Драйвер на двух транзисторах для управления затвором полевого транзистора | Электронные схемы
драйвер для управления затвором полевого транзисторадрайвер для управления затвором полевого транзистора
У полевых MOSFET транзисторов между затвором и истоком есть паразитный конденсатор,его емкость в даташите указывают как Ciss.У транзистора IRFB5615 его емкость составляет 1750пФ,а сопротивление открытого канала 32 мОм при напряжении на затворе 10В. Эту паразитную емкость можно легко обнаружить,достаточно к стоку подключить лампу накаливания и к ней подать плюс питания,а к истоку подать минус питания.Если теперь дотронуться пальцем затвора и стока или истока,можно зарядить этот конденсатор и лампа будет светить до тех пор,пока этот конденсатор не разрядится.
паразитный конденсатор затвор-исток полевого транзисторапаразитный конденсатор затвор-исток полевого транзистора
Представим ситуацию,когда на выходе микроконтроллера есть ШИМ сигнал с высоким уровнем 5 Вольт.
Подаем этот сигнал на затвор транзистора и паразитный конденсатор начинает заряжаться,но медленно,так как ток сигнала на выходе МК достигает примерно 20 мА.В итоге конденсатор полностью не зарядится или будет искажен сигнал и напряжение на затворе не будет 5 Вольт,хотя и этого мало для полного открытия транзистора.Транзистор начнет сильно нагреваться.Допустим,для заряда емкости в 1000пФ до 10 Вольт и время заряда 10 нС,требуется ток в 1 Ампер.
управление мосфет с помощью эмиттерного повторителя
Конденсатор надо быстро заряжать и быстро разряжать,иначе транзистор нагревается или выйдет из строя.Чтобы это реализовать,требуется либо специальная микросхема-драйвер для управления полевыми транзисторами,или собрать простейший эмиттерный повторитель на комплементарных транзисторах.Такая схема производит усиление по току .
драйвер на двух биполярных транзисторах для управления полевым транзисторомдрайвер на двух биполярных транзисторах для управления полевым транзистором
Когда сигнал будет высокого уровня,откроется транзистор Т1 и зарядит затвор полевого транзистора,паразитный конденсатор быстро зарядится.
Когда сигнал будет низкого уровня,откроется Т2 и разрядит затвор мосфета. Проверял этот драйвер так: вместо мосфета поставил конденсатор 1000мкФ,питание на драйвер подал 9 Вольт.Теперь на базы транзисторов,через резистор 10 кОм подключал еще один источник питания и наблюдал по осциллографу заряд конденсатора.При плюсе на базах конденсатор заряжается,при минусе на базах конденсатор разряжается.
Драйвер для мощных транзисторов | VD MAIS
Компания IXYS (с 2017 года ставшая подразделением компании Littelfuse) начала серийное производство нового драйвера, предназначенного для управления SiC MOSFET и IGBT большой мощности.
Раздельные 9-амперные выходы истоков и стоков микросхемы драйвера IX4351NE позволяют настраивать времена включения и выключения, минимизируя потери переключения.
Внутренний зарядовый насос обеспечивает регулируемое отрицательное напряжение смещения затвора для улучшения устойчивости к dV/dt и уменьшения времени выключения.
Схема детектора выхода из насыщения обнаруживает состояние токовой перегрузки внешнего SiC MOSFET и инициирует плавное отключение, предотвращая потенциальную опасность повреждения из-за высокой скорости изменения напряжения dV/dt. Логический вход IN, совместимый с ТТЛ и КМОП, не требует преобразования уровня даже при отрицательном напряжении смещения драйвера затвора. Безопасность работы обеспечивается цепями защиты от пониженного напряжения и перегрева кристалла. Выход «Неисправность» с открытым стоком сигнализирует микроконтроллеру об аварийном режиме.
Параметры IX4351NE гарантируются в диапазоне рабочих температур от -40 до +125 °C. Устройство выпускается в 16-выводном корпусе SOIC со сниженным тепловым сопротивлением. О наличии оценочной платы производитель позаботился.
Основные характеристики IX4351NE:
- Отдельные выводы истоков и стоков с допустимыми пиковыми токами 9 А
- Диапазон рабочих напряжений от –10 до +25 В
- Внутренний регулятор на основе зарядового насоса для выбора отрицательного напряжения смещения затвора
- Обнаружение выхода из насыщения с мягким отключением драйвера
- Входы, совместимые с ТТЛ и КМОП
- Защита от пониженного напряжения
- Отключение при перегреве
- Выход «Неисправность» с открытым стоком
Области применения IX4351NE:
- Драйверы SiC MOSFET и IGBT
- Бортовые зарядные устройства и зарядные станции
- Промышленные инверторы
- Корректоры коэффициента мощности, AC/DC и DC/DC преобразователи
100-вольтовые высокочастотные полумостовые драйверы затворов МОП-транзисторов от Renesas
HIP2210 и HIP2211 – полумостовые драйверы затворов мощных полевых транзисторов (MOSFET), обеспечивающие вытекающий ток до 3А и втекающий – до 4А.
HIP2210 имеет трехуровневый ШИМ-вход и возможность программирования «мертвого» времени (паузы). Широкий диапазон напряжений питания — от 6 В до 18 В, и встроенный обратный диод обеспечивают управление верхним и нижним МОП-ключами в полумостовых приложениях с напряжением до 100В. Данные драйверы обеспечивают типовую задержку распространения 15 нс и типовое рассогласование времени задержки 2ns, что делает их оптимальными для высокочастотных коммутационных приложений. Имеется защита от превышения напряжения и пониженного напряжения питания.
Трехуровневый вход управления ШИМ микросхемы HIP2210 позволяет управлять ключами верхнего и нижнего плеча с помощью одного сигнала. Когда на вход ШИМ подан высокий логический уровень, верхний МОП-ключ включен, а МОП-ключ нижней стороны выключен.
Когда на входе низкий логический уровень, МОП-ключ моста нижней стороны включен, а верхний ключ выключен. Когда же входное напряжение находится на среднем уровне, оба транзистора выключены. Пороговые уровни ШИМ пропорциональны напряжению на опорном входе — на выводе VREF, это позволяет разрешить работу ШИМ для любых логических уровней — от 2,7 до 5,5 В.
Основные преимущества:
- Вытекающий/втекающий токи 3/4А
- Коммутируемое напряжение полумоста до 100В
- Обратный диод с допустимым напряжением 115В
- Напряжение питания 6-18В
- Типовая задержка 15 нс
- Для HIP2210 – программируемое время паузы от 35 до 350 нс с помощью внешнего резистора.
Типовые схемы включения драйверов:
Микросхема HIP2210 выпускается в 10-выводном корпусе TDFN размером 4х4 мм, а HIP2211 – в 8-выводном корпусе SOIC-8, 8-выводном DFN и в 10-выводном TDFN корпусе.
Применение: DC/DC преобразователи, драйверы одно- и трехфазных электродвигателей, аудиоусилители класса D
Смотреть дополнительные материалы > 100-вольтовые высокочастотные полумостовые драйверы затворов МОП-транзисторов от Renesas.
pdf
Информацию по доступности высокочастотных полумостовых драйверов затворов МОП-транзисторов, а также по образцам и коммерческим условиям можно получить по телефонам или почте Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. . Мы будем рады Вам помочь!
Самодельный драйвер для мощных моторов
Петр
Для управления мощными моторами через Ардуино нужно выбрать один из вариантов:
- через готовый драйвер – шилд, например Монстр мото шилд
- через свою схему управления на транзисторах, если нужно иметь реверс моторов, то нужно делать Н-мост с транзисторов.
- через свою схему управления на транзисторах, если нужно иметь реверс моторов, то для этого с транзисторами можно использовать реле.
Для первого варианта нужно идеально подобрать драйвер по вашим запросам – вольтаж и ампераж моторов и обеспечить драйвер требуемым отводом тепла – поставить радиатор, а возможно и вентилятор для обдува.
Второй вариант запрашивает очень хорошее понимание электроники – нужно уметь рассчитать все элементы схемы: транзисторы n и p типа, резисторы, конденсаторы, диоды,… Кроме того при выходе из строя одного элемента вся система перестает работать и быстро заменить что то не так просто.
Третий вариант подразумевает получение ШИМ контроля оборотов мотора в одном направлении, а два реле обеспечат смену полярности питания мотора, что даст ему обратный ход. Большой плюс такого варианта в том, что можно иметь на борту несколько транзисторов (один не подключен – в запасе) и при перегрузке или сгорании основных можно на резервном транзисторе «доехать домой». И даже при поломке реле все равно можно иметь ход как минимум в одном направлении. Да и по затратам и надежности этот вариант был выбран как оптимальный.
Теперь по порядку:
Выбираем транзистор – берем полевой транзистор (мосфет). Тут есть два варианта по типу управляющего сигнала:
Логические транзисторы – управляются 5 вольтами – можно прямо с Ардуино.
Остальные транзисторы управляются напряжением от 10в (хотя практика показала что не логический полевик нормально работает и от 5 вольт). Для их использования нужно после Ардуино поднять напряжение, можно использовать готовый драйвер мосфета.
Итак, подсчитав более выгодный вариант (логические транзисторы значительно дороже) был выбран вариант с использованием драйвера мосфета в виде микросхемы ТС 4420. Она имеет 8 ножек:
1 и 5 питание +
4 и 8 питание –
2 вход (от Ардуино)
6 и 7 выход (на транзисторы)
Транзисторы нужно выбирать с запасом по напряжению и току, если углубляться в выбор сильнее, то нужно обратить внимание на сопротивление открытого транзистора, время открытия, закрытия,… В идеале транзистор должен открываться и закрываться очень быстро и тогда он не будет греться и КПД системы будет повыше.
В нашей схеме были использованы транзисторы IRF 2204, с током 210А, но поскольку были сомнения по поводу тонких ножек, то на каждый мотор стоит по 3 транзистора – в параллельном соединении (хотя 2 достаточно), один из них можно держать в запасе.
Подключаем транзистор так:
Левая ножка – управляющий сигнал с ШИМ (берем с выхода драйвера мосфета).
Средняя ножка – выход на мотор, но для удобства ее можно отломать (чтобы не мешала при пайке), а взять выход с корпуса транзистора (через отверстие корпус соединен с радиатором).
Важно не забыть на первую (левую) ножку припаять резистор примерно 10 кОм и пустить его на минус – так база транзистора всегда будет притянута к земле – чем она надежно закроет транзистор даже при обрыве управляющего провода.
Теперь выбираем по току и управляющему напряжению реле. В нашем случае реле управляется 12 вольтами – пришлось ставить еще по одному не очень мощному транзистору не логического уровня, который при сигнале с Ардуино (напрямую без драйвера) подает на реле 12 вольт и меняет положение его контактов.
Таким образом мы уже получили готовую схему для нашего силового драйвера:
Если интересно, то можно посмотреть схему в работе на большой робоплатформе с двумя моторами по примерно 700 Вт каждый и напряжением 12в: