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  •  半桥电路的基本拓扑电路图  电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥,桥的对角线接变压器T1的原边绕组,故称半桥变换器。如果此时C1=C2,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半。  半桥电路概念的...
  •  半桥电路的基本拓扑电路图  电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥,桥的对角线接变压器T1的原边绕组,故称半桥变换器。如果此时C1=C2,那么当某一开关管导通时,绕组上的电压只有电源电压的一半。  半桥电路概念的...
  • 半桥式开关电源的主回路如2-14所示,晶体管T1和T2、电容器C1和C2分别作为桥的四个臂,其中,一堆角线两端接输入电压C,另一对角线两端接高频变压器T1作为功率输出端。
  • 在 测试半桥电路 TPS28225,NCP3420驱动MOS半桥 中测试了TPS28225驱动高速 AOT254L 。   ▌02 测试电路板 1.实验电路设计1 ▲ 实验电路原理图 ▲ 单面板快速制版电路图 ▲ 组装后的实验电路板 实验电路AD...

     

    01 半桥功率板


    设计功率MOS半桥驱动板是为了实现 100W无线充电方案 用于 第十六届全国大学生智能车竞赛 中的信标组无线充电功率输出。

    测试半桥电路 TPS28225,NCP3420驱动MOS半桥 中测试了TPS28225驱动高速 AOT254L

    在后面的实验中,对于 TPS28225 工作条件进行测试:

    • 工作电压:数据手册给出工作电压:4.5V ~ 8.8V;
    • 驱动信号峰值:数据手册给出的数值为: 2.0 ~ 13.2V .
    • 输入输出信号信号延迟;

    最后,测量对于 功率线圈(来自于电磁炉) 的LC谐振,以及功率输出测试。

     

    02 测试电路板


    1.实验电路设计1

    ▲ 实验电路原理图

    ▲ 实验电路原理图

    ▲ 单面板快速制版电路图

    ▲ 单面板快速制版电路图

    2.电缆组装和初步测试

    (1)组装后电路板

    注:MOS前面的消振电阻,阻值为:27欧姆。

    ▲ 组装后的实验电路板

    ▲ 组装后的实验电路板

    (2)工作电压测试

    根据 TPS28225数据手册 记录数据,TPS28225工作电压在4.5V~8V。下面通过测量输出电压,来判断TPS28225是否工作。

    输入信号参数:

    • 频率:10kH,占空比=50%
    • 峰值:0 ~ 5V

    MOS半桥的电压:12V。

    ▲ 输入信号与MOS管电路输出信号

    ▲ 输入信号与MOS管电路输出信号

    逐步提高TPS28225的工作电压(2 ~ 5V),测量模块的输出的平均电压。测量结果如下:

    ▲ 工作电压vs模块输出电压

    ▲ 工作电压vs模块输出电压

    实际测量可以看到,TPS28225的工作电压大于3.6V,它便可以正常输出工作了。

    (3)输入信号幅值

    测试目的,主要证实该芯片是否可以使用3.3V ARM芯片驱动。

    从1V逐步提高输入信号到5V,测量输出信号的平均值。输入信号的频率和占空比仍然是与前面相同。

    ▲ 输入信号幅值与输出信号

    ▲ 输入信号幅值与输出信号

    可以到到实际上当输入信号大于 1.8V 之后,输出便出现了6V(对应占空比50% 的方波信号),TPS28225可以很好的正常的被触发了。

    在1.75V~ 2V 之间输出电压有一些波动,对于这个问题出现的源于未详。

    通过测试,可以知道该芯片可以直接使用 3.3V ARM单片机的IO驱动

    3.电路性能测试

    (1)输入输出动态测试

    ▲ 测量输出输入之间的波形延迟

    ▲ 测量输出输入之间的波形延迟

    在输出为空载的情况下,测量输入输出波形之间延时情况。

    下面是上升沿之间的情况,延迟大约为150ns。

    ▲ 上升沿波形

    ▲ 上升沿波形

    下面是下降沿之间的延迟,延迟大约是100ns。

    ▲ 下降沿波形

    ▲ 下降沿波形

    (2)电路频率与空载损耗

    电路空载损耗随着频率增加而变化。下面测量不同频率下电路的空载损耗。

    测量方案:

    • 输入信号:幅值0 ~ 5V,占空比50%;
    • 输入信号频域: 10kHz ~ 1MHz;
    • MOS半桥工作电压12V,有DH1766供电,读取输出电压。

    ▲ 500kHz下输入与输出信号

    ▲ 500kHz下输入与输出信号

    注意: 下图在测量的时候,示波器的探头没有很好局部接地。

    ▲ 1MHz输入输出波形

    ▲ 1MHz输入输出波形

    下图是测量实验电路板在不同频率下的空载功耗电流。

    • 随着输入频率增加,空载电路近似线性增加;
    • 在频率超过750kHz之后,电流增速略微下降。具体原因是什么呢?

