¿Cómo construir un puente H usando MOSFET? [duplicar]

Quiero invertir la polaridad de mi fuente de corriente, que en este caso es un capacitor, en medio de la fase de descarga. Además, el banco de condensadores se descarga a través de una bobina para hacer un electroimán de breve duración. Lo que quiero es invertir la polaridad de ese imán en medio de la descarga. ¿Cómo puedo lograr esto usando MOSFET u otros componentes de conmutación rápida?

A continuación se muestra el circuito simple de polaridad única. También estoy usando condensadores sensibles a la polaridad en mi banco de condensadores.

Sé que el puente H sería el componente en esta situación, pero me gustaría construir mi propio "puente H" usando MOSFET de tipo n y p para manejar estas altas corrientes.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿A qué voltaje estás cargando el capacitor? ¿En qué punto de la 'fase intermedia de descarga' desea que cambie? ¿Cuál es la resistencia de su electroimán? ¿Cuál es el propósito del diodo 1N4148?
@BruceAbbott Tengo una señal entrante de bajo voltaje para indicar cuándo se requiere cambiar. El diodo está allí solo para proteger el capacitor sensible a la polaridad de daños después de que el campo eléctrico colapsa cuando el capacitor se queda sin electricidad.
Es más probable que la bobina genere suficiente voltaje para matar el diodo. Necesitará algún camino para que la corriente de la bobina disipe la energía almacenada en la bobina.
En cuanto a su pregunta principal: ¿ha considerado un chip de puente H? un relé DPDT?
Invertir la polaridad del electroimán mientras recibe corriente en una dirección generará un pulso de voltaje masivo. V = L d i d t y di/dt será masivo, por lo tanto, V será masivo. ¿Estás seguro de que sabes lo que quieres lograr?
Sí, la inductancia en una bobina resistirá el cambio de corriente con mucho voltaje como lo mencionaron otros. Los fuegos artificiales van a ser bonitos.
@KyranF Ummh... Entonces, ¿debería disipar la energía almacenada en el campo magnético de las bobinas antes de aplicar corriente en otra dirección?
Necesita algunas abrazaderas serias [basadas en diodos de alto voltaje] que desviarán (redireccionarán) la corriente y el voltaje durante el pico de voltaje inductivo, mientras lo mantienen lo más cerca posible del nivel de voltaje deseado
@KyranF ¿Sería suficiente usar un diodo de supresión de voltaje transitorio para este propósito de sujeción?
En realidad, no, los diodos TVS son de acción rápida para picos de voltaje pulsado, como rayos, ESD (aunque es mejor usar diodos ESD reales) y picos de "potencia" bajos a corto plazo de suministros realmente ruidosos como alternadores de automóviles. Necesita algunos diodos súper bonitos para períodos prolongados de sujeción de sobretensión mientras las bobinas cambian de dirección
No veo de qué se trata todo este alboroto. Probablemente la mayoría de los puentes H impulsan cargas inductivas. Los llamamos motores. No hay fuegos artificiales, diodos locos de alto voltaje o televisores.

Respuestas (1)

Aquí hay un puente H MOSFET básico :

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Es más común que L1 sea un motor, pero en lo que respecta al puente H, un inductor es lo mismo. Un motor es solo un inductor que produce movimiento mecánico.

Hay muchas formas en las que puede controlar estos MOSFET. Busque controladores de puente H en su proveedor de productos electrónicos favorito: son componentes básicos. La selección adecuada no es un tema trivial. Yo sugiero:

Si la velocidad de conmutación no es crítica, es posible que pueda conectar los MOSFET directamente con un microcontrolador. También podría considerar un controlador discreto .

Tenga en cuenta que los diodos dibujados no necesitan ser diodos en realidad, pueden ser el diodo del cuerpo inherente de los MOSFET si sus parámetros de diseño lo permiten. Habrá corriente en los diodos solo de manera transitoria a medida que el puente H cambie de estado, por lo que dependiendo de qué tan rápido sea el cambio y cuál sea la corriente en ese momento, puede permanecer dentro de los parámetros operativos del MOSFET. Lea la hoja de datos.

La velocidad a la que puede invertir la corriente en L1 está limitada por la inductancia y el voltaje que puede aplicarle (en este caso, determinado por C1). Esta es una propiedad fundamental de los inductores:

v ( t ) = L d i d t

De ello se deduce que si desea invertir la corriente muy rápidamente, debe minimizar la inductancia y maximizar el voltaje.

También tenga en cuenta que cuando cambia de dirección en el puente H, el inductor invertirá la dirección de la corriente en el condensador y lo cargará . Esto continuará hasta que la corriente haya disminuido a 0, momento en el cual el capacitor comenzará a descargarse y la corriente comenzará a fluir en la dirección opuesta.

¿Qué piensa acerca de agregar dos diodos zener para acortar el pico de voltaje durante la conmutación? Además, mis condensadores dependen de la polaridad (electrolíticos), por lo que el pico que regresa al condensador cargándolo con la polaridad incorrecta no sería bueno.
¿También viene la corriente de c1 a la bobina en este esquema?
@Theamateurprogrammer, los diodos en el esquema ya sujetan el voltaje a 0.65V de los rieles de suministro. Los diodos Zener no agregarían nada. Además, la polaridad del voltaje es lo importante en los condensadores electrolíticos. Cuando cambia el puente H, la polaridad del voltaje permanece igual. La dirección de la corriente se invierte. Eso no es un problema: no es diferente de cómo se cargan normalmente los condensadores.
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