Controlador de aislamiento: notas de la lección en vídeo

Esto se debe a que el potencial de control del interruptor puede ser de alto voltaje.
Veamos un circuito de puente H. El voltaje en el punto A es incierto. Si el interruptor de abajo está encendido y está conectado a tierra, es 0 V. Si T1 está encendido y conectado a PVCC, es 200 V. Si T1, T3 no conduce y es completamente simétrico, creo que esto divide el voltaje, 100 V. Por supuesto, pueden ser otros valores de voltaje, entonces necesito encender T1. ¿Qué voltios debe tener el potencial de control? ¿La puerta B también es flotante, por lo que necesitamos aislar al conductor?

1.2. Cuatro soluciones de aislamiento comúnmente utilizadas.

Aislamiento de transformador de pulso, aislamiento de optoacoplador, refuerzo de arranque y tubo tipo P, los dos primeros son circuitos de aislamiento genuinos y los dos últimos son dos soluciones.

2. Aislamiento del transformador de impulsos

Sabemos que el transformador puede aislar todos los potenciales y solo transmitirse la diferencia de potencial. El origen del transformador de pulso es que es adecuado para altas frecuencias porque su señal de control de pulso es una onda cuadrada. La onda cuadrada de pulso contiene altas frecuencias. no puede utilizar la frecuencia de alimentación. La forma de onda del transformador también es asimétrica, lo que es diferente del transformador principal de alta frecuencia de una fuente de alimentación conmutada general. Además, los transformadores de impulsos generalmente no están disponibles en el mercado y deben personalizarse o fabricarse en casa, y la relación de vueltas es en su mayoría de tipo reductor.

Veamos un circuito de puente H de este tipo.

Solo hay interruptores del lado alto T1 y T2. Dado que el potencial de estos dos puntos es flotante, es necesario aislarlos y accionarlos. Los dos tubos en el brazo del puente del lado de bajo voltaje no son necesarios. de los dos interruptores diagonales 1 y 4. La señal es una señal de control. Conducimos en diagonal alternativamente. Luego O23 representa la señal de control de los dos tubos diagonales. Luego, 1, 4 y 2, 3 se transforman a través de un inversor, lo que significa que. Son formas de conducción complementarias y alternas.

2.1. Principio de funcionamiento del transformador de impulsos.

Cuando T5 está encendido, la corriente de la fuente de alimentación fluye desde VCC a tierra a través del primario del transformador de pulso. Luego, el secundario del transformador de pulso fluye a través de la puerta del interruptor accionado cuando T5 está apagado y quiere apagarse. el interruptor, la puerta pasa por R2. Realizar la descarga.

2.2. Efecto de la resistencia de purga en el circuito de conmutación.

Miremos cuando la resistencia de purga es muy grande de 100 kΩ y apenas puede descargar electricidad. Encontramos que la forma de onda correcta del voltaje de salida debería ser de casi 200 V de onda cuadrada, pero ahora es de solo 20 V. Esto significa que el interruptor no conduce correctamente. todo.
¿Por qué? Porque nuestro controlador no solo está cargando el circuito parásito de la puerta. La carga se enciende, se descarga y se apaga. Si la resistencia de descarga en el enlace de descarga es tan grande que no se puede descargar la energía, en realidad nunca lo será. apagado y no habrá ningún controlador. Si tiene éxito, reduzca la resistencia de purga a 1kΩ. Tiene éxito, pero el retraso es muy grande y la descarga es demasiado lenta. redúzcalo a 100 Ω, el retraso no es malo ahora, pero no es satisfactorio. Después de reducirlo a 10 Ω, es una onda cuadrada perfecta.

Luego, para mejorar el controlador del transformador de pulsos utilizamosestructura del tótem Para accionar el transformador de impulsos:

Tanto la carga como la descarga son cargas y descargas activas con una gran corriente, por lo que ahora la forma de onda de salida es perfecta, onda cuadrada de 200 V.

2.3. Resumen de esta lección

(1) ¿Qué es el fenómeno flotante del nivel de conducción?

Tomando el puente H como ejemplo, el nivel del punto A es incierto. La conducción del interruptor inferior es 0 V y la conducción del interruptor superior es igual a 200 V. Entonces, si enciendo el brazo del puente de alto voltaje, mi puerta B no funcionará. saber qué potencial debería dar.