    ▲ 工作频率与空载电流

    ▲ 工作频率与空载电流

    setf=[10000.00,20000.00,30000.00,40000.00,50000.00,60000.00,70000.00,80000.00,90000.00,100000.00,110000.00,120000.00,130000.00,140000.00,150000.00,160000.00,170000.00,180000.00,190000.00,200000.00,210000.00,220000.00,230000.00,240000.00,250000.00,260000.00,270000.00,280000.00,290000.00,300000.00,310000.00,320000.00,330000.00,340000.00,350000.00,360000.00,370000.00,380000.00,390000.00,400000.00,410000.00,420000.00,430000.00,440000.00,450000.00,460000.00,470000.00,480000.00,490000.00,500000.00,510000.00,520000.00,530000.00,540000.00,550000.00,560000.00,570000.00,580000.00,590000.00,600000.00,610000.00,620000.00,630000.00,640000.00,650000.00,660000.00,670000.00,680000.00,690000.00,700000.00,710000.00,720000.00,730000.00,740000.00,750000.00,760000.00,770000.00,780000.00,790000.00,800000.00,810000.00,820000.00,830000.00,840000.00,850000.00,860000.00,870000.00,880000.00,890000.00,900000.00,910000.00,920000.00,930000.00,940000.00,950000.00,960000.00,970000.00,980000.00,990000.00,1000000.00]
    cdim=[0.00,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05]
    

     

    04 功率线圈谐振


    1.线圈和谐振

    线圈使用 手边的电磁炉功率输出线圈 ,根据 电磁线圈参数测量 ,线圈的电感参数为:

    • 电感:: L0=93.4μHL_0 = 93.4\mu H
    • 串联电阻:R0=2.12ΩR_0 = 2.12\Omega

    (1)参数确定

    根据博文 苹果手机无线充电频率 测量结果,发现它的充电频率为是360kHz,选择其一半(180kHz)作为谐振频率。根据LC串联谐振公式:fo=12πL0C0f_o = {1 \over {2\pi \sqrt {L_0 C_0 } }}

    可以知道所需要配置谐振电容为:

    C0=1(2πf0)2L0C_0 = {1 \over {\left( {2\pi f_0 } \right)^2 L_0 }}

    根据:f0=180kHz,  L0=93.4×106Hf_0 = 180kHz,\,\,L_0 = 93.4 \times 10^{ - 6} H

    可以计算出:C0=1(2π×180×103)2×93.4×106=8.37nFC_0 = {1 \over {\left( {2\pi \times 180 \times 10^3 } \right)^2 \times 93.4 \times 10^{ - 6} }} = 8.37nF

    (2)电容选择

    由于谐振电压很高,组成谐振所使用的电容使用C0G(NP0)高压高频电容。根据 C0G(NP0) 电容的耐压测试 中的测试,可以知道这些电容的击穿电压接近1000V。而不同的表贴电容的耐压之后100V左右。

    下面从龙邱公司寄送过来的C0G电容样品,包括三种:1、2.2、5.6nF。使用它们三个的并联组成串联谐振电容,电容容量:C0=1+2.2+5.6=8.9nFC_0 = 1 + 2.2 + 5.6 = 8.9nF

    ▲ 从龙邱公司寄送过来的C0G电容样品

    ▲ 从龙邱公司寄送过来的C0G电容样品

    对应实际谐振频率:
    f0=12π93.4×106×8.9×109=174.562kHzf_0 = {1 \over {2\pi \sqrt {93.4 \times 10^{ - 6} \times 8.9 \times 10^{ - 9} } }} = 174.562kHz

    2.测试方案

    (1)交流信号测量

    使用上面的功率模块,输出扫频信号,驱动线圈与LC串联电路。使用 DM3068树苣万用表测量谐振交流电压信号。根据 博文如何使用万用表测量随机噪声 中对于DM3068相应频率的测量,可以知道它至少对于500kHz之内的频率信号输出相应都是平坦的。

    下面是当时测量DM3068频率响应曲线。

    image

    (2)谐振电路制作

    利用 粘贴铜箔简易实验电路制作 制作测试电路板。

    ▲ 简易实验电路板

    ▲ 简易实验电路板

    测量焊接之后的并联电容容量:

    • 独自测量:12.12nF
    • 增加DM3068万用表之后:12.53nF

    3.测量数据

    (1)测量电路和波形

    测量电路如下图所示:

    ▲ 测量电路

    ▲ 测量电路

    在谐振附近电感上的波形:

    ▲ 线圈上的电压波形

    ▲ 线圈上的电压波形

    (2)母线电压:6V

    下图分别是测量得到的谐振电压与母线电流曲线。从中可以看到谐振频率大约为172.4kHz

    ▲ 频率与谐振电容上的电压

    ▲ 频率与谐振电容上的电压

    ▲ 频率与功率电流

    ▲ 频率与功率电流

    (3)母线电压12V

    由于电源DH1766的输出电流限制在1A,所以在下面测量中,可以看到在谐振是,当母线电流超过1A时,输出电流受限,输出的电压也下降。

    ▲ 频域与电容谐振电压

    ▲ 频域与电容谐振电压

    ▲ 频域与母线电流之间的关系

    ▲ 频域与母线电流之间的关系

    (3)占空比为25%,母线电压12V

    为了降低输出谐振电流,使用占空比为25%的方波驱动,对应的输出电压和母线电流如下:

    ▲ 占空比为25%时,谐振左右时线圈电压波形

    ▲ 占空比为25%时,谐振左右时线圈电压波形

    ▲ 频率与电容谐振电压

    ▲ 频率与电容谐振电压

    ▲ 频率与母线电压

    ▲ 频率与母线电压

    (4)占空比与谐振电压与母线电流

    设置频域为172kHz,测试不同的占空比与谐振电压与谐振电流之间的关系。

    为了避免DH1766输出限流的影响,将母线电压调至6V。

    ▲ 占空比与谐振电容电压

    ▲ 占空比与谐振电容电压

    ▲ 占空比与母线电流

    ▲ 占空比与母线电流

    理论上分析上述结果:

    对于周期为TT,高电平为τ\tau,占空比为Duty=τTDuty = {\tau \over T},幅值为1,的方波信号。它的第一个基波幅值为:E1=τTSa(τπT)=DutySa(πDuty)E_1 = {\tau \over T}Sa\left( {{{\tau \cdot \pi } \over T}} \right) = Duty \cdot Sa\left( {\pi \cdot Duty} \right)

    绘制出的曲线为:

    ▲ 占空比与第一谐波幅值之间的关系

    ▲ 占空比与第一谐波幅值之间的关系

    对比前面测量得到的结果,可以看到整体趋势是相似的。只是遗留下一个问题: 为什么测量曲线不是很光滑呢?

    将第一谐波平方之后(实际上,对应着谐波电流,电流在串联电阻上的功率等于电流的平方乘以串联电阻),对应消耗的功率,它与直流电源的输出电流成正比。绘制出来如下图,这与前面测量结果曲线相同。
    ▲ 将幅值平方绘制成曲线

    ▲ 将幅值平方绘制成曲线

    setf=[5.00,5.91,6.82,7.73,8.64,9.55,10.45,11.36,12.27,13.18,14.09,15.00,15.91,16.82,17.73,18.64,19.55,20.45,21.36,22.27,23.18,24.09,25.00,25.91,26.82,27.73,28.64,29.55,30.45,31.36,32.27,33.18,34.09,35.00,35.91,36.82,37.73,38.64,39.55,40.45,41.36,42.27,43.18,44.09,45.00,45.91,46.82,47.73,48.64,49.55,50.45,51.36,52.27,53.18,54.09,55.00,55.91,56.82,57.73,58.64,59.55,60.45,61.36,62.27,63.18,64.09,65.00,65.91,66.82,67.73,68.64,69.55,70.45,71.36,72.27,73.18,74.09,75.00,75.91,76.82,77.73,78.64,79.55,80.45,81.36,82.27,83.18,84.09,85.00,85.91,86.82,87.73,88.64,89.55,90.45,91.36,92.27,93.18,94.09,95.00]
    vc=[23.59,27.91,32.00,34.50,38.82,42.67,44.76,48.20,51.70,54.78,57.68,63.74,67.20,72.09,79.21,82.12,87.03,88.74,94.89,98.28,100.65,102.98,105.76,114.46,115.65,122.42,122.23,125.60,126.42,129.81,130.47,133.41,136.46,144.34,145.50,145.80,151.41,152.44,154.11,156.09,156.89,157.15,158.08,160.27,159.49,158.15,160.87,163.51,164.06,160.84,157.53,161.41,158.07,157.78,157.73,155.59,155.45,155.37,156.24,156.60,154.82,153.53,150.14,148.42,146.12,143.92,141.70,139.92,137.54,135.25,132.86,129.14,126.49,123.14,120.15,117.12,113.76,111.06,106.20,102.67,98.61,93.18,91.11,86.97,83.14,78.46,72.20,68.03,64.95,60.06,54.52,49.62,45.26,37.76,20.91,18.93,16.88,14.90,12.84,10.76]
    cdim=[0.02,0.03,0.04,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.10,0.12,0.13,0.15,0.17,0.19,0.20,0.22,0.24,0.26,0.28,0.30,0.31,0.33,0.37,0.38,0.41,0.42,0.44,0.45,0.48,0.49,0.51,0.53,0.56,0.57,0.58,0.62,0.63,0.64,0.65,0.66,0.67,0.68,0.69,0.69,0.68,0.70,0.71,0.72,0.70,0.69,0.71,0.69,0.69,0.68,0.67,0.67,0.66,0.66,0.66,0.65,0.63,0.61,0.60,0.59,0.57,0.55,0.54,0.52,0.50,0.48,0.46,0.44,0.42,0.40,0.38,0.36,0.35,0.32,0.30,0.28,0.26,0.24,0.22,0.20,0.18,0.16,0.15,0.13,0.12,0.10,0.09,0.08,0.06,0.04,0.03,0.03,0.02,0.02,0.02]
    

