Mạch Cầu H Dùng Igbt

Bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu cách kiến tạo mạch cầu H từ nhiều tài nguyên trực tuyến đường và nước ngoài tuyến. Sau khoản thời gian tham khảo các mạch cầu phức tạp khủng khiếp. Một trong những hướng dẫn siêu tốt, một vài thì lại không. Mặc dù nhiên, lúc tôi bắt đầu làm vấn đề với chúng, tôi đã có tương đối nhiều kinh nghiệm cùng nhận ra một số điều bị thiếu trong những hướng dẫn kiến thiết đó. Vị vậy, tôi ra quyết định viết ra hồ hết gì tôi vẫn học và nỗ lực sắp xếp diễn đạt đó thành một cấu tạo dễ hiểu dẫu vậy toàn diện.

Bạn đang xem: Mạch cầu h dùng igbt

Công vấn đề này bước đầu như một bộ tía phần tôi sẽ viết, trong khi phát triển mạch cầu H của ModModule . Mặc mặc dù tài liệu loại điện dựa vào các nội dung bài viết đó, mà lại nó vẫn sửa được không ít lỗi cùng được mở rộng và cập nhật rất nhiều.

Ý định của mình là đề cập nhiều hơn đến phần nhiều các bài báo tôi vẫn xem về chủ thể này. Mặc cho dù tôi không muốn bạn, tín đồ đọc thân mến, nói tầm thường là thân quen với mạch ước h hoặc bộ điều khiển động cơ nói chung, tôi vẫn xây dựng dựa trên sự hiểu biết về mạch năng lượng điện cơ bản. Do vậy, nếu bạn không biết năng lượng điện trở, cuộn cảm hoặc tụ điện là gì, nếu bạn không hiểu biết ít nhất các điều cơ bản về đối chiếu mạch thời gian và miền tần số, bạn không gọi đúng bài xích viết. Bạn có thể sẽ cần yếu theo dõi các cuộc thảo luận. Nhưng trường hợp bạn xem xét thông tin cơ bạn dạng về điều khiển động cơ, nếu bạn muốn hiểu lý do đằng sau các quyết định thiết kế, nếu bạn muốn có được loài kiến ​​thức sâu hơn không chỉ là trong các cầu nối h, cơ mà cả phần nhiều gì diễn ra trước và sau chúng, chúng ta có kiếm tìm thấy địa chỉ của bạn.

Kế hoạch của tớ là ở đầu cuối sẽ không ngừng mở rộng các nội dung bài viết này để bao quát không chỉ có cầu h mà lại còn tinh chỉnh và điều khiển các mạch và hệ thống cơ điện.

Những trang bị cơ bản

Nói chung, mạch ước H là một mạch khá 1-1 giản, cất bốn thành phần chuyển mạch, với sở hữu ở trung tâm, trong cấu hình giống như H:

*
mạch cầu H

Các bộ phận chuyển mạch (Q1..Q4) hay là các bóng bán dẫn hai cực hoặc FET, trong một số trong những ứng dụng IGBT điện áp cao. Các chiến thuật tích hợp cũng luôn có nhưng liệu các thành phần chuyển mạch đã đạt được tích hợp với các mạch điều khiển và tinh chỉnh của chúng hay là không không liên quan đến đa số cho cuộc luận bàn này. Các điốt (D1..D4) được điện thoại tư vấn là điốt bắt với thường là các loại Schottky.

Đầu trên của cầu được kết nối với nguồn điện áp (ví dụ như pin) cùng đầu bên dưới được nối đất.

Nói chung, tất cả bốn yếu hèn tố đổi khác có thể được tắt bật một cách độc lập, tuy vậy có một vài hạn chế rõ ràng.

Mặc mặc dù về khía cạnh lý thuyết, tải có thể là bất kể thứ gì chúng ta muốn, cho đến nay, ứng dụng thông dụng nhất nếu ước H có động cơ cách DC hoặc lưỡng cực được quét (bước cần có hai mong H trên mỗi đụng cơ). Sau phía trên tôi sẽ triệu tập vào những ứng dụng như 1 trình tinh chỉnh động cơ DC được chải.

Hoạt động tĩnh

Chế độ quản lý và vận hành cơ bản của mạch ước H khá solo giản: nếu q1 và quận 4 được bật, dây dẫn bên trái của đụng cơ sẽ được kết nối với nguồn điện, trong những lúc dây dẫn buộc phải được nối với phương diện đất. Loại điện bắt đầu chạy qua bộ động cơ tạo tích điện cho bộ động cơ (giả sử) hướng đến phía trước với trục đụng cơ ban đầu quay.

