Ovládač tranzistora s diskrétnymi komponentnými poľami

Je to jedna vec, keď existuje vysokorýchlostné riadenie výkonného tranzistora s efektívnym poľom s ťažkou bránou ready-made vodič vo forme špecializovaného čipu ako UCC37322, a úplne odlišné, keď taký ovládač neexistuje, a schéma riadenia kľúča napájania sa musí implementovať tu a teraz.

V takýchto prípadoch je často potrebné uchýliť sa k pomoci samostatných elektronických komponentov, ktoré sú k dispozícii, a už od nich zostaviť ovládač uzávierky. Zdá sa, že tento prípad nie je zložitý, aby sa získali primerané časové parametre na prepínanie tranzistora s poľným efektom, všetko sa musí robiť efektívne a správne.

Veľmi užitočný, výstižný a kvalitný nápad s cieľom vyriešiť podobný problém navrhol už v roku 2009 Sergey BSVi vo svojom blogu „Embedder Page“.

Okruh bol autorom úspešne otestovaný na pol moste pri frekvenciách do 300 kHz. Najmä pri frekvencii 200 kHz so záťažovou kapacitou 10 nF bolo možné získať fronty s trvaním najviac 100 ns. Pozrime sa na teoretickú stránku tohto riešenia a pokúsime sa podrobne pochopiť, ako táto schéma funguje.

Hlavné prúdy náboja a vybíjania brány pri odomykaní a blokovaní hlavného kľúča tečú cez bipolárne tranzistory výstupného stupňa vodiča. Tieto tranzistory musia odolať riadiacemu prúdu vrcholovej brány a ich maximálne napätie medzi kolektorom a emitorom (podľa údajového listu) musí byť vyššie ako napájacie napätie vodiča. Spravidla stačí 12 voltov na ovládanie uzávierky poľa. Pokiaľ ide o špičkový prúd, predpokladáme, že nepresahuje 3A.

Ak je na ovládanie kľúča potrebný vyšší prúd, potom musia byť tranzistory výstupného stupňa výkonnejšie (samozrejme s vhodnou obmedzujúcou frekvenciou prenosu prúdu).

Pre náš príklad je ako tranzistory výstupného stupňa vhodný komplementárny pár - BD139 (NPN) a BD140 (PNP). Majú limitné napätie kolektor-emitor 80 voltov, špičkový kolektorový prúd 3A, medznú prenosovú frekvenciu 250 MHz (dôležité!) A minimálny koeficient prenosu statického prúdu 40.

Aby sa zvýšil prúdový zisk, pridáva sa doplnková dvojica nízkonapäťových tranzistorov KT315 a KT361 s maximálnym spätným napätím 20 voltov, minimálny koeficient statického prenosu prúdu 50 a medzná frekvencia 250 MHz tak vysoká, ako výstupné tranzistory BD139 a BD140. ,

V dôsledku toho dostaneme dva páry tranzistorov zapojených podľa obvodu Darlington s celkovým minimálnym súčiniteľom prevodu prúdu 50 x 40 = 2000 as medznou frekvenciou 250 MHz, čo je teoreticky v limite spínacia rýchlosť môže dosiahnuť niekoľko nanosekúnd. Ale pretože hovoríme o relatívne dlhých procesoch nabíjania a vybíjania kapacitácie hradla, tento čas bude rádovo vyšší.

Riadiaci signál sa musí privádzať do kombinovanej základne tranzistorov KT315 a KT361. Otváracie prúdy báz NPN (horný) a PNP (dolný) tranzistory musia byť oddelené.

Na tento účel by sa do obvodu mohli nainštalovať izolačné odpory, ale riešenie s inštaláciou pomocnej jednotky na KT315, rezistor a 1n4148 dióda sa ukázali byť oveľa účinnejšie pre tento konkrétny obvod.

Funkciou tejto jednotky je rýchla aktivácia základne horných tranzistorov nízkonapäťovej fázy pri aplikácii vyššieho napätia na základňu tejto jednotky a rovnako rýchlo diódou vytiahnite bázy na mínus, keď sa na spodnej časti jednotky objaví signál najnižšej úrovne.

Aby bolo možné ovládať tento ovládač zo zdroja nízkeho prúdu s výstupným prúdom asi 10 mA, je v obvode nainštalovaný tranzistor KP501 s nízkym prúdom a vysokorýchlostný optočlen 6n137.

Ak je riadiaci prúd privedený cez reťazec 2 - 3 optočlenov, výstupný bipolárny tranzistor vo vnútri prechádza do vodivého stavu a na kolíku 6 je otvorený kolektor, ku ktorému je pripojený odpor, ktorý pritiahne bránu nízkoprúdového tranzistora poľného účinku KP501 do kladnej výkonovej zbernice optočlenu.

Keď je teda na vstup optočlena privedený signál vysokej úrovne, bude na bráne poľného ovládača KP501 signál nízkej úrovne, ktorý sa uzavrie, čím poskytuje možnosť prúdu pretekať cez spodnú časť horného modulu podľa schémy KT315 - vodič nabije hradlo hlavného ovládača poľa.

Ak na vstupe optočlenu je signál nízkej úrovne alebo nie je signál, potom na výstupe optočlenu bude signál vysokej úrovne, uzáver KP501 sa nabije, jeho zásobný obvod sa uzavrie a základňa horného obvodu podľa obvodu KT315 sa posunie na nulu.

Fáza výstupu vodiča začne vybíjať bránu kľúča, ktorý ovláda. Je dôležité poznamenať, že v tomto príklade je napájacie napätie optočlenu obmedzené na 5 voltov a hlavná fáza vodiča je napájaná napätím 12 voltov.

Comments

[#1 Dmitry]

Napätie „nasýtenia“ dolného ramena bude 2,1 - 2,5 voltov, to je príliš veľa na bezpečné ovládanie poľného poľnohospodára, ktorého prah odblokovania sa znižuje s zahrievaním. Prvý bipolárny spínač spolu s rezistorom BE sa javí ako zbytočný.
Policajt v medzistupni, hoci v nízkoenergetickej fáze, ale pracujúci pri odpore 2,2 kOhm (v kolektore prvého KT315), je zablokovaním prednej časti. Polevici majú relatívne veľké kapacity. Je lepšie umiestniť nízko-výkonný vysokorýchlostný bipolárny namiesto PT a do svojej základne zahrnúť kapacity 2x diódy II, aby sa vytvoril negatívny sklon. Potom sa rýchlosť blokovania prudko zvýši.