    ▲ 占空比为95%时线圈谐振波形

    ▲ 占空比为95%时线圈谐振波形

     

    ▌结论


    1.测量中存在的问题

    在测量过程中,会发现TPS28225在使用过程中存在以下问题:

    • 对于上桥臂Boost(自举)电容CB的容量需要提高到10uF,这一点在 测试半桥电路 TPS28225,NCP3420驱动MOS半桥 通过实验证明;
    • 输入PWM信号在占空比、频率不适合的时候,容易使得输出信号消失。猜测是由于TPS28225内部保护电路起到作用。具体原因不详。

    后面通过在博文 基于HIP6601的MOS的半桥电路测试 对比一下与TPS28225管脚和功能相同的HIP6601是否具有相同的问题。详细请参见基于HIP6601的MOS的半桥电路测试 中的测试结果。

    ■ 相关文献链接:

     

    ▌附录


    1.测量TPS28225工作电压程序

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-18
    #
    # Note:
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    
    dp1308open(110)
    
    setv = linspace(2, 5, 50)
    outv = []
    
    for v in setv:
        dp1308p25v(v)
        time.sleep(1)
        meter = meterval()
        outv.append(meter[1])
    
        printff(v, meter)
    
        tspsave('measure', setv=setv, outv=outv)
    
    plt.plot(setv, outv)
    plt.xlabel("Work Voltage(V)")
    plt.ylabel("Output(V)")
    plt.grid(True)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    printf('\a')
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST1.PY
    #============================================================
    

    2.测量输入信号幅值程序

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-18
    #
    # Note:
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    
    dg1062open()
    
    setv = linspace(1, 5, 50)
    outv = []
    
    for v in setv:
        dg1062volt(1, v)
        dg1062offset(1, v/2)
        time.sleep(1)
    
        meter = meterval()
        outv.append(meter[1])
    
        printff(v, meter)
    
        tspsave('inputv', setv=setv, outv=outv)
    
    plt.plot(setv, outv)
    plt.xlabel("Input(V)")
    plt.ylabel("Output(V)")
    plt.grid(True)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST2.PY
    #============================================================
    

    3.测量频率与功耗的程序

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # FREQ2POWER.PY                -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-18
    #
    # Note:
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    
    dg1062open()
    setf = linspace(10000, 1000, 100)
    cdim = []
    
    for f in setf:
        dg1062freq(1, f)
        time.sleep(1)
        curr = dh1766curr()
        cdim.append(curr)
    
        printff(f, curr)
    
        tspsave('meas', setf=setf, cdim=cdim)
    
    dg1062freq(1, 10000)
    plt.plot(setf, cdim)
    plt.xlabel("Frequency(Hz)")
    plt.ylabel("Current(A)")
    plt.grid(True)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : FREQ2POWER.PY
    #============================================================
    

    4.测量频率与谐振电压、母线电流、以及占空比的关系

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TESTRESONANCE.PY             -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-18
    #
    # Note:
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    
    dm3068open()
    dg1062open()
    
    dg1062freq(1, 172000)
    dg1062duty(1, 50)
    setf = linspace(5, 95, 100)
    vcdim = []
    cdim = []
    
    for f in setf:
        dg1062duty(1, f)
        time.sleep(1)
    
        acv = dm3068vac()
        curr = dh1766curr()
    
        vcdim.append(acv)
        cdim.append(curr)
    
        printff(f, acv, curr)
    
        tspsave('meas', setf=setf, vc=vcdim, cdim=cdim)
    
    plt.plot(setf, vcdim)
    plt.xlabel("Duty(%)")
    plt.ylabel("AC(V)")
    plt.grid(True)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TESTRESONANCE.PY
    #============================================================
    