*

Nếu q.2 và q3 được bật, điều trái lại sẽ xảy ra, cồn cơ sẽ tiến hành cấp tích điện theo hướng trái lại và trục sẽ ban đầu quay ngược.

*

Trong một mạch cầu, chúng ta không bao giờ nên đóng góp cả quận 1 và q2 (hoặc quận 3 và Q4) và một lúc. Nếu bạn đã làm điều đó, bạn vừa tạo thành một đường dẫn điện trở thực sự thấp giữa nguồn với GND, làm cho ngắn mạch nguồn cung ứng năng lượng của bạn một biện pháp hiệu quả. Điều khiếu nại này được hotline là ‘bắn xuyên qua’ và là 1 trong những cách đóng như được bảo đảm an toàn để hối hả phá diệt mạch mong của bạn, hoặc một cái gì đấy khác trong mạch của bạn.

*

Do tinh giảm này từ bốn trạng thái có thể, các công tắc mặt A có thể chỉ có tía ý nghĩa:

Q1Q2
mởmở
đóngmở
mởđóng

Tương trường đoản cú cho mặt B:

Q3Q4
mởmở
đóngmở
mởđóng

Hoàn toàn điều này có thể chấp nhận được 9 trạng thái khác biệt cho toàn thể mạch ước H ở trong:

Q1Q2Q3Q4
đóngmởmởmở
đóngmởmởđóng
đóngmởđóngmở
mởđóngmởmở
mởđóngmởđóng
mởđóngđóngmở
mởmởmởmở
mởmởmởđóng
mởmởđóngmở

Chúng tôi đã nói cụ thể hơn vào một phút, nhưng trước khi công ty chúng tôi làm, hãy dành riêng vài phút để hiểu mọi điều cơ bạn dạng về mua của chúng tôi, hộp động cơ DC.

Mô hình cồn cơ

Trong khi quy mô hóa hộp động cơ DC là 1 chủ đề phức tạp, một chủ thể mà bạn có thể đọc rộng lớn rãi ở đây , đối với bài viết này, chúng ta hãy ban đầu với một mô hình rất solo giản! Mô hình này sẽ không còn thể sử dụng được cho các ứng dụng điều khiển, vị trí bạn nỗ lực bù điện cho những tác động của những thành phần cơ khí. Giả định bao gồm trong quy mô được reviews ở đấy là các hằng số thời gian cơ học tập trong hệ thống của chúng ta cao hơn các so cùng với điện, nói giải pháp khác, chúng ta cũng có thể coi vận tốc trục là không đổi để phân tích. Điều kia đúng trong phần lớn các ngôi trường hợp, nhưng bạn sẽ cần đọc các bài viết khác để hiểu vì sao tại sao. Bây giờ, bạn sẽ phải tin lời tôi.

Một bộ động cơ DC là 1 trong thiết bị biến hóa năng lượng: nó lấy tích điện điện và phát triển thành nó thành tích điện cơ học. Khi chuyển động như một máy phát điện, nó có tác dụng ngược lại: chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện.

Trong quy mô động cơ rất dễ dàng này, các thông số kỹ thuật cơ học hoàn toàn bị bỏ qua. Về phương diện điện, động cơ về cơ bạn dạng chứa một số cuộn cảm, dịch chuyển trong tự trường. Bản thân cuộn cảm tất yếu có một cuộn cảm, và một trong những điện trở trong. Chuyển cồn của chúng trong trường sẽ khởi tạo ra một năng lượng điện áp – được call là năng lượng điện áp máy phát và ký kết hiệu là V g – trên những cuộn cảm. Từ biểu đạt này, mô hình sau hoàn toàn có thể được rút ra:

*

Trong thực tế, trong vô số trường hợp, điện trở trong của cuộn cảm hoàn toàn có thể bị bỏ qua, với một quy mô thậm chí dễ dàng và đơn giản hơn, một cuộn cảm lý tưởng thông liền với điện áp nguồn áp có thể được sử dụng:

*

Trong cả nhị trường hợp, toàn bộ các bộ phận nằm vào chuỗi, bởi vậy share cùng một dòng điện, nhưng điện áp bên trên chúng tất yếu là khác nhau.

Điện áp máy phát (V g ) chỉ dựa vào vào tốc độ mà cuộn cảm di chuyển trong trường, có thể nói rằng là vận tốc quay của cồn cơ.

