Коротко про EGS002
EGS002 — модуль керування для побудови однофазного інвертора з синусоїдальною вихідною напругою. Контролер EG8010 формує чотири сигнали керування H-мостом, підтримує частоту 50 або 60 Гц і обробляє зворотний зв’язок за напругою, струмом та температурою.
Ключові характеристики
- Модуль
- EGS002
- Контролер
- EG8010
- Призначення
- керування однофазним синусоїдальним інвертором
- Живлення логіки
- 5 В
- Вихідна частота
- 50 або 60 Гц
- Частота несучої SPWM
- 23,4 кГц [1]
- Мертвий час
- 300 нс, 500 нс, 1 мкс або 1,5 мкс [1]
- Виходи H-моста
- 1HO, 1LO, VS1 та 2HO, 2LO, VS2
- Зворотний зв’язок
- VFB, IFB, TFB
- Функції захисту
- за напругою, струмом і температурою за умови правильно реалізованих кіл контролю
- Габарити плати
- 61,5 × 32 мм
Детальний опис та особливості
Роль модуля в інверторі
EGS002 формує SPWM-сигнали для двох плечей зовнішнього H-мосту. Модуль керує силовими ключами, але не містить завершеного силового каскаду й самостійно не створює мережеву вихідну напругу. Допустима потужність готового інвертора визначається транзисторами, DC-шиною або трансформатором, провідниками, фільтром, охолодженням і налаштуванням захисту.
Підключення MOSFET V1–V4
Для стандартної нумерації V1–V4 канал 2 керує лівим півмостом V1/V3, а канал 1 — правим півмостом V2/V4.[3]
| MOSFET | Положення | Керування затвором | Середня точка півмоста |
|---|---|---|---|
| V1 | верхній ключ лівого півмоста | 2HO | source V1 → VS2 |
| V3 | нижній ключ лівого півмоста | 2LO | drain V3 → VS2 |
| V2 | верхній ключ правого півмоста | 1HO | source V2 → VS1 |
| V4 | нижній ключ правого півмоста | 1LO | drain V4 → VS1 |
VS1 і VS2 — не виходи на затвори. Кожен VS є комутаційним вузлом і поверненням плаваючого bootstrap-живлення верхнього драйвера: VS1 з’єднує source V2 з drain V4, а VS2 — source V1 з drain V3.[3][4] Якщо на силовій платі транзистори позначені інакше, орієнтуйтеся не на номери V1–V4, а на електричну роль: HO → gate верхнього ключа, LO → gate нижнього ключа, VS → їхня спільна середня точка.
Налаштування частоти та мертвого часу
Для побутових і резервних систем можна вибрати фіксовану частоту 50 або 60 Гц. Мертвий час задають двома триконтактними селекторами DT0 і DT1: у кожному селекторі центральний контакт з’єднують лише з +5 В або лише з GND. JP3 задає DT0 = 1, JP7 — DT0 = 0, JP4 — DT1 = 1, JP8 — DT1 = 0.[3]
| Мертвий час | DT0 | DT1 | Замкнути | Залишити розімкненими |
|---|---|---|---|---|
| 300 нс | 0 | 0 | JP7 + JP8 | JP3, JP4 |
| 500 нс | 1 | 0 | JP3 + JP8 | JP4, JP7 |
| 1 мкс | 0 | 1 | JP4 + JP7 | JP3, JP8 |
| 1,5 мкс | 1 | 1 | JP3 + JP4 | JP7, JP8 |
Одночасно встановлюють рівно дві перемички: одну для DT0 та одну для DT1. Не замикайте одночасно JP3 з JP7 або JP4 з JP8 — це з’єднає +5 В із GND. Для режиму 1,5 мкс замкніть тільки JP3 і JP4; JP7 та JP8 залиште розімкненими.[3]
Надто малий мертвий час може спричинити наскрізний струм і пошкодження транзисторів, а надто великий — погіршити форму сигналу та збільшити нагрів. Остаточне налаштування виконують осцилографом на знеструмленому або безпечно обмеженому силовому стенді.[2]
Зворотні зв’язки та діагностика
Входи VFB, IFB і TFB призначені для контролю вихідної напруги, струму навантаження та температури. Захисні функції працюють коректно лише з відповідними датчиками й правильно розрахованими колами узгодження. Світлодіодна індикація допомагає розрізняти спрацювання за струмом, підвищеною або зниженою напругою та температурою.[2]
Дисплей
Контролер підтримує тридротовий послідовний інтерфейс для дисплея 128×32 класу ST7920. Роздільна здатність 128×32 сама по собі не гарантує сумісності: перед купівлею дисплея потрібно звірити контролер, протокол, напругу живлення та розведення контактів.[2]
Підійде / не підійде
Підійде
- для розроблення однофазного інвертора з вихідною частотою 50 або 60 Гц;
- для експериментального ДБЖ або автономної енергосистеми, де силову частину проєктують окремо;
- для ремонту чи модернізації сумісної конструкції з H-мостом і потрібними колами зворотного зв’язку;
- для досвідчених радіоаматорів та інженерів, які мають осцилограф і навички роботи з високою напругою.