    1. 实验电路AD工程文件:AD\SmartCar\2021\WirelessBeacon\TPS28225 ↩︎

    展开全文
  • 详细的情况我们可以看下2,负载RL得到的就是全波整流电流,输出电压比波整流电路要高。 第三种就是我们常见的全波式整流,像我们ASEMI的整流一般情况下也都是全波式整流,全波式整流用的是4个二极管...
  • 基于HIP6601的MOS的半桥电路测试

    千次阅读 2021-01-18 10:29:43
      ▌01 半桥MOS实验 ...将其与功率MOS管组成实际半桥电路,测试驱动电磁线圈相关数据。   ▌02 实验电路 1.测试电路板1 ▲ 实验电路原理 ▲ 快速制版的实验板 实验电路板AD工程文件:AD\Test\20

     

    01 半桥MOS实验


    1.背景

    为了设计 全国大学生智能车竞赛 中的的信号节能组的信号源,使用 MOS半桥 驱动 无线节能信标组的线圈。 关于比赛规则请详见:《 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则

    通过 使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片 验证了 HIP6601 驱动的基本功能。将其与功率MOS管组成实际半桥电路,测试驱动电磁线圈相关数据。

    如下是从 淘宝购买到的HIP6601(¥3.00元) 。这个芯片将用于后面实验测试。

    ▲ 从淘宝购买到的HIP6601

    ▲ 从淘宝购买到的HIP6601

    2.对比TPS28225功能

    通过对比, HIP6601的功能与管脚定义与TPS28225是相通的,所以它的测试电路板与 测试半桥电路 TPS28225,NCP3420驱动MOS半桥 中的功能大体相同。

    在TPS28225测试过程中,发现TPS28225存在以下问题:

    • 上桥臂的自举电容CB的容量需要大于0.1(实际上使用10uF)才能够正常工作,否则无法正常输出驱动波形
    • 在占空比、频率不合适的情况下,TPS28225输出停止。

    以上具体原因尚未得到解释,猜测与TPS28225的内部上下桥臂的保护功能有关系。下面的测试中对比测试HIP6601是否也存在相同的问题。

    对于TPS28225详细的测量结果: 基于TPS28225功率MOS半桥电路测试

     

    02 实验电路


    1.测试电路板1

    (1)原理图

    测试电路设计参考在MOS半桥相同的设计方案。

    ▲ 测试实验SCH

    ▲ 测试实验SCH

    (2)PCB

    使用 一分钟制版法 制作实验电路板,如下:

    ▲ 快速制版实验PCB

    ▲ 快速制版实验PCB

    (3)焊接制作

    ▲ 焊接后的测试电路

    ▲ 焊接后的测试电路

    2.初步测试

    (1)工作电压

    根据 使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片测试结果,HIP6601工作电压为9.75V,下面重新测量这个工作电压。

    • 测量方式:逐步改变VCC电压,测量LGATE输出电压。如果LGATE电压。

    • 输入信号:10KHz,幅值(0~5V)

    • 电压从低到高:
      ▲ 工作电压从1V 逐步增加到15V

      ▲ 工作电压从1V 逐步增加到15V

    • 电压从高到低:
      ▲ 电压从15V逐步降低到1V

      ▲ 电压从15V逐步降低到1V

      从上面测量来看,HIP6601对于工作电压有一定的回滞。

    (2)输入信号

    • 信号的幅值:
    测量条件:
    A. HIP6601工作电压:10V
    B. 信号频率:10kHz,方波,占空比50%
    C.测量LGATE波形的电压。

    ▲ 输入信号(蓝色)与LGATE(粉色)信号

    ▲ 输入信号(蓝色)与LGATE(粉色)信号

    下面是测量的结果,从中可以看到只有当输入信号的幅值(峰值)接近3V的时候,芯片才能够正式工作。这一点与使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片测量的结果(高于1.5V)相差很多。

    ▲ 输入信号的幅值与LGATE平均电压

    ▲ 输入信号的幅值与LGATE平均电压

    • 信号的延迟:

    ▲ 输入信号上升沿LGATE时间延迟

    ▲ 输入信号上升沿LGATE时间延迟

    ▲ 输入信号上下降沿LGATE时间延迟

    ▲ 输入信号上下降沿LGATE时间延迟

    • 信号的频率范围:

    ▲ 输入频率为1Hz时,LGATE波形

    ▲ 输入频率为1Hz时,LGATE波形

    ▲ 输入频率为1MHz时,LGATE波形
    ▲ 输入频率为1MHz时,LGATE波形

     

    03 空载试验


    1.输入输出

    测试条件:
    A. HIP6601工作电压:10V
    B. MOS电路工作电压:12V
    C.输入信号:100kHz,方波,0~5V,50%

    ▲ 输入信号与OUT信号

    ▲ 输入信号与OUT信号

    ▲ 下降沿延迟信号

    ▲ 下降沿延迟信号

    ▲ 上升沿延迟信号

    ▲ 上升沿延迟信号

    2.不同频率下的工作电流

    随着频率增加,HIP6601的工作电流与半桥MOS母线电流如下图所示。
    ▲ 不同频率下HIP6601工作电流与半桥母线电流

    ▲ 不同频率下HIP6601工作电流与半桥母线电流

    在100kHz工作频率下,HIP6601的工作电压大约20mA,在10V工作电压下,HIP6601的温度手摸起来有点高了。

    setf=[10000.0000,20000.0000,30000.0000,40000.0000,50000.0000,60000.0000,70000.0000,80000.0000,90000.0000,100000.0000,110000.0000,120000.0000,130000.0000,140000.0000,150000.0000,160000.0000,170000.0000,180000.0000,190000.0000,200000.0000,210000.0000,220000.0000,230000.0000,240000.0000,250000.0000,260000.0000,270000.0000,280000.0000,290000.0000,300000.0000,310000.0000,320000.0000,330000.0000,340000.0000,350000.0000,360000.0000,370000.0000,380000.0000,390000.0000,400000.0000,410000.0000,420000.0000,430000.0000,440000.0000,450000.0000,460000.0000,470000.0000,480000.0000,490000.0000,500000.0000,510000.0000,520000.0000,530000.0000,540000.0000,550000.0000,560000.0000,570000.0000,580000.0000,590000.0000,600000.0000,610000.0000,620000.0000,630000.0000,640000.0000,650000.0000,660000.0000,670000.0000,680000.0000,690000.0000,700000.0000,710000.0000,720000.0000,730000.0000,740000.0000,750000.0000,760000.0000,770000.0000,780000.0000,790000.0000,800000.0000,810000.0000,820000.0000,830000.0000,840000.0000,850000.0000,860000.0000,870000.0000,880000.0000,890000.0000,900000.0000,910000.0000,920000.0000,930000.0000,940000.0000,950000.0000,960000.0000,970000.0000,980000.0000,990000.0000,1000000.0000]
    hipc=[0.0159,0.0159,0.0160,0.0165,0.0170,0.0175,0.0181,0.0186,0.0192,0.0198,0.0203,0.0209,0.0215,0.0221,0.0227,0.0233,0.0239,0.0245,0.0251,0.0256,0.0262,0.0268,0.0274,0.0280,0.0285,0.0291,0.0297,0.0302,0.0308,0.0314,0.0320,0.0325,0.0331,0.0336,0.0342,0.0348,0.0353,0.0359,0.0364,0.0370,0.0376,0.0381,0.0387,0.0392,0.0398,0.0403,0.0409,0.0415,0.0420,0.0426,0.0431,0.0437,0.0442,0.0448,0.0454,0.0459,0.0464,0.0470,0.0475,0.0481,0.0486,0.0492,0.0498,0.0503,0.0509,0.0514,0.0520,0.0525,0.0531,0.0536,0.0542,0.0547,0.0552,0.0558,0.0563,0.0569,0.0574,0.0580,0.0585,0.0591,0.0596,0.0601,0.0607,0.0613,0.0618,0.0623,0.0629,0.0634,0.0640,0.0645,0.0650,0.0656,0.0661,0.0666,0.0672,0.0677,0.0683,0.0688,0.0693,0.0699]
    busc=[0.0328,0.0333,0.0333,0.0335,0.0340,0.0343,0.0347,0.0351,0.0353,0.0356,0.0359,0.0362,0.0364,0.0366,0.0369,0.0371,0.0374,0.0377,0.0380,0.0382,0.0385,0.0387,0.0390,0.0392,0.0394,0.0397,0.0399,0.0402,0.0404,0.0407,0.0409,0.0411,0.0414,0.0417,0.0418,0.0421,0.0424,0.0425,0.0428,0.0430,0.0433,0.0435,0.0438,0.0441,0.0443,0.0446,0.0448,0.0451,0.0453,0.0455,0.0458,0.0460,0.0462,0.0465,0.0467,0.0470,0.0472,0.0474,0.0476,0.0478,0.0481,0.0484,0.0486,0.0489,0.0491,0.0494,0.0496,0.0498,0.0501,0.0503,0.0505,0.0507,0.0509,0.0512,0.0514,0.0516,0.0518,0.0521,0.0523,0.0526,0.0527,0.0529,0.0532,0.0535,0.0537,0.0539,0.0540,0.0543,0.0545,0.0547,0.0550,0.0551,0.0553,0.0555,0.0557,0.0559,0.0562,0.0564,0.0566,0.0569]
    

