H-міст з послідовниками емітерів

В даний час я зворотну інженерію схеми, яка вимагає управління магнітним полем. Для цього в ланцюзі є пара D882 і B772 кожен. Сліди на друкованій платі говорять про те, що транзистори розташовані так, як показано на малюнку нижче: Це розташування для мене взагалі не має сенсу. Чи не застосовується напруга до будь-якого з керуючих сигналів, приведе до струму через обидва транзистора, а не через котушки?

Це називається "H-міст".

Його часто використовують для приводу двигунів вперед, а також назад.

У вашому випадку це дозволяє генерувати магнітне поле, полярність та інтенсивність якого ви можете змінювати, використовуючи "керуючий сигнал 1" та "керуючий сигнал 2."

Коли обидва високі (або обидва низькі), через котушку не протікає струм.

Якщо одна висока, а інша низька, то струм буде текти в певному напрямку.

Якщо поміняти максимум і мінімуми, воно тече у зворотному напрямку.

Тепер, якщо ви тримаєте один стійкий і імпульсує інший, ви отримаєте імпульсний струм через котушку. Він буде згладжений (дещо) котушкою до стійкого магнітного поля, сила якого пропорційна робочому циклу імпульсів.

Перемикання полярності струму також змінює полярність магнітного поля.

Це дуже спрощений опис, але я думаю, що він містить достатньо ключових слів, щоб ви мали змогу самостійно знайти більше деталей.

Це загальна схема з багатьма напрямками - і безліччю хитрощів та пасток, які розробляються, використовуються та контролюються.

Ще трохи про те, як це працює:

Ключовим у всьому є те, як функціонують транзистори pnp та npn.

Коли напруга на основі транзистора npn більше ніж на 0,7 вольт вище напруги на випромінювачі, то струм буде надходити через колектор до випромінювача.

Коли напруга на основі транзистора pnp більше ніж на 0,7 вольт нижче напруги на колекторі, то струм буде надходити через колектор до випромінювача.

Отже, дивлячись на Н-міст, подача високого сигналу на один із керуючих сигналів відключить pnp і включить npn - ця сторона моста підключена до позитивної напруги живлення.

Тепер, якщо ви подаєте низький сигнал на іншій контрольній лінії, транзистор npn вимкнеться, а pnp увімкнеться. Та сторона моста з'єднана із землею.

Струм тепер може текти від V + з одного боку мосту, через котушки, до землі з іншого боку мосту.

Отже, який керуючий сигнал високий, а який низький, диктує напрям потоку струму через навантаження в середині мосту.

Ви також запитували, чи можливо включити обидва транзистори на одній стороні і викликати коротке замикання.

Це може статися, і називається простріл. Частина проектування та експлуатації H-мосту полягає в тому, щоб переконатися, що цього не відбудеться.

У дизайні, який ви розмістили, я не думаю, що це може статися.

Мені здається, що транзистори з кожної сторони ніколи не можуть бути включені одночасно. Але я не інженер і, можливо, щось наглядав (хоча Тоні інженер і не думає, що це може статися з цією схемою).

НІ

Vbe має мертву зону для рівнів приводу <| +/- 0.7V | однак, повернення ЕРС під час навантаження L / R = T (63% V) виникне там, де R - постійний опір котушок. (DCR)

остерігайтеся необхідності притискати індуктивні шипи до протилежної рейки за допомогою пари ценера + діод через моторні або зворотні діоди Vce через кожен транзистор. У більш досконалих конструкціях вони використовують активні хомути. Остерігайтеся реактивної енергії та зони петлі в макеті. Тримайте щільні пари від водія, потужності, заземлення до L, щоб мінімізувати шум CM.

Однак під час руху вліво-вправо вперед і назад. Ви повинні зупинитися, маючи як верхній, так і нижній водії високі (або низькі), щоб переміщувати константу часу L / R = T з іншим затримкою гальму до зміни сторони напрямку. Це робить ваш розумний контролер, використовуючи Sig1 = Sig2 = або 0, або 1. Якщо це не двигун, ігноруйте.

При регулюванні струму, якщо лівий бік високий, права частина використовується для середньої напруги ШІМ для управління струмом напруги або швидкості в стаціонарному стані. Тоді, коли повертається полярність навантаження, робиться навпаки. Правий бік високий і лівий бік з нахиленою ШІМ у напрямку до повного Вавга в протилежній полярності. Якщо це мотор, то те саме стосується і відключення. Часто для зондування струму використовується шунт струму, коли інерція навантаження впливає на струм протягом g часу.

Також майте на увазі, що ці прості транзисторні перемикачі мають hFE приблизно 10 ~ 5% макс. HFE під час насичення, тому вхідний струм та тепловіддача повинні бути обчислені. тоді як керуючий сигнал повинен бути вище + 12 В або виникає додаткове падіння через Vbe. Ось чому MOSFET є кращими, але вони мають знімати через проблеми, як якщо б це були відкриті колектори замість послідовників випромінювачів. Тоді два входи повинні бути розділені на 4 входи з контрольованим мертвим часом.

Це найпростіший драйвер моста, але компрометує Vdrop на кожному перемикачі, але нормально для невеликих мостів на 12 В. Незважаючи на те, що він може працювати на 5 В, не рекомендується для низької ефективності.

З кожного боку у вас NPN і транзистор PNP. Якщо рівні напруги керування вибрані правильно, транзистор NPN та PNP одночасно не будуть включатися.

Чи є ШІМ-сигнал на керуванні або аналогова конструкція від OPAmp? Ця схема нагадує аналоговий мостовий бустер класу B. Еквівалентний комплементарний H ШІМ, як правило, потребує приводу кожного транзистора окремо і до насичення; цей вічно знаходиться в лінійній зоні, VCE ніколи не може досягти насичення. На мостах ШІМ Н загальний випромінювач віддають перевагу загальному колектору; простіше наситити кожен мостовий транзистор без додаткових напруг живлення. Звичайний колектор має недолік розповсюдження BEMF до BASE, це може знищити водія.

Деякі з попередніх відповідей дають правильні твердження, але жодна відповідь задовільно не відповідає на питання.

@JRE правильно, що ми називаємо цю топологію ланцюга Н-мостом, що вона зазвичай використовується для управління двигунами, і як ви встановили лінії управління для роботи двигуна.

@TonyEErocketscientist вірно, що вам потрібно щось розсіювати струм, коли індуктивне навантаження вимкнено. Його пропозиція повернутись назад до ценерових діодів, паралельно з навантаженням, є найкращим рішенням. Якщо струм невеликий, ви також можете піти з неполяризованим конденсатором.

У коментарі @immibis правильно стверджує, що кожен окремий транзистор підключений до послідовника випромінювачів. Іншими словами, вихід підключається до випромінювача транзистора, а не до колектора. Вихід відповідає напрузі входу в межах падіння напруги діода.

Транзистори в послідовниках випромінювачів НЕ залишаються , за винятком випадків, коли вхідна напруга близька до рейки живлення. Через це послідовники випромінювачів відомі тим, що витрачають електроенергію та потребують тепловідводі. Серце лінійного регулятора напруги є послідовником випромінювачів, і ці регулятори відомі тим, що вони неефективні та потребують тепловідводящих. Логіка, пов'язана з випромінювачами (наприклад, використовувалася в суперкомп'ютерах Cray), використовує послідовники випромінювачів для перемикання цифрових сигналів. Виробництво тепла в Cray було настільки погано, що холодильний агрегат був більшим, ніж електроніка! І третій приклад послідовників випромінювачів - це ...

Підсилювач класу B, який @ RRomano010 вказує. Їх виготовляють два послідовника випромінювача, транзистор NPN підтягується до високої рейки, а транзистор PNP підтягується до низької рейки. Ось що ми маємо тут. Вони зазвичай використовуються як вихідний етап аудіопідсилювачів для приводу гучномовців, неефективні та потребують достатнього прогрівання тепла.

Якщо ви абсолютно повинні керувати індуктивним навантаженням за допомогою аналогового сигналу (тобто ШІМ неприйнятна), то схема, представлена ​​у запитанні, є нормальною конструкцією , ледь спрацює (хоча я б додав захисні діоди @ TonyEErocketscientist). Ви отримаєте деяке перехресне спотворення через зміщення напруги діода; це можна компенсувати так само, як це робиться в підсилювачі класу AB.

Якщо ви керуєте навантаженням / вимиканням вантажу або з ШІМ, то це неефективна конструкція. Звичайний спосіб виготовлення Н-мосту - транзистори PNP, що підтягуються до високої рейки, а NPN-транзистори - до низької рейки. Іншими словами, замініть транзистори NPN в цій схемі PNP, і навпаки. Однак тоді вам знадобляться резистори на кожній базі транзистора. Можливо, дизайнер цієї схеми намагався уникати зайвих компонентів - це також пояснило б відсутність захисних діодів. Не забудьте поставити і ці захисні діоди.

Або ви просто можете скористатись мікросхемою H bridge, де хтось інший подбав про ці проблеми за вас.