Не підійде
- як готовий інвертор із клемами для акумулятора та навантаження;
- як модуль із наперед визначеною вихідною потужністю;
- для прямого підключення побутових приладів без силового каскаду, фільтра, зворотного зв’язку та захисної автоматики;
- як універсальний драйвер будь-якого дисплея 128×32;
- для першого проєкту з мережевою напругою без відповідного досвіду та засобів безпеки.
Приклади застосування
Резервне живлення 50 Гц
Керування H-мостом у саморобному ДБЖ, де акумуляторний тракт, силові транзистори, трансформатор або DC-шина та вихідний фільтр розраховані під конкретне навантаження.
Автономний інвертор
Формування синусоїдальної напруги в акумуляторній або сонячній системі після окремого етапу накопичення й перетворення енергії. EGS002 відповідає за керування, а не за заряджання акумулятора чи MPPT.
Навчальний стенд силової електроніки
Дослідження SPWM, мертвого часу, роботи H-мосту та зворотних зв’язків із лабораторним обмеженням струму й контрольованим навантаженням.
Підключення та налагодження
Визначте топологію
Оберіть низькочастотний трансформаторний варіант або двоступеневу схему з високовольтною DC-шиною. Від цього залежать силові ключі, фільтр, ізоляція та спосіб вимірювання напруги.
Підключіть півмости за каналами
Для стандартної нумерації підключіть V1/V3 до каналу 2 із середньою точкою VS2, а V2/V4 — до каналу 1 із середньою точкою VS1. Перед подаванням живлення прозвоніть, що кожен VS з’єднаний саме із source верхнього та drain нижнього ключа свого півмоста.
Встановіть мертвий час
На повністю знеструмленій платі встановіть одну перемичку для DT0 та одну для DT1 відповідно до таблиці. Для 1,5 мкс замкніть JP3 і JP4, залишивши JP7 та JP8 розімкненими. Після пайки перевірте мультиметром відсутність короткого замикання між +5 В і GND.
Розрахуйте силову частину
Підберіть транзистори, драйверне живлення, запобіжник, провідники, радіатори, трансформатор або DC-DC каскад і вихідний фільтр під реальні напругу, пусковий струм та тривалу потужність навантаження.
Налаштуйте зворотний зв’язок
Підключіть VFB, IFB і TFB через розраховані кола вимірювання. Не покладайтеся на захист від перевантаження, короткого замикання або перегріву, доки ці кола не перевірені.
Перевірте сигнали без навантаження
Спочатку контролюйте керувальні сигнали й мертвий час осцилографом із безпечним обмеженням енергії. Після цього перевірте вихід без навантаження та з малим резистивним навантаженням; робоче обладнання підключайте лише після контролю напруги, форми сигналу, температури й спрацювання захистів.
Обмеження та безпека
Небезпечна напруга
Готовий інвертор може містити напругу, небезпечну для життя, і накопичувати заряд у конденсаторах після вимкнення. Використовуйте гальванічну розв’язку, запобіжники, розрядні кола, захисне заземлення та закритий негорючий корпус.
Не замикайте обидві сторони DT0 або DT1
JP3 і JP7 задають протилежні рівні одного входу DT0, а JP4 і JP8 — протилежні рівні DT1. Одночасне замикання обох сторін одного селектора з’єднає +5 В із GND і може пошкодити плату або джерело живлення.
Не міняйте VS1 і VS2 місцями
VS1 має бути середньою точкою того самого півмоста, затворами якого керують 1HO/1LO; VS2 — середньою точкою півмоста 2HO/2LO. Перехресне підключення порушує опорний вузол верхнього драйвера й може спричинити неправильне відкривання або пошкодження силових ключів.
Ризик наскрізного струму
Не подавайте повну потужність до перевірки полярності керування та мертвого часу. Помилка може одночасно відкрити ключі одного плеча й миттєво пошкодити транзистори, доріжки або джерело живлення.
Захист залежить від зовнішніх кіл
Наявність входів VFB, IFB і TFB не замінює датчики та правильне калібрування. Непідключений або неправильно налаштований зворотний зв’язок може спричинити хибне вимкнення, нестабільну напругу або відсутність потрібного захисту.
Потужність не задається модулем
Не визначайте допустиме навантаження лише за назвою EGS002. Перевіряйте тепловий режим, струм ключів і трансформатора, насичення дроселя, пускові струми споживача та реальну форму вихідної напруги.
Альтернатива для іншої топології
- Якщо потрібен не контролер синусоїдального H-мосту, а генератор для низьковольтного push-pull DC-DC каскаду, розгляньте плату на SG3525 і LM358. Це інша топологія, тому вона не є прямою заміною EGS002.
FAQ
Як встановити мертвий час 1,5 мкс?
На знеструмленій платі замкніть тільки JP3 і JP4. JP7 та JP8 залиште розімкненими. Не замикайте всі площадки: JP3/JP7 та JP4/JP8 є протилежними положеннями двох селекторів, тому їх одночасне замикання з’єднає +5 В із GND.[3]
Куди підключати V1/V3 і V2/V4 — до VS1 чи VS2?
У стандартній нумерації пара V1/V3 належить каналу 2: gate V1 → 2HO, gate V3 → 2LO, а їхня середня точка → VS2. Пара V2/V4 належить каналу 1: gate V2 → 1HO, gate V4 → 1LO, а середня точка → VS1. Самі затвори до VS не підключаються.[3][4]
Чи можна підключити EGS002 безпосередньо до акумулятора та отримати 230 В?
Ні. EGS002 формує керувальні сигнали; для отримання 230 В потрібна повна силова схема з перетворенням напруги, H-мостом, фільтром, зворотним зв’язком і захистом.
Яку потужність інвертора підтримує модуль?
EGS002 не задає потужність готової системи. Її визначають силові ключі, трансформатор або DC-шина, охолодження, монтаж, фільтр і допустимі струми всіх компонентів.
Чи підійде звичайний OLED 128×32 з I²C?
Не як пряма заміна. EG8010 розрахований на тридротовий послідовний інтерфейс дисплея класу ST7920, тому потрібно звірити протокол і розведення контактів, а не лише роздільну здатність.[2]
Чому модуль може вимикати SPWM після запуску?
Контролер припиняє керування під час спрацювання захисту за напругою, струмом або температурою. Перевірте сигнали VFB, IFB і TFB, коди світлодіодної індикації, живлення та налаштування силової частини перед повторним запуском.[2]
Документи для проєктування
- EGmicro — EG8010: сторінка контролера — живлення, частоти SPWM, варіанти мертвого часу, зворотні зв’язки та функції захисту.
- EGmicro — EG8010 SPWM Data Manual V2.2 — призначення виводів, режими захисту, налаштування мертвого часу та інтерфейс дисплея.
- EGMicro — EGS002 Sinusoid Inverter Driver Board User Manual v1.0 — схема плати, налаштування JP3/JP4/JP7/JP8, нумерація MOSFET і призначення каналів 1HO/1LO/VS1 та 2HO/2LO/VS2.
- Infineon — IR2110(S)/IR2113(S) Datasheet — функції HO, LO та VS у драйвері верхнього й нижнього силових ключів.