    3.自举电容对于输出信号的影响

    (1)自举电容CB=0.1uF

    ▲ 在CB=0.1uF的情况下的输出电压波形

    ▲ 在CB=0.1uF的情况下的输出电压波形

     

    ▌结论


    通过实验测试了HIP6601高速半桥MOS驱动电路的の工作状态。初步验证了该电路的工作功能。对于该驱动芯片的静态工作特性和动态工作特性进行了初步测试。

    ■ 相关文献链接:

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-16
    #
    # Note:
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    
    dg1062open()
    
    #------------------------------------------------------------
    gifid = 8
    setv = linspace(0, 5, 100)
    tspgiffirst(gifid)
    
    dh1766volt(12)
    time.sleep(2)
    
    vdim = []
    
    #------------------------------------------------------------
    for v in setv:
    #    dh1766volt(v)
        dg1062volt(1,v)
        dg1062offset(1, v/2)
    
        time.sleep(1)
        meter = meterval()
        vdim.append(meter[1])
        tspgifappend(gifid)
    
        printff(v, meter)
    
        tspsave('measure', v=setv, outv = vdim)
    
    dh1766volt(12)
    
    plt.plot(setv, vdim)
    plt.xlabel("Voltage(V)")
    plt.ylabel("Output Voltage(V)")
    plt.grid(True)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    printf('\a')
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST1.PY
    #============================================================
    
    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-24
    #
    # Note: Measure the HIP6601 and half bridge current without
    #       any load.
    #
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    
    setf = linspace(10000, 1000000, 100)
    dg1062open()
    
    dg1062freq(1, 10000)
    hipc = []
    busc = []
    
    for f in setf:
        dg1062freq(1,f)
        time.sleep(1)
    
        meter = meterval()
        hipcurr = meter[0] * 20            # mA
        buscurr = dh1766curr()
    
        printff(f, hipcurr, buscurr)
        hipc.append(hipcurr)
        busc.append(buscurr)
    
        tspsave('measure', setf=setf, hipc=hipc, busc=busc)
    
    dg1062freq(1,10000)
    
    plt.plot(setf, hipc, label='HIP6601 Current')
    plt.plot(setf, busc, label='Bridge Bus Current')
    plt.xlabel("Frequency(Hz)")
    plt.ylabel("Current(mA)")
    plt.grid(True)
    plt.legend(loc="upper right")
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST2.PY
    #============================================================
    

    1. 实验电路板AD工程文件:AD\Test\2021\TestHIP6601\TestHIP6601.SchDoc ↩︎

    展开全文
  • 1、ADC采集器内部使用的是半桥电路 通过通断测量分析: ADI-实际与AC24-/COM供电引脚连通 2、模拟量变送器内部使用全桥电路 通过分析: AV-与DC24-相连通 3、错误的电路连接:(上时错误连接方式) 默认采集器的...

    1、ADC采集器内部使用的是半桥电路
    通过通断测量分析:
    ADI-实际与AC24-/COM供电引脚连通 

    2、模拟量变送器内部使用全桥电路
    通过分析:
    AV-与DC24-相连通

    3、错误的电路连接:(上图时错误连接方式)
    默认采集器的ADI+与变送器的
    AV+相连,ADI-与AV-相连

    4、可行的电路连接:
    断开采集器的COM电源输入端,将
    变送器的AV-作为GND连接采集器
    的COM,AVI+连接AV+,ADI-连接
    AV-,由于GND和AV-相连,ADI-与
    COM相连,当AV-与ADI-相连时,可
    以去掉AV-和COM端的连接 

    5、原因分析:
    如果直接连接,由于ADI-与AC24-/COM导通,当ADI-连接到AV-时,
    相当于AC24-通过一个二极管B连接到AC24-,再通过一个二极管A连
    接到AC24+,可想而知,二极管AB均会因为直接接在高压上而烧毁
    可行接法原理分析:
    当去掉采集器的AC24-/COM电源接入端,使用全桥输出的GND做替
    换时,ADI-和AV-在同一基准,不会出现压差,缺点是:采集器的
    供电电压减少一个二极管的压降

    展开全文
  • 全桥、半桥拓扑在逆变器中广泛应用,现对其拓扑作分析,得出各自的优缺点。 通过时序电路分析两个开关管交替通断时的开关管耐压和变压器原边电压,可知开关管所需耐压为 Vdc ,变压器原边电压为 ± 1/2Vdc 。 全桥...

