Драйвер управления полевым транзистором: Использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней IR2110 — объяснение и примеры схем

Содержание

Использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней IR2110 — объяснение и примеры схем

Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи.

Небольшое обращение от переводчика:

Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т.п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.

И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.

Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на <вставить название>, само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно.

Обычно это выглядит так:
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!

Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.

Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.

Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.

Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:


Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110


Рисунок 2 — Распиновка IR2110


Рисунок 3 — Описание пинов IR2110

Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.

Теперь поговорим о различных контактах.

VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:


Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания

Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице.

Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.

Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.

Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.

Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера.

Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.

HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.

Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.

SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.


Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом

D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа.

Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором.
Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.

D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.

+MOSV может быть максимум 500В.

+VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.


Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста


Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)

На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.


Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)


Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня

На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.


Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня


Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня


Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно. НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК. Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения): http://tahmidmc.blogspot.com/2012/10/magic-of-knowledge.html

Для дальнейшего чтения я рекомендую это: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf

Я видел как на многих форумах, люди бьются с проектированием схем на IR2110. У меня тоже было много трудностей прежде чем я cмог уверенно и последовательно строить успешные схемы драйвера на IR2110. Я попытался объяснить применение и использование IR2110 довольно тщательно, попутно всё объясняя и используя большое количество примеров, и я надеюсь, что это поможет вам в ваших начинаниях с IR2110.

Драйверы для управления мощными полевыми транзисторами. Драйверы полевых транзисторов

Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи .

Небольшое обращение от переводчика:

Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т. п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.

Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на , само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно. Обычно это выглядит так:
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!

Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.

Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.


Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.

Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:


Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110


Рисунок 2 — Распиновка IR2110


Рисунок 3 — Описание пинов IR2110

Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.

Теперь поговорим о различных контактах.

VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:


Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания

Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.

Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.

Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.

Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.

HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.

Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.

SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.


Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом

D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором. Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.

D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.

MOSV может быть максимум 500В.

VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.


Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста


Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)

На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.


Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)


Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня

На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.


Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня


Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня

Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно. НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК . Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения).

Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи .

Небольшое обращение от переводчика:

Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т.п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.

Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на , само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно. Обычно это выглядит так:
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!

Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.

Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.


Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.

Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:


Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110


Рисунок 2 — Распиновка IR2110


Рисунок 3 — Описание пинов IR2110

Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.

Теперь поговорим о различных контактах.

VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:


Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания

Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.

Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.

Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.

Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.

HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.

Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.

SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.


Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом

D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором. Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.

D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.

MOSV может быть максимум 500В.

VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.


Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста


Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)

На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.


Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)


Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня

На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.


Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня


Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня

Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно. НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК . Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения).

Драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов — устройства для управления мощными полупроводниковыми приборами в выходных каскадах преобразователей электрической энергии. Они используются в качестве промежуточного звена между управляющей схемой (контроллером или цифровым сигнальным процессором) и мощными исполнительными элементами.

Этапы развития энергетической (силовой) электроники определяются достижениями в технологиях силовых ключей и их схем управления. Доминирующим направлением в энергетической электронике является повышение рабочих частот конверторов, входящих в состав импульсных источников питания. Преобразование электроэнергии на более высоких частотах позволяет улучшить удельные массогабаритные характеристики импульсных трансформаторов, конденсаторов и дросселей фильтров. Динамические и статические параметры силовых приборов постоянно улучшаются, но мощными ключами надо еще и эффективно управлять. Для сбалансированного взаимодействия между управляющей схемой и выходными каскадами и предназначены мощные высокоскоростные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов. Драйверы имеют высокие выходные токи (до 9 А), малые длительности фронта, спада, задержки и другие интересные отличительные особенности. Классификация драйверов приведена на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 -Классификация драйверов

Драйвер должен иметь, по крайней мере, один внешний вывод (в двухтактных схемах два), который относится к обязательным. Он может служить как предварительным импульсным усилителем, так непосредственно ключевым элементом в составе импульсного источника питания.

В качестве управляемого прибора в силовых схемах различного назначения могут применяться биполярные транзисторы, МОП – транзисторы и приборы триггерного типа (тиристоры, симисторы). Требования, предъявляемые к драйверу, осуществляющему оптимальное управление в каждом из этих случаев различны. Драйвер биполярного транзистора должен управлять током базы при включении и обеспечивать рассасывание неосновных носителей в базе на этапе выключения. Максимальные значения тока управления при этом мало отличаются от усредненных на соответствующем интервале. МОП – транзистор управляется напряжением, однако в начале интервалов включения и выключения драйвер должен пропускать большие импульсные токи заряда и разряда емкостей прибора. Приборы же триггерного типа требуют формирования короткого импульса тока только в начале интервала включения, поскольку выключение (коммутация) у наиболее распространенных приборов происходит по основным, а не управляющим электродам. Всем этим требованиям в той или иной степени должны удовлетворять соответствующие драйверы.

На рисунках 2.16…2.18 представлены типовые схемы включения биполярного и полевого МОП – транзисторов с использованием одного транзистора в драйвере. Это так называемые схемы с пассивным выключением силового транзистора. Как видно из рисунка, по структуре драйвера схемы эти вполне идентичны, что позволяет использовать одни и те же схемы для управления транзисторами обоих типов. В этом случае рассасывание носителей, накопленных в структуре транзистора, происходит через пассивный элемент – внешний резистор. Сопротивление его, шунтирующее управляющий переход не только при выключении, но и на интервале включения, не может быть выбрано слишком малым, что ограничивает скорость рассасывания заряда.

Для увеличения быстродействия транзистора и создания высокочастотных ключей необходимо снизить сопротивление цепи сброса заряда. Это осуществляется с помощью транзистора сброса, включаемого только на интервале паузы. Соответствующие схемы управления биполярным