(2) Principio de aislamiento del transformador de impulsos.

La corriente que fluye a través del primario del transformador puede transferir energía al secundario. El secundario del transformador está conectado entre la puerta y la fuente. No importa cuál sea el potencial, siempre puedo cargar un voltaje entre la puerta y la fuente. controlar la conducción del interruptor.

(3) La importancia del impulso del tótem

Si no utilizamos el controlador de tótem y la resistencia de descarga de la puerta es muy grande, no habrá ningún accionamiento confiable. Simplemente reducir la resistencia de descarga generará un gran consumo de energía, por lo que en este momento debemos usar el tótem. Es decir, ya sea que se esté cargando o descargando, se usa un interruptor para completar la corriente de carga de la puerta, y la corriente de descarga es impulsada por una corriente grande usando un tótem y luego es una onda cuadrada perfecta. .

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3. Controlador de aislamiento del optoacoplador

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3.1. Principio de conducción del aislamiento del optoacoplador

En la figura, VCC_T1 y GND_T1 representan la fuente de alimentación que suministra energía al secundario de un optoacoplador. La fuente de alimentación independiente no tiene nada que ver con la fuente de alimentación del primario del optoacoplador. Estos dos GND no son la misma tierra.

¿Cuántas fuentes de aislamiento se necesitan para impulsar un puente H?

primer vistazo a Circuito de control y fuente de alimentación del variador del lado bajo VDD Es decir, la fuente de alimentación para la señal de control se suministra al interruptor del lado bajo en común con el circuito principal. Interruptor del lado alto VCC_T1 Hay dos optoacopladores en el lado alto que necesitan alimentar VCC_T1, GND_T1 VCC_T2, GND_T2.

3.2. Análisis de la fuente de alimentación impulsada por aislamiento optoacoplador.

No podemos consumir tantas fuentes de alimentación aquí. El lado bajo se puede aislar sin aislamiento. Las fuentes de alimentación del controlador de conmutación del lado alto VCC_T1, VCC_T2, GND_T1 y GND_T2 son completamente independientes.

Utilice dos voltímetros para ver la diferencia de voltaje entre la tierra de la fuente de alimentación aislada y la tierra de mi circuito:

Simule el circuito. Este es el puente inversor. La onda cuadrada obtenida por el puente H se puede ver en su flanco ascendente.La parte ascendente actual no es perfecta. ¿Por qué? Porque aquí no usamos tótems. Este controlador quiere encender la puerta VCC. Fluye a través de la resistencia y luego hacia la puerta, por lo que no se enciende rápidamente. se apaga rápidamente porque el apagado es directo. Este es un circuito fuerte-cero-débil-uno que se apaga de esta manera.
Si se logra un buen efecto de conducción, agregaremos un controlador de tótem en la última etapa del optoacoplador. Veamos la señal de voltaje de control. La señal de control es de solo 10 V, pero la diferencia de voltaje entre cada tierra, es decir, la tierra de la fuente de alimentación aislada y el GND de toda mi placa es de 200 V. La diferencia de voltaje también está fluctuando. Es por eso que el aislamiento de mi optoacoplador requiere una fuente de alimentación aislada.

3.3. Resumen de esta lección

La esencia del accionamiento por optoacoplador. La luz solo es responsable de aislar señales, transmitir señales, proporcionar energía motriz y usar fuentes de alimentación aisladas. En la imagen he dibujado baterías, pero en realidad todavía usamos transformadores para obtenerlas de la red eléctrica, que es la esencia del aislamiento por optoacoplador. Aún tienes que usar un transformador de potencia separado.

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4. Controlador de impulso Bootstrap

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Dado que el condensador de arranque debe cargarse de vez en cuando, no es una batería real, por lo que solo es adecuado para situaciones en las que los interruptores del lado alto y bajo se encienden alternativamente.