Lực (hoặc mô-men xoắn vào một hệ thống quay, y hệt như động cơ DC) các nam châm hút điện này – cuộn cảm – chức năng tỷ lệ với cái điện chạy qua chúng.

Xem thêm: "Quần Áo Mùa Hè" Giá Tốt Tháng 10, 2021 Đồ Liền Thân, Quần Áo Trẻ Em Mùa Hè

Chế độ ổ đĩa

Trước đây công ty chúng tôi chỉ coi xét chuyển động tĩnh, khi không tồn tại gì thay đổi. Nếu chuyển động dưới vận tốc tối nhiều được dự định, các công tắc đã được điều khiển theo loại PWM. Một tín hiệu PWM có nhị giai đoạn, những ‘trên thời gian’ và ‘off-time’ như tôi điện thoại tư vấn họ vào biểu đồ gia dụng dưới đây:

*

Đó là một trong những tín hiệu định kỳ, với tần số ko đổi. Nội dung thông tin – được áp dụng để biến hóa các tham số quản lý và vận hành của mạch cầu H – là xác suất giữa thời gian đúng giờ đồng hồ và thời gian tắt. Các chế độ ổ đĩa không giống nhau khác nhau về cách các công tắc được để trong thời hạn bật cùng tắt.

Nếu họ muốn bộ động cơ làm bất cứ điều gì thú vị, bọn họ sẽ phải liên kết nó với nguồn điện áp trong tối thiểu một trong các giai đoạn. Hãy nói rằng chính là “đúng giờ”. Chúng tôi gồm hai lựa chọn: chúng tôi bật quận 1 và quận 4 hoặc cửa hàng chúng tôi bật q2 và Q3.

Nhưng còn thời gian nghỉ thì sao? Chúng tôi gồm chín tiểu bang để lựa chọn. Đó là:

Q1Q2Q3Q4
đóngmởmởmở
đóngmởmởđóng
đóngmởđóngmở
mởđóngmởmở
mởđóngmởđóng
mởđóngđóngmở
mởmởmởmở
mởmởmởđóng
mởmởđóngmở

Nếu bạn nhìn lại quy mô động cơ của chúng tôi, bạn sẽ thấy rằng về cơ bản nó là một tải cảm ứng. Cuộn cảm có đặc tính mà chúng ta không thể biến hóa dòng điện chạy qua bọn chúng ngay lập tức. Vì vậy, bất cứ khi nào mạch cầu biến hóa trạng thái với dòng điện động cơ khác không, trạng thái bắt đầu phải bảo đảm rằng chiếc điện rất có thể tiếp tục tan theo một biện pháp nào đó. Các điốt bắt hay không được áp dụng cho mục đích này, chính vì (như các bạn sẽ thấy sau) bọn chúng sẽ nóng dần lên quá nhiều. Tất nhiên bao gồm ngoại lệ, cơ mà đó chỉ là: nước ngoài lệ.

Bây giờ, trong thời hạn đúng giờ, cuộn cảm bộ động cơ được liên kết giữa mối cung cấp điện với GND. Do đó, loại điện sẽ ban đầu tăng trải qua các cuộn cảm. Rất khó có công dụng đến khi thời gian dứt và chúng ta sẵn sàng đưa mạch ước sang trạng thái ko hoạt động, loại điện đang là 0. Vì vậy, tốt nhất có thể là lựa chọn trạng thái cho thời gian ngoài giờ bạn có thể cung cung cấp một đường dẫn cho loại điện dẫn chạy qua. Để làm được điều đó, chúng tôi sẽ yêu cầu đóng một công tắc nguồn mỗi bên ở phía hai bên của hộp động cơ và điều đó sẽ sa thải các trạng thái không tính giờ rất có thể của chúng tôi một chút:

Q1Q2Q3Q4
đóngmởmởđóng
đóngmởđóngmở
mởđóngmởđóng
mởđóngđóngmở

Nếu bọn họ kết hợp tứ lựa chọn đó với nhị trạng thái đúng giờ bao gồm thể, chúng ta sẽ có tám cấu hình có thể. Tuy nhiên, vào hai trong số đó cả trạng thái đúng giờ với trạng thái ngoài giờ phần nhiều giống nhau và đầy đủ trạng thái đó không thú vị lắm: mạch cầu chuyển động theo phương pháp tĩnh. Điều đó cho chúng ta sáu phiên bản đồ bao gồm ý nghĩa, nhưng tôi đang tóm tắt bên dưới đây:

