H-Bridge с последователями излучателя

В настоящее время я занимаюсь разработкой схемы, которая требует контроля магнитного поля. Для этого в схеме есть пара D882 и B772 каждая. Следы на плате показывают, что транзисторы расположены так, как показано на рисунке ниже: Для меня это расположение не имеет никакого смысла. Не приведет ли подача напряжения к какому-либо из сигналов управления током через оба транзистора, а не через катушки?

Это называется "H-мост".

Он часто используется для движения двигателей вперед и назад.

В вашем случае это позволяет вам генерировать магнитное поле, полярность и интенсивность которого вы можете изменять, используя «управляющий сигнал 1» и «управляющий сигнал 2».

Когда оба значения высоки (или оба низки), ток не протекает через катушку.

Если один высокий, а другой низкий, то ток будет течь в определенном направлении.

Если вы поменяете местами максимумы и минимумы, они будут течь в противоположном направлении.

Теперь, если вы удерживаете один устойчивый и пульсируете другой, вы получите импульсный ток через катушку. Это будет сглажено (несколько) катушкой до постоянного магнитного поля, сила которого пропорциональна рабочему циклу импульсов.

Переключение полярности тока также меняет полярность магнитного поля.

Это очень упрощенное описание, но я думаю, что оно содержит достаточно ключевых слов, чтобы вы могли найти больше деталей самостоятельно.

Это обычная схема со многими областями применения - и множеством хитростей и ловушек, которые используются для ее создания, использования и управления.

Еще немного о том, как это работает:

Ключ ко всему этому - как работают транзисторы pnp и npn.

Когда напряжение на базе npn-транзистора более чем на 0,7 В выше напряжения на эмиттере, ток будет течь через коллектор к эмиттеру.

Когда напряжение на базе pnp-транзистора будет более чем на 0,7 В ниже напряжения на коллекторе, тогда ток будет течь через коллектор к эмиттеру.

Таким образом, глядя на H-мост, включение высокого сигнала в один из сигналов управления отключит pnp и включит npn - эта сторона моста подключена к положительному напряжению питания.

Теперь, если вы подадите сигнал низкого уровня на другую линию управления, транзистор npn выключится и включится pnp. Та сторона моста связана с землей.

Теперь ток может течь от V + на одной стороне моста через катушки к земле на другой стороне моста.

Итак, какой сигнал управления высокий, а какой низкий, определяет направление тока, протекающего через нагрузку в середине моста.

Вы также спросили, возможно ли включить оба транзистора на одной стороне и вызвать короткое замыкание.

Это может произойти, и называется стрелять сквозь. Часть проектирования и эксплуатации H-моста направлена ​​на то, чтобы этого не произошло.

В дизайне, который вы разместили, я не думаю, что это может произойти.

Мне кажется, что транзисторы на каждой стороне не могут быть включены одновременно. Но я не инженер и, возможно, что-то наблюдал (хотя Тони - инженер и не думает, что это может произойти с этой схемой).

НЕТ

Vbe имеет мертвую зону для уровней привода <| +/- 0,7 В | однако, обратная ЭДС во время нагрузки L / R = T (63% В) будет иметь место, где R - сопротивление катушек постоянному току (DCR).

остерегайтесь необходимости зажимать индуктивные пики к противоположной шине с парами стабилитрон + диод на двигателе или обратные диоды Vce на каждом транзисторе. В более продвинутых проектах они используют активные зажимы. Остерегайтесь реактивной энергии и площади токовой петли в макете. Держите его плотно парами от драйвера, питания, заземления до L, чтобы минимизировать шум CM.

Однако при движении влево вправо для движения вперед и назад. Вы должны остановиться, имея верхний или нижний приводы высокого (или низкого) уровня, чтобы шунтировать постоянную времени L / R = T с другим временем простоя тормоза перед изменением направления. Это делается вашим умным контроллером, используя Sig1 = Sig2 = 0 или 1. Если это не двигатель, не обращайте внимания.

При регулировании тока, если левая сторона высока, правая сторона используется для среднего напряжения ШИМ для управления импульсным током или скоростью в установившемся режиме. Затем при изменении полярности нагрузки происходит обратное. Правая сторона высокая, а левая сторона с усиленной ШИМ в направлении полного Vavg в противоположной полярности. Если это двигатель, то то же самое верно и для замедления. Часто токовый шунт используется для измерения тока, когда инерция нагрузки влияет на ток в течение времени g.

Также имейте в виду, что эти простые транзисторные переключатели имеют hFE около 10 ~ 5% от максимального hFE во время насыщения, поэтому следует рассчитать входной ток и рассеивание тепла. в то время как управляющий сигнал должен быть выше + 12 В, или происходит дополнительное падение из-за Vbe. Вот почему МОП-транзисторы предпочтительнее, но имеют проблемы сквозь проблемы, как если бы это были открытые коллекторы, а не последователи эмиттера. Затем 2 входа должны быть разделены на 4 входа с контролируемым временем задержки.

Это самый простой драйвер моста, но он компрометирует Vdrop на каждом коммутаторе, но подходит для небольших мостов на 12В. Хотя он может работать при 5 В, не рекомендуется из-за низкой эффективности.

На каждой стороне у вас есть NPN и PNP-транзистор. Если уровни управляющего напряжения выбраны правильно, NPN и PNP транзистор не будут включены одновременно.

Сигнал ШИМ на контроле или аналоговый дизайн от OPAmp? Эта схема напоминает аналоговый мост класса B Booster. Эквивалентный комплементарный H ШИМ, как правило, требует, чтобы каждый транзистор приводился отдельно и до насыщения, этот всегда находится в линейной зоне, VCE никогда не сможет достичь насыщения. На мостах с ШИМ H общий эмиттер предпочтительнее, чем общий коллектор; более просто насыщать каждый мостовой транзистор без дополнительных напряжений питания. Common Collector имеет недостаток в распространении BEMF на BASE, это может уничтожить водителя.

Некоторые из предыдущих ответов дают правильные утверждения, но ни один из них не дает удовлетворительного ответа на вопрос.

@JRE правильно, что мы называем эту топологию схемы H-мостом, что она обычно используется для управления двигателями и как вы бы настроили линии управления для управления двигателем.

@TonyEErocketscientist правильно, что вам нужно что-то, чтобы рассеивать ток при отключении индуктивной нагрузки. Его предложение параллельных стабилитронов параллельно нагрузке является лучшим решением. Если ток мал, вы также можете избежать использования неполяризованного конденсатора.

В комментарии @immibis правильно утверждает, что каждый отдельный транзистор подключен к повторителю эмиттера. Другими словами, выход подключен к эмиттеру транзистора, а не к коллектору. Выход соответствует напряжению на входе в пределах падения напряжения на диоде.

Транзисторы в эмиттерных повторителях остаются включенными , за исключением случаев, когда входное напряжение близко к рельсам питания. Из-за этого последователи излучателя печально известны тем, что теряют энергию и нуждаются в радиаторах. Сердцем линейного регулятора напряжения является повторитель излучателя, и эти регуляторы печально известны своей неэффективностью и потребностью в радиаторах. Логика с эмиттерной связью (например, использованная в суперкомпьютерах Cray) использует эмиттерные последователи для переключения цифровых сигналов. Выработка тепла в Cray была настолько плохой, что холодильная установка была больше, чем электроника! И третий пример последователей эмитента - это ...

Усилитель класса B, на который указывает @ RRomano010. Они сделаны двумя эмиттерами, с транзистором NPN, тянущим к верхней шине, и транзистором PNP, тянущим к нижней шине. Это то, что мы имеем здесь. Они обычно используются в качестве выходного каскада аудиоусилителей для управления громкоговорителями, неэффективны и требуют достаточного снижения температуры.

Если вам абсолютно необходимо управлять индуктивной нагрузкой с помощью аналогового сигнала (т. Е. ШИМ неприемлемо), то схема, представленная в вопросе , в порядке, вряд ли будет работать (хотя я бы добавил защитные диоды @ TonyEErocketscientist). Вы получите некоторое искажение кроссовера из-за смещения напряжения диода; они могут быть компенсированы так же, как в усилителе класса AB.

Если вы ведете свою нагрузку вкл / выкл или с помощью ШИМ, то это неэффективная конструкция. Обычный способ создать H-мост - это PNP-транзисторы, тянущие к верхней шине, и NPN-транзисторы, тянущие к нижней шине. Другими словами, поменяйте местами транзисторы NPN в этой схеме с PNP, и наоборот. Однако тогда вам понадобятся резисторы на каждой базе транзистора. Возможно, разработчик этой схемы пытался избежать дополнительных компонентов - это также объясняет отсутствие защиты диодов. Убедитесь, что вы вставили эти защитные диоды тоже.

Или вы можете просто использовать микросхему H-моста, где об этих проблемах позаботился кто-то другой.