Wie baut man eine H-Brücke mit MOSFETs? [Duplikat]

Ich möchte die Polarität meiner Stromquelle, die in diesem Fall ein Kondensator ist, mitten in der Entladephase umkehren. Auch die Kondensatorbank wird durch eine Spule entladen, um einen Kurzzeit-Elektromagneten zu erzeugen. Was ich möchte, ist, die Polarität dieses Magneten mitten in der Entladung umzukehren. Wie kann ich dies mit MOSFETs oder anderen schnell schaltenden Komponenten erreichen?

Unten ist die einfache Schaltung mit einer Polarität. Außerdem verwende ich polaritätsempfindliche Kondensatoren in meiner Kondensatorbank.

Ich weiß, dass die H-Brücke in dieser Situation die Komponente wäre, aber ich möchte meine eigene "H-Brücke" mit MOSFETs vom n- und p-Typ bauen, um diese hohen Ströme zu bewältigen.

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Auf welche Spannung lädst du den Kondensator? An welchem ​​Punkt in der Mitte der Entladephase soll umgeschaltet werden? Welchen Widerstand hat dein Elektromagnet? Was ist der Zweck der 1N4148-Diode?
@BruceAbbott Ich habe ein eingehendes Niederspannungssignal, um anzuzeigen, wann ein Umschalten erforderlich ist. Die Diode dient nur dazu, den polaritätsempfindlichen Kondensator vor Beschädigung zu schützen, nachdem das elektrische Feld zusammenbricht, wenn der Kondensator keinen Strom mehr hat.
Es ist wahrscheinlicher, dass die Spule genug Spannung erzeugt, um die Diode zu töten. Sie benötigen einen Pfad für den Spulenstrom, um die in der Spule gespeicherte Energie abzuleiten.
Zu Ihrer Hauptfrage: Haben Sie einen H-Brücken-Chip in Betracht gezogen? ein DPDT-Relais?
Das Umpolen des Elektromagneten, während er in einer Richtung mit Strom versorgt wird, erzeugt einen massiven Spannungsimpuls. V = L D ich D T und di/dt wird massiv sein, daher wird V massiv sein. Sind Sie sicher, dass Sie wissen, was Sie erreichen wollen?
Ja, die Induktivität in einer Spule widersteht der Stromänderung mit viel Spannung, wie von anderen erwähnt. Feuerwerk wird schön
@KyranF Ummh ... Also sollte ich die im Magnetfeld der Spulen gespeicherte Energie abbauen, bevor ich Strom in eine andere Richtung anlege?
Sie benötigen einige ernsthafte [auf Hochspannungsdioden basierende] Klemmen, die den Strom und die Spannung während der induktiven Spannungsspitze umleiten (umleiten), während sie sie hoffentlich so nahe wie möglich am beabsichtigten Spannungspegel halten
@KyranF Würde die Verwendung einer Transientenspannungsunterdrückungsdiode für diesen Klemmzweck ausreichen?
Nicht wirklich, TVS-Dioden reagieren schnell auf gepulste Spannungsspitzen wie Blitzeinschläge, ESD (es ist jedoch besser, tatsächliche ESD-Dioden zu verwenden) und kurzfristige Spannungsspitzen mit geringer "Leistung" von wirklich lauten Netzteilen wie Lichtmaschinen. Sie benötigen einige hübsche Überdioden für längere Überspannungsklemmen, während die Spulen die Richtung ändern
Ich verstehe nicht, was die ganze Aufregung soll. Wahrscheinlich treiben die meisten H-Brücken induktive Lasten. Wir nennen sie Motoren. Es gibt kein Feuerwerk, verrückte Hochspannungsdioden oder Fernseher.

Antworten (1)

Hier ist eine einfache MOSFET- H-Brücke :

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Es ist üblicher, dass L1 ein Motor ist, aber was die H-Brücke betrifft, ist ein Induktor dasselbe. Ein Motor ist nur ein Induktor, der zufällig eine mechanische Bewegung erzeugt.

Es gibt viele Möglichkeiten, wie Sie diese MOSFETs ansteuern können. Suchen Sie bei Ihrem bevorzugten Elektroniklieferanten nach H-Brückentreibern: Es handelt sich um Standardkomponenten. Die richtige Auswahl ist kein triviales Thema. Ich schlage vor:

Wenn die Schaltgeschwindigkeit nicht entscheidend ist, können Sie die MOSFETs möglicherweise direkt mit einem Mikrocontroller steuern. Sie könnten auch einen diskreten Treiber in Betracht ziehen .

Beachten Sie, dass die gezeichneten Dioden keine Dioden sein müssen, sie können die inhärente Body-Diode der MOSFETs sein, wenn Ihre Designparameter dies zulassen. In den Dioden fließt nur vorübergehend Strom, wenn die H-Brücke ihren Zustand ändert. Je nachdem, wie schnell das Schalten erfolgt und wie hoch der Strom in dieser Zeit ist, bleiben Sie möglicherweise innerhalb der Betriebsparameter des MOSFET. Lesen Sie das Datenblatt.

Die Rate, mit der Sie den Strom in L1 umkehren können, wird durch die Induktivität und die Spannung begrenzt, die Sie daran anlegen können (in diesem Fall bestimmt durch C1). Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Induktivitäten:

v ( T ) = L D ich D T

Daraus folgt, dass Sie, wenn Sie den Strom sehr schnell umkehren möchten, die Induktivität minimieren und die Spannung maximieren müssen.

Denken Sie auch daran, dass, wenn Sie die Richtung auf der H-Brücke ändern, die Induktivität die Stromrichtung im Kondensator umkehrt und ihn auflädt . Dies wird fortgesetzt, bis der Strom auf 0 gesunken ist, an welchem ​​Punkt der Kondensator beginnt, sich zu entladen und der Strom in die entgegengesetzte Richtung zu fließen beginnt.

Was halten Sie davon, zwei Zenerdioden hinzuzufügen, um die Spannungsspitze beim Schalten kurzzuschließen? Außerdem sind meine Kondensatoren polaritätsabhängig (elektrolytisch), sodass die Spitze, die zum Kondensator zurückkommt und ihn mit falscher Polarität auflädt, nicht gut wäre.
Kommt in diesem Schema auch der Strom von c1 zur Spule?
@Theamateurprogrammer, die Dioden im Schaltplan klemmen die Spannung bereits auf 0,65 V der Versorgungsschienen. Zenerdioden würden nichts hinzufügen. Auch bei Elektrolytkondensatoren ist die Spannungspolarität von Bedeutung. Beim Umschalten der H-Brücke bleibt die Spannungspolarität gleich. Die Stromrichtung kehrt sich um. Das ist kein Problem: Es ist nicht anders, als wie Kondensatoren normalerweise geladen werden.
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