Девайсы
Софт
Статьи
Контакты

Полумост на UC3825

Полумостовой инвертор управляется ШИМ-контроллером UC3825. Эта микросхема часто применяется в сварочных инверторах и предназначена для преобразовательной техники. У контроллера есть два хороших свойства: наличие драйверов на выходе (до 1.5А в пике); быстродействующая защита по току. Полумост испытан на контуре индукционного нагревателя (до 500 Вт) и на активной нагрузке в 1кВт (утюги). Всё устройство состоит из блока управления и силового блока.

Схема блока управления на UC3825
Рисунок 1 - Схема блока управления

Блок управления

В блок управления входят ШИМ-контроллер UC3825(далее генератор) и трансформатор управления затворами (GDT). Генератор вырабатывает два сигнала, управляющих транзисторами VT3/VT4 (IRF530), которые в свою очередь управляют затворами силовых транзисторов через GDT - TV2. Трансформатор выполняет функцию развязки верхнего и нижнего ключей полумоста и имеет 4 обмотки по 30 витков провода МГТФ 0,12мм на феррите М2000НМ1 К28-16-9. Вторичные цепи GDT по схеме перед силовыми ключами ускоряют разряд затворов через транзисторы VT1/VT2 (BC327). Кроме того эти цепи подавляют эффект, при котором затвор может быть заряжен во время закрывания транзистора через паразитную емкость коллектор-затвор (Ccg) из-за быстрого нарастания напряжения на коллекторе при закрытии. В зависимости от нужд применения инвертора, элементы частотозадающей цепи R9/C4 могут быть заменены на другие. С номиналами, указанными на схеме, частоту можно регулировать в пределах 25-75 кГц. Резистором R6 регулируется скважность, но, во время работы в резонансных режимах этого делать не следует, т.к. в малой степени изменяется и частота (в пределах ~1%).
Защита по току работает следующим образом. Сигнал от трансформатора тока выпрямляется мостом VD9..VD12, далее через делитель R10/R13 подается на вход ILIM. Когда на 9 ноге напряжение достигает 1,0 В - начинает накладываться ограничение тока (ШИМ), а когда амплитуда достигает 1,4 В - управляющие импульсы блокируются. Регулировка уставки осуществляется подстройкой R13.
Данный блок давал фронты около 200нс на нагрузке 10нФ (вместо затворов). Его можно доработать для управления мостом, добавив две вторичные обмотки в GDT и цепи разряда затворов.

Схема силового блока
Рисунок 2 - Схема силового блока

Силовой блок

В состав данного блока входят выпрямитель, инвертор и трансформатор тока. Полумост построен на распространенных IGBT транзисторах IRG4PC50U на длительный ток до 27A. От токов самоиндукции нагрузки ключи зашунтированы диодами VD5/VD6. Диоды VD3/VD4 блокируют внутренние медленные диоды в ключах. Стабилитроны VD1/VD2 предохраняют затворы от перенапряжения. Трансформатор тока TA1 содержит обмотку в 50 витков и намотан на феррите М2000НМ1 (как GDT).

    По сравнению с полным мостом полумостовая схема имеет следующие недостатки:
  • амплитуда выходного напряжения равна половине напряжения питания инвертора;
  • в 2 раза выше ток, протекающий через транзисторы, при одинаковой величине потребляемой мощности и напряжении питания;
  • отклонение формы выходного напряжения от прямоугольной, проявляющееся тем больше, чем больше мощность нагрузки, меньше рабочая частота, меньше емкость конденсаторов (C1-C6).

Последнее свойство объясняется тем, что во время очередного импульса конденсатор в отдельном плече полумоста поддерживает ток только пока заряжается и по мере накопления заряда этот ток снижается. При большой мощности нагрузки эти конденсаторы заряжаются быстро, поэтому в течение импульса ток спадает быстро (равно, как и при малой их емкости). Кроме мощности нагрузки на форму влияет и частота, т.к. при низкой частоте и большой длительности импульсов конденсаторы успевают заряжаться в большей степени до наступления окончания импульса. Ниже приведены осциллограммы модели полумоста на частоте 80 кГц с конденсаторами по 990нФ в плечах полумоста (как на рис.2) при активной нагрузке от 10 Вт до 10кВт.



Рисунок 3 - Зависимость формы выходного напряжения полумоста от величины нагрузки

Даташиты

UC3825
IRG4PC50U
HFA25TB60
60CPQ150

Осциллограммы

Осциллограмма сигналов затворов Между затворами.
Uдел = 5В, tдел = 2мкс
Осциллограмма тока Форма тока перед LC-контуром, в резонансе.
Осциллограмма напряжения контура индукционного нагревателя Форма напряжения на LC-контуре, в резонансе.
Осциллограмма напряжения выхода инвертора Форма напряжения на выходе инвертора. Нагрузка - LC-контур, в резонансе.

Фотоархив

Индукционный нагрев шпильки М6 Внутренности инвертора на UC3825 Индукционный нагрев стальной трубки

Видео




Комментарии

#9 сообщение от admin 09.09.2014
Дмитрий, желтые кольца из БП железные, для GDT не подойдут..
#8 сообщение от Дмитрий 07.09.2014
Можно ли использовать желтое ферритовое из блока питания компьютера кольцо в GDT
#7 сообщение от Дмитрий 05.09.2014
Скиньте пожалуйста печатную плату для блока управления
#6 сообщение от admin 31.07.2014
Дмитрий, да.. Нужно смотреть управляющие сигналы на выходах, желательно при работе на емкостную нагрузку (10-20нФ).
#5 сообщение от Дмитрий 31.07.2014
А можно ли как нибудь блок управления протестировать без силового блока?
#4 сообщение от admin 18.07.2014
В данном случае индекс не важен, функционал одинаковый. M - Military (для применения в оборонке). Информация по индексам есть в даташите, раздел Packaging information.
#3 сообщение от Олег 12.07.2014
C каким индексом должна быть микросхема? есть uc3825n, а есть 3826m вроде. Разница в цене 400 рублей в радиошопе
#2 сообщение от admin 12.05.2014
Если к инвертору ничего не подключено, ток может быть из-за небольшого сквозняка, проверяем деда и скорость закрытия ключей.. irf3808 для 3825 могут быть тяжелы по сравнению с 530, см. Qg и Ciss.
#1 сообщение от sasha 10.05.2014
я использовал вашу схему только в драйвера поставил irf3808(что было в наличии) а в смловую часть поставил irf3205.400 ватт тянет нормально-только х.х.=600мА-не много ли?
 



Добавление комментария
Имя:
E-mail:
Сообщение: