Mostek H z obserwatorami emitera

Obecnie jestem inżynierem odwrotnym obwodu, który wymaga kontroli pola magnetycznego. W tym celu obwód ma parę D882 i B772 każdy. Ślady na płytkach drukowanych sugerują, że tranzystory są ułożone tak, jak pokazano na poniższym obrazku: Ten układ nie ma dla mnie żadnego sensu. Czy przyłożenie napięcia do żadnego z sygnałów sterujących nie spowodowałoby przepływu prądu przez oba tranzystory, a nie przez cewki?

Nazywa się to „mostem H”.

Często służy do napędzania silników do przodu i do tyłu.

W twoim przypadku pozwala wygenerować pole magnetyczne, którego polaryzację i intensywność można zmieniać za pomocą „sygnału sterującego 1” i „sygnału sterującego 2”.

Gdy oba są wysokie (lub oba są niskie), prąd nie przepływa przez cewkę.

Jeśli jeden jest wysoki, a drugi niski, wówczas prąd popłynie w określonym kierunku.

Jeśli zamienisz wysokie i niskie, będzie płynąć w przeciwnym kierunku.

Teraz, jeśli trzymasz jedną nieruchomo i pulsujesz drugą, dostaniesz pulsujący prąd przez cewkę. Zostanie on wygładzony (nieco) przez cewkę do stałego pola magnetycznego, którego siła jest proporcjonalna do cyklu pracy impulsów.

Przełączanie polaryzacji prądu zmienia również polaryzację pola magnetycznego.

Jest to bardzo uproszczony opis, ale myślę, że zawiera wystarczającą liczbę słów kluczowych, abyś mógł samodzielnie znaleźć więcej szczegółów.

Jest to powszechny obwód z wieloma zastosowaniami - i wieloma sztuczkami i pułapkami, które wymagają tworzenia, używania i kontrolowania.

Nieco więcej o tym, jak to działa:

Kluczem do wszystkiego jest to, jak działają tranzystory pnp i npn.

Kiedy napięcie na bazie tranzystora npn jest wyższe niż 0,7 wolta powyżej napięcia na emiterze, wówczas prąd przepłynie przez kolektor do emitera.

Kiedy napięcie na bazie tranzystora pnp jest większe niż 0,7 wolta poniżej napięcia na kolektorze, wówczas prąd przepłynie przez kolektor do emitera.

Tak więc, patrząc na mostek H, umieszczenie wysokiego sygnału na jednym z sygnałów sterujących wyłączy pnp i włączy npn - ta strona mostka jest podłączona do dodatniego napięcia zasilania.

Teraz, jeśli położysz niski sygnał na drugiej linii sterującej, tranzystor npn wyłączy się i pnp włączy się. Ta strona mostu jest połączona z ziemią.

Prąd może teraz płynąć z V + po jednej stronie mostu, przez cewki, do ziemi po drugiej stronie mostu.

Tak więc, który sygnał sterujący jest wysoki, a który niski, określa kierunek przepływu prądu przez obciążenie na środku mostu.

Zapytałeś również, czy możliwe jest włączenie obu tranzystorów z jednej strony i spowodowanie zwarcia.

Może się zdarzyć i nazywa się strzelać. Częścią projektu i działania mostka H jest upewnienie się, że tak się nie stanie.

W projekcie, który opublikowałeś, nie sądzę, żeby tak się stało.

Wydaje mi się, że tranzystory po obu stronach nigdy nie mogą być włączone jednocześnie. Ale nie jestem inżynierem i mogłem coś nadzorować (chociaż Tony jest inżynierem i nie sądzi, że może się to zdarzyć z tym obwodem).

NIE

Vbe ma strefę martwą dla poziomów napędu <| +/- 0,7V | jednak w trakcie obciążenia wystąpi powrót siły elektromotorycznej L / R = T (63% V), gdzie R jest rezystancją cewek na prąd stały (DCR)

uważaj na potrzebę zamocowania impulsów indukcyjnych na przeciwnej szynie za pomocą par Zenera + diody na silniku lub odwrotnych diod Vce na każdym tranzystorze. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach wykorzystują aktywne zaciski. Uważaj na energię bierną i obszar pętli prądowej w układzie. Trzymaj mocno pary od sterownika, mocy, masy do L, aby zminimalizować szum CM.

Jednak podczas jazdy w lewo w prawo do przodu i do tyłu. Musisz zatrzymać się, ustawiając górne lub dolne sterowniki wysoko (lub nisko), aby manewrować stałą czasową L / R = T z innym czasem martwym hamulca przed odwróceniem kierunku. Dokonuje tego inteligentny kontroler wykorzystujący Sig1 = Sig2 = 0 lub 1. Jeśli nie jest to silnik, zignoruj.

Podczas regulacji prądu, gdy lewa strona jest wysoka, prawa strona służy do średniego napięcia PWM do kontrolowania prądu udarowego lub prędkości w stanie ustalonym. Następnie przy odwracaniu polaryzacji obciążenia jest odwrotnie. Prawa strona wysoka i lewa strona z rampą PWM w kierunku pełnego Vavg w przeciwnej polaryzacji. Jeśli jest to silnik, to samo dotyczy cofania przyspieszenia. Często do wykrywania prądu wykorzystywany jest bocznik prądowy, w którym bezwładność obciążenia wpływa na prąd w czasie trwania g.

