VDD Ou seja, a fonte de alimentação do sinal de controle é fornecida à chave do lado inferior em comum com o circuito principal. Chave do lado alto VCC_T1 Existem dois optoacopladores no lado alto que precisam alimentar VCC_T1, GND_T1, VCC_T2, GND_T2.
Não podemos atrair tantas fontes de alimentação aqui. O lado inferior pode ser isolado sem isolamento. A fonte de alimentação da unidade de comutação VCC_T1, VCC_T2, GND_T1 e GND_T2 são completamente independentes.
Use dois voltímetros para ver a diferença de tensão entre o terra da fonte de alimentação isolada e o terra do meu circuito:
Simule o circuito. Esta é a ponte inversora. A onda quadrada obtida pela ponte H pode ser vista em sua borda ascendente.A parte ascendente da corrente não é perfeita. Por que? Porque não usamos totens aqui, este driver quer ligar o portão VCC. Ele flui através do resistor e depois para o portão, então ele não liga rapidamente. desliga rapidamente porque o desligamento é direto. Este é um circuito forte-zero-fraco que é desligado desta forma.
Se um bom efeito de condução for alcançado, adicionaremos um driver totem no último estágio do optoacoplador. Vejamos o sinal de tensão de controle. Nosso sinal de controle é de apenas 10V, mas a diferença de tensão entre cada terra, ou seja, o terra da fonte de alimentação isolada, e o GND de toda a minha placa é de 200V. É por isso que o isolamento do meu optoacoplador requer uma fonte de alimentação isolada.
A essência do acionamento do acoplador óptico A luz é responsável apenas por isolar sinais, transmitir sinais, fornecer energia de acionamento e usar fontes de alimentação isoladas. Desenhei baterias na imagem, mas na realidade ainda usamos transformadores para obtê-los da rede elétrica, que é a essência do isolamento do optoacoplador. Você ainda precisa usar um transformador de potência separado.
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Como o capacitor de bootstrap deve ser carregado com frequência, não é uma bateria real, por isso é adequado apenas para situações em que os interruptores do lado alto e do lado baixo são ligados alternadamente.
Um diodo de recuperação rápida está integrado no interior, que é usado para controlar os braços da ponte superior e inferior T1 e T2 de uma meia ponte. O interruptor do lado inferior deve ser ligado primeiro. Quando T2 é ligado, a fonte de alimentação de 12V é carregada. o capacitor de reforço de bootstrap C para 12V através do diodo. Então, T2 é desconectado,Ele deve estar desconectado do T2 antes de você desejar que o T1 seja conectado.。
Depois que T2 é desconectado, o potencial do capacitor não é conectado ao terra, mas ao LOAD. A alimentação de 12 V deste capacitor fornecerá energia ao módulo DRIVE HI do lado alto para o acionamento T1. para o interruptor do lado alto. Então, qual é a tensão neste ponto? Não importa qual seja, quando estiver conectado à carga, aumentará a tensão da fonte em 12V e então fornecerá energia.。
Este é um circuito redutor, portanto seu máximo é 20V.Mas a tensão da fonte VF1 deste tubo NMOS está flutuando quando a chave é ligada, ela está conectada a 20V. Quando o diodo está ligado, ele está conectado ao terra, que está próximo de 0V. embora sua tensão não seja altaMas porque a porta flutuante da tensão da fonte ainda é difícil de controlar Neste momento podemos usar PMOS em vez de NMOS como tubo de comutação
Então, neste momento, para o PMOS, sua tensão de fonte é fixada em 20V. Quando a tensão do meu portão é de 20V, ela é inferior a 20V. Depois que a tensão limite é suficiente, também podemos adicioná-la. um interruptor. Feito de T1.circuito inversor esta certoDeixe nosso sinal de controle não precisar alternar entre 0V e 20V Pode atingir esta tensão de saída de 0V e 20V usando um nível TTL
O nível de VF1 é 19,8 e próximo de 20V quando a chave flutuante está ligada.
Quando SD1 está ligado, é -256mV. Por quê? Quando o diodo está conduzindo, isso é 0V. A queda de tensão no tubo condutor do diodo é então um valor de tensão ligeiramente negativo.
O sinal de controle é 5V nível TTL 5V, tensão de saída do ciclo de trabalho de 50%, ciclo de trabalho de 50%, tensão de saída do circuito Buck de 20V 10V, consistente com o valor teórico
A tensão de controle do portão flutua entre 0V e 20V porque usei um inversor que é um circuito Buck feito de PMOS. Para circuitos em ponte, o PMOS também pode ser usado. Para circuitos em ponte com tensão total inferior a 200V, Também podemos usar tubos do tipo P em vez de tubos do tipo N para acionar
Ao substituir o lado alto por PMOS, devemos ter atenção especial aos valores de tensão suportável das chaves T5 e T6 que formam o inversor. Você também deve atender ao nível de tensão PVCC.
(1) Princípio do impulso de inicialização
Para o circuito de meia ponte, se eu ligar primeiro o braço da ponte de baixa tensão, posso deixar a fonte de alimentação de 12 V carregar o capacitor de reforço de bootstrap C. Então, quando T2 for desconectado, o nível da energia de 12 V carregada em C será automaticamente flutuar para cima. Em suma, é uma fonte de alimentação de 12 V é usada para alimentar o módulo de potência do braço da ponte de alta tensão. Este é o princípio de acionamento do bootstrap.
(2) Princípio de acionamento do tubo tipo P
Mesmo para circuitos com baixa tensão, como circuitos Buck, a tensão da fonte VF1 da chave é flutuante, por isso é difícil dar à porta um potencial adequado para acionar. Nesse caso, podemos usar PMOS em vez de NMOS. A fonte do PMOS está aqui. Seu potencial é fixado em 20V. Usamos um inversor para gerar um sinal de controle de 0V e 20V para obter controle confiável de ativação e desativação do PMOS. NMOS.
Ele se dedica à pesquisa de tecnologia há mais de 30 anos e é proficiente em diversas linguagens como java, linux, javascript, php, css, etc. estação de documentação do desenvolvedor para compartilhar alguns problemas no desenvolvimento de tecnologia para referência futura.
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