4.1 UCC27200 de TI Este es un chip controlador de arranque típico.

En el interior hay integrado un diodo de recuperación rápida, que se utiliza para controlar los brazos del puente superior e inferior T1 y T2 de un medio puente. El interruptor del lado bajo debe encenderse primero. Cuando se enciende T2, se carga la fuente de alimentación de 12 V. el capacitor de impulso de arranque C a 12 V a través del diodo Luego, luego se desconecta T2,Debe estar desconectado T2 antes de que desee conectar T1.。

4.2 Principio de conducción del impulso Bootstrap

Después de desconectar T2, el potencial del capacitor no está conectado a tierra sino a CARGA. La potencia de 12 V de este capacitor suministrará energía al módulo DRIVE HI del lado alto para controlar T1. para el interruptor del lado alto. Entonces, ¿cuál es el voltaje en este punto? No importa cuál sea, cuando se conecta a la carga, aumentará el voltaje de la fuente en 12 V y luego suministrará energía.。

4.3. Circuito de accionamiento de tubo tipo P

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4.4 Tomando el circuito Buck como ejemplo, se utiliza PMOS como tubo de interruptor del lado alto.

Este es un circuito reductor por lo que su máximo es 20V.Pero el voltaje de fuente VF1 de este tubo NMOS está flotante. Cuando el interruptor está encendido, está conectado a 20 V. Este voltaje es de 20 V. Cuando el diodo está encendido, está conectado a tierra, que está cerca de 0 V. aunque su voltaje no es altoPero debido a que la puerta flotante del voltaje de la fuente todavía es difícil de controlar En este momento podemos usar PMOS en lugar de NMOS como tubo de conmutación.

Entonces, en este momento, para PMOS, su voltaje de fuente se fija en 20 V. Cuando el voltaje de mi puerta es de 20 V, se apaga y es inferior a 20 V. Después de que el voltaje umbral sea suficiente, también podemos agregar un. Interruptor fabricado en T1.circuito inversor esto está bienDejemos que nuestra señal de control no necesite cambiar entre 0V y 20V Puede alcanzar este voltaje de salida de 0V y 20V usando un nivel TTL

4.4.1 PMOS constituye una forma de onda de simulación BUCK.

El nivel de VF1 es 19,8 y cercano a 20 V cuando el interruptor flotante está encendido.

Cuando SD1 está encendido, es -256 mV. ¿Por qué? Cuando el diodo está conduciendo, esto es 0 V. La caída de voltaje a través del tubo conductor del diodo es, por lo tanto, este voltaje es un valor de voltaje ligeramente negativo.

La señal de control es 5V nivel TTL 5V, 50% voltaje de salida del ciclo de trabajo 50% ciclo de trabajo, 20V voltaje de salida del circuito Buck 10V, consistente con el valor teórico

El voltaje de control de la puerta flota entre 0 V y 20 V porque utilicé un inversor que es un circuito Buck hecho de PMOS. Para circuitos puente, también se puede utilizar PMOS para circuitos puente con un voltaje total inferior a 200 V. También podemos utilizar tubos tipo P en lugar de tubos tipo N para conducir

Al sustituir el lado alto por PMOS, debemos prestar especial atención a los valores de tensión soportada de los interruptores T5 y T6 que forman el inversor. También debe cumplir con el nivel de tensión PVCC.

4.5. Resumen de esta lección

(1) Principio del impulso de impulso de arranque

Para el circuito de medio puente, si enciendo primero el brazo del puente de bajo voltaje, puedo dejar que la fuente de alimentación de 12 V cargue el condensador de refuerzo de arranque C. Luego, cuando se desconecta T2, el nivel de la energía de 12 V cargada en C aumentará automáticamente. flotar hacia arriba. En resumen, se utiliza una fuente de alimentación de 12 V para alimentar el módulo de potencia del brazo del puente de alto voltaje. Este es el principio de impulso de arranque.
(2) Principio de conducción del tubo tipo P

Incluso para circuitos con bajo voltaje, como los circuitos Buck, el voltaje de la fuente VF1 del interruptor es flotante, por lo que nos resulta difícil darle a la puerta un potencial adecuado para controlar. En este caso, podemos usar PMOS en lugar de NMOS. La fuente de PMOS está aquí. Su potencial está fijo en 20 V. Utilizamos un inversor para generar una señal de control de 0 V y 20 V para lograr un control confiable de encendido y apagado de PMOS. Este es el principio de funcionamiento del tubo PMOS. NMOS.

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Notas de la lección en vídeo de Isolation Drive

1. Razones del aislamiento