Należy również pamiętać, że te proste przełączniki tranzystorowe mają hFE około 10 ~ 5% maksymalnego hFE podczas nasycenia, więc należy obliczyć prąd wejściowy i rozpraszanie ciepła. podczas gdy sygnał sterujący powinien być powyżej + 12V lub w przypadku Vbe występuje dodatkowy spadek. Właśnie dlatego MOSFET są preferowane, ale mają problemy z strzelaniem tak, jakby były to otwarte kolektory zamiast obserwujących emiter. Następnie 2 wejścia muszą być rozdzielone na 4 wejścia z kontrolowanym czasem martwym.

Jest to najprostszy sterownik mostka, ale kompromituje Vdrop na każdym przełączniku, ale ok dla małych mostków przy 12V. Mimo że może pracować przy napięciu 5 V, nie jest to zalecane ze względu na niską wydajność.

Z każdej strony masz tranzystor NPN i PNP. Jeśli poziomy napięcia sterującego zostaną wybrane prawidłowo, tranzystor NPN i PNP nie zostaną włączone jednocześnie.

Czy sygnał PWM na sterowaniu lub konstrukcja analogowa z OPAmp? Obwód ten przypomina analogowy wzmacniacz mostkowy klasy B. Równoważny komplementarny H PWM generalnie wymaga, aby każdy tranzystor był napędzany osobno i do nasycenia, ten jest zawsze w strefie liniowej, VCE nigdy nie może osiągnąć nasycenia. Na mostach PWM H preferowany jest wspólny emiter niż wspólny kolektor; łatwiej jest nasycić każdy tranzystor mostkowy bez dodatkowych napięć zasilania. Wadą Common Collectora jest to, że propagowanie BEMF do BASE prowadzi do zniszczenia sterownika.

Niektóre z poprzednich odpowiedzi zawierają prawidłowe stwierdzenia, ale żadna pojedyncza odpowiedź nie odpowiada w zadowalający sposób na pytanie.

@ JRE ma rację, nazywając tę ​​topologię obwodu mostem H, który jest powszechnie używany do sterowania silnikami i jak ustawiasz linie sterujące do obsługi silnika.

@TonyEErocketscientist ma rację, że potrzebujesz czegoś, aby rozproszyć prąd po wyłączeniu obciążenia indukcyjnego. Jego propozycja równoległych do obciążenia diod Zenera jest najlepszym rozwiązaniem. Jeśli prąd jest niewielki, możesz również uciec z niespolaryzowanym kondensatorem.

W komentarzu @immibis poprawnie stwierdza, że ​​każdy pojedynczy tranzystor jest podłączony do obserwatora emitera. Innymi słowy, wyjście jest podłączone do emitera tranzystora, a nie do kolektora. Moc wyjściowa podąża za napięciem wejściowym w ramach spadku napięcia diody.

Tranzystory w popychaczach emiterów NIE SĄ włączone , z wyjątkiem sytuacji, gdy napięcie wejściowe jest zbliżone do szyn zasilających. Z tego powodu obserwujący emiter znani są z marnowania energii i potrzebowania radiatorów. Sercem liniowego regulatora napięcia jest popychacz emitera, a te regulatory są znane z tego, że są nieefektywne i wymagają radiatorów. Logika sprzężona z emiterem (taka jak była stosowana w superkomputerach Cray) używa obserwatorów emiterów do przełączania sygnałów cyfrowych. Produkcja ciepła w Cray była tak zła, że ​​agregat chłodniczy był większy niż elektronika! Trzecim przykładem obserwujących emiter jest ...

Wzmacniacz klasy B, na który wskazuje @ RRomano010. Wykonane są przez dwa popychacze emitera, z tranzystorem NPN ciągnącym do wysokiej szyny i tranzystorem PNP ciągnącym do niskiej szyny. Właśnie to mamy tutaj. Są one powszechnie stosowane jako stopień wyjściowy wzmacniaczy audio do napędzania głośników, są nieefektywne i wymagają wystarczającego pochłaniania ciepła.

Jeśli bezwzględnie musisz napędzać swoje obciążenie indukcyjne sygnałem analogowym (tj. PWM jest niedopuszczalny), to obwód przedstawiony w pytaniu jest w porządku, projekt prawie nie zadziała (chociaż dodałbym diody ochronne @ TonyEErocketscientist). Dostaniesz pewne zniekształcenie krzyżowe z powodu przesunięć napięcia diody; można to skompensować w taki sam sposób, jak we wzmacniaczu klasy AB.

Jeśli włączasz / wyłączasz ładunek lub z PWM, jest to nieefektywna konstrukcja. Typowy sposób na wykonanie mostka H polega na ciągnięciu tranzystorów PNP na szynę wysoką i tranzystorów NPN na szynę niską. Innymi słowy, zamień tranzystory NPN w tym obwodzie na PNP i odwrotnie. Będziesz jednak potrzebował rezystorów na każdej podstawie tranzystora. Być może projektant tego obwodu starał się unikać dodatkowych komponentów - to tłumaczyłoby również brak diod zabezpieczających. Upewnij się, że umieściłeś również te diody ochronne.

Możesz też po prostu użyć mostka H, ​​w którym ktoś zajął się tymi problemami.