Ánh xạ 1Q1Q2Q3Q4
trạng thái đúng giờđóngmởmởđóng
trạng thái không tính giờđóngmởđóngmở
Ánh xạ 2Q1Q2Q3Q4
trạng thái đúng giờđóngmởmởđóng
trạng thái ko kể giờmởđóngmởđóng
Ánh xạ 3Q1Q2Q3Q4
trạng thái đúng giờđóngmởmởđóng
trạng thái kế bên giờmởđóngđóngmở
Ánh xạ 4Q1Q2Q3Q4
trạng thái đúng giờmởđóngđóngmở
trạng thái kế bên giờđóngmởmởđóng
Ánh xạ 5Q1Q2Q3Q4
trạng thái đúng giờmởđóngđóngmở
trạng thái kế bên giờđóngmởđóngmở
Ánh xạ 6Q1Q2Q3Q4
trạng thái đúng giờmởđóngđóngmở
trạng thái xung quanh giờmởđóngmởđóng

Bạn hoàn toàn có thể tìm thấy một vài đối xứng thú vị trong số bảng.

Ví dụ ánh xạ 3 với 4 thay đổi cả nhị bên. Tuy nhiên, nếu họ hoán đổi bên A và bên B vào ánh xạ 3, họ sẽ giành được ánh xạ 4 và ngược lại. Chúng tôi gọi phần đông ánh xạ này là ‘ ổ khóa chống pha ‘.

Bốn ánh xạ khác (1, 2, 5 và 6) chỉ biến đổi trạng thái của một mặt của mạch cầu. Tuy nhiên, ánh xạ 1 cùng 5 là các gương của nhau theo cách giống như như 3 với 4: bằng cách hoán đổi mặt A và mặt B chúng ta có thể biến đổi cái này sang dòng khác. Điều tương tự cũng đúng so với ánh xạ 2 và 6. Shop chúng tôi gọi loại vận động này là ‘ ổ đĩa cường độ pha ‘.

Trong các phần sau của bài viết, tôi sẽ nói cụ thể về cả hai chế độ ổ đĩa.

Việc phân loại đơn giản dễ dàng các chính sách ổ đĩa này chuyển động trong số đông các trường hợp nhưng không phải cho tất cả. Có một số cơ chế ổ đĩa túng truyền hơn có thể có lợi trong đầy đủ trường hợp riêng lẻ nhất định.

Mắc mạch ước điốt

Nếu chúng ta xem qua những ánh xạ làm việc trên, bạn sẽ thấy rằng cả trong thời hạn đúng giờ đồng hồ và thời hạn tắt, một yếu đuối tố biến đổi nằm nghỉ ngơi mỗi mặt của mạch cầu. Chúng tôi đang làm điều ấy để cung ứng một mặt đường dẫn tiếp tục cho dòng điện bộ động cơ chảy. Nhưng ví như đó là sự việc thật, mục đích của những điốt này là gì? Chúng ta rất có thể để bọn chúng ra ngoài? Câu vấn đáp là không, và vì sao là như sau: không thể nhảy hoặc tắt những công tắc phía cao cùng thấp một cách chính xác cùng một lúc. Họ là một trong những chút sớm hoặc một chút muộn. Trong một trường hợp, cả công tắc nguồn phía cao và phía tốt sẽ bật trong một thời gian ngắn, trong những lúc cả hai công tắc kia sẽ tắt trong giây lát.

Nếu cả hai mọi bật, bạn đã chế tạo một điều kiện bắn xuyên vô cùng xấu. Chúng tôi mong tránh làm cho chập mạch nguồn cung cấp – thậm chí trong giây lát – bởi mọi cách. Vì vậy, tất cả các xây cất cầu thực tế đều bị xô lệch theo phương pháp khác, bảo đảm an toàn rằng hai công tắc nguồn không khi nào được nhảy cùng một lúc, nhưng kết quả là chúng có khả năng sẽ bị tắt vào một thời gian ngắn trong những khi chuyển đổi.

Bây giờ, khi cả hai công tắc nguồn tắt ở 1 bên, dòng hộp động cơ không có chỗ nào để chảy. Điều đó thật tệ theo một phương pháp khác: năng lượng điện áp động cơ sẽ tăng cao đến mức cần thiết để tạo thành một đường truyền cho chiếc điện chạy qua. Cú nhảy điện áp đó rất có thể sẽ giết bị tiêu diệt một trong các công tắc và băng thông dòng điện được tạo ra thông qua công tắc bị hỏng. Đó không phải là một trong những cách giỏi đẹp mang lại mạch ước để đi, vì vậy một số đảm bảo an toàn là đề nghị thiết. Vai trò của điốt bắt là hỗ trợ đường dẫn cho cái điện trong số những khoảng thời gian chuyển mạch ngắn này mà không phải điện áp rượu cồn cơ bắt buộc tăng vượt cao. Trong một vài triển khai, các điốt nội tại của những công tắc MOSFET được thực hiện làm điốt bắt, ví dụ, khi các BJT được áp dụng làm bộ phận chuyển mạch, các điốt yêu cầu được hỗ trợ bên ngoài.

Một điều khác để thảo luận là vì sao không thực hiện điốt để dẫn loại điện quanh đó giờ? Câu hỏi chính đưa ra quyết định câu vấn đáp là tản nhiệt. Cái nào chạy mát hơn: diode giỏi công tắc?

Trong số đông các thiết lập cấu hình cầu, dòng điện thay đổi tương đối ít trong thời gian bật và tắt so với loại trung bình tung qua đụng cơ, vì chưng vậy so với các cuộc luận bàn sau tôi vẫn giả sử mẫu điện không đổi.

Sự biệt lập giữa một diode và công tắc nguồn (không phụ thuộc vào công nghệ chuyển mạch) là trong khi các phần tử chuyển mạch của công ty (khi chúng đóng) tất cả điện trở tương đối ổn định cùng thấp, thì một diode dẫn gồm sự sụt sút điện áp kha khá không đổi trên nó. Điều này tức là công suất tiêu tán bên trên công tắc xác suất với bình phương của dòng điện:

P switch = V switch * I = R switch * Tôi 2

trong khi hiệu suất trên diode quy mô tuyến tính:

P diode = V f * I (trong kia V f là độ sụt năng lượng điện áp thuận của diode)

Từ đó các bạn thấy rằng chừng nào bây giờ là thấp rộng so với V f / R chuyển đổi , các bạn nên áp dụng chuyển sang tiến hành off-thời gian mẫu điện. Đối với hầu như các điốt V f nằm trong phạm vi 0,2 mang đến 1V, trong khi công tắc R thường thấp rộng 1Ω, thường thấp rộng 100mΩ. Việc chuyển đổi R cũng dễ ợt hơn nhiều so cùng với V f nếu bạn gặp rắc rối với tản nhiệt, chưa tính rằng V f thường tăng cao hơn nữa một chút so với mẫu điện. Bạn rất có thể tìm thấy những MOSFET gồm điện trở trên dưới 10mΩ nhưng không gặp quá những khó khăn. Ngay cả cầu H tích hợpchứa FET với năng lượng điện trở dưới 25mΩ đầy đủ ngày này. Nếu họ lấy mạch ước đó làm cho ví dụ, thì diode bên trong của nó gồm điện áp nối tiếp 0,8V cùng điện trở 23mΩ (đây là gần như giá trị tiêu biểu). Với những số lượng đó, các bạn sẽ thấy rằng nút giao nhau là 35A, quá quá số lượng giới hạn dòng điện 30A được reviews cho phần đó. Điều này là điển hình ngoại trừ các ứng dụng cực kì cao: bạn quản lý và vận hành mạch mong dưới điểm giao nhau, trong các số đó việc sử dụng các công tắc nhằm dẫn dòng điện xung quanh giờ sẽ có lợi hơn.

Tóm lược

Trong bài viết này, cửa hàng chúng tôi đã trải qua việc xuất bản cơ bản của một mạch ước H và tạo ra một hạng mục các chính sách hoạt hễ hữu ích. Chúng tôi đã xác minh hai loại chính: ổ đĩa pha cùng ổ đĩa kháng pha. Trong các phần sau của loạt bài bác tôi đã xem cụ thể ở cả hai cơ chế ổ đĩa đó.

Chúng tôi cũng đã trao đổi ngắn gọn về phương châm của điốt bắt, lý do chúng lại quan trọng và vì sao chúng không được thực hiện để dẫn chiếc điện nhiều hơn nữa mức buộc phải thiết.

Nếu các bạn cảm thấy cuộc đàm luận ở đây tương đối cao và hoàn toàn có thể là sơ cấp, chớ lo lắng, gồm rất nhiều chi tiết sẽ đến.