    全桥、半桥拓扑在逆变器中广泛应用,现对其拓扑作分析,得出各自的优缺点。

    通过时序电路分析两个开关管交替通断时的开关管耐压和变压器原边电压,可知开关管所需耐压为 Vdc ,变压器原边电压为 ± 1/2Vdc 。

    全桥逆变功率转换主电路与板桥电路的区别就是,用另外两个同样的开关管代替两只电容,即由 4 只开关管组成逆变开关电路,同样分析时序电路,可得开关管所需耐压为 Vdc ,变压器原边电压为 ± Vdc 。

    了解了两种电路的特性和工作原理,就可以比较其优缺点了。

    (假设半桥上臂电容为C1,下臂为C2,没有图片)

    首先,从电路图上可以很方便的看出一点明显的区别,就是开关管的数量不同。半桥式电路的开关管数量少,成本也就相应的低。全桥式电路有 4 只开关管,需要两组相位相反的驱动脉冲分别控制两对开关管,那就难免导致驱动电路的复杂。半桥式电路由于只有两只管子,没有同时通断地问题,且其抗不平衡能力强,也就是说对 duty 的要求不是很高,所以驱动电路相对于全桥就简单很多。

    就抗不平衡能力,我们可以再看一下原理图,当半桥式电路工作在 120VAC 时,电容中间的开关闭合,此时主要靠隔直电容 C2 来解决不平衡的问题。产生磁通不平衡时,线路中会出现一个直流偏流,当这个直流偏流大到一定程度时就会出现磁通饱和,加了这个隔直电容,就可以使直流电不能通过,以达到抗不平衡的目的。从另一个方面来说,当没有隔直电容时,会产生磁通不平衡,也就是铁心中会有剩磁出现,磁通不能恢复到零,剩磁积累到一定程度导致铁心饱和。而加了这个电容,当变压器线圈续流能量过多时,就会给 C2 充电( C1 、 C2 两端电压一定,所以可吸收的能量也一定),使多余的能量不会储存在线圈里,形成剩磁,从而解决磁通不平衡的问题。在这个时候,全桥与半桥的工作原理就很相似。当半桥电路工作在 220VAC 状态时,就不需要隔直电容的存在了。因为此时两个滤波电容中点的电压是浮动的,它可以自动对两边的电路进行调节,以达到平衡。当在某一周期,电感续流给 C2 充电时,能量过多, C2 两端电压就会偏高一点,本来会产生剩磁的能量就储存在电容内了,同时 C1 两端电压会相应偏低一点,下一个周期 C2 放电时,由于 duty 不变,就不会把多余的能量全部释放掉,也就是说, C2 两端的电压仍会比正常值偏高一点,但已经没有高那么多了,接着是 C1 放电,由于它的电压比正常值偏低,释放的能量也会少一些,继续使 C2 两端电压降低,直至达到一个新的平衡。 简单的说就是两个电容把变压器内多余的能量自动进行分配,直至平衡,而不产生剩磁。

    半桥和全桥电路的适用场合也不相同。我们可以先看一下变压器原边的电压波形,半桥式电路变压器原边电压为 ± 1/2 Vdc ,而全桥式电路变压器原边电压为 ± Vdc 。 P=V 原边 *I 输入 ,要想输出相同的功率,半桥式电路的输入电流就要是全桥式电路的 2 倍;换句话说,如果他们的开关电流一样,电源输入电压也相等,半桥式的输出功率将是全桥式的一半。因此,半桥式电路不适用于大功率的逆变电路。而且,由于其输入电压电流的不同,变压器的设计上也存在一定的区别,半桥式电路变压器原边线径要粗一些,全桥式电路的原边线圈匝数则要相对多一些。

    半桥式电路和全桥式电路与其他电路相比还有一个共同的优点,就是他们都不需要泄放电阻,漏感中储存的能量会直接回馈给 BUS 。电路的效率就相对较高。

    以上是对半桥式电路和全桥式电路各方面差异点的比较,归纳起来,如下表所示:
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