Полумост на ШИМ контроллере TL494

Устройство представляет собой простой преобразователь частоты и может быть применено в качестве источника питания импульсных трансформаторов, индукционных нагревателей, маломощных SSTC, и прочих потребителей импульсного ВЧ питания. Преобразователь состоит из трёх основных частей: задающий генератор, блок драйверов, полумостовой инвертор.

Задающий генератор

Генератор собран на базе распространенного ШИМ контроллера TL494 по стандартной для неё схеме. На выходе генератора два прямоугольных сигнала противоположных по фазе с выдержкой "мертвого времени" между управляющими импульсами. Регулировка частоты от 67кГц до 256кГц осуществляется переменным резистором R6, а мертвого времени - подстроечником R8. Возможности обратной связи в данном устройстве не использованы.

Схема генератора.

Драйвер - в данном случае это выходной усилитель сигналов для управления силовыми ключами MOSFET.
Не секрет, что для хорошей коммутации силовых ключей схема управления должна обеспечивать быструю зарядку и разрядку емкости затвора. От этого зависит тепловой режим ключей, время их "жизни", КПД инвертора.
В мостовых/полумостовых схемах цепи управления верхних и нижних ключей должны быть гальванически развязаны. Т.к. потенциалы истоков верхних ключей смещены относительно земли на напряжение питания силовой части. Развязка может быть как трансформаторная, так и оптическая.

Трансформаторы GDT (Gate Drive Transformer) успешно используются в любительских и в промышленных преобразователях. GDT имеют несколько основных плюсов: простота, не нужны дополнительные развязанные источники как для опто-драйверов, возможность апгрейда полумоста до моста, добавлением всего лишь дополнительных обмоток. Из недостатков: ограниченный диапазон частот (определяется маркой феррита), относительно плохая форма выходных сигналов на высоких частотах.

Драйвер с оптической развязкой (опто-драйвер) состоит из оптрона и драйвера. На вход оптрона подается сигнал задающего генератора, на выходе получается инвертированный сигнал, который далее инвертируется и усиливается драйвером. Отмечу плюсы таких драйверов: качественный сигнал на выходе; большой диапазон частот, 0 Гц - 1 МГц (зависит от оптрона). Каждый опто-драйвер должен питаться от своего развязанного источника 15V. Данные драйвера способны давать хороший сигнал на емкостной нагрузке в 10nF при частоте 500кГц.

Схема блока драйверов.

Блок собран по полумостовой схеме. Основные элементы:
- VDS1 (35A 1000V) и C10...C13 (в сумме 1000uF 400V) - силовой выпрямитель;
- VT1 и VT2 (20A 500V) - силовые ключи;
- VD2 и VD4 (Hyper Fast 25A 600V 23ns) - обратные диоды;
- VD1 и VD3 (Shottky 60A Vr=150V) - необходимы для блокировки медленных внутренних диодов ключей.

Схема силовой части.

Осциллограммы

	Затвор VT2, частота 106кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Между затрорами, частота 106кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Затвор VT2, частота 256кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Затвор VT2, частота 256кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 0.4 мкс
	Выход драйвера, нагрузка 12nF+3R, мин.частота. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Выход драйвера, нагрузка 12nF+3R, частота 250кГц. Uдел = 5В, tдел = 0.4 мкс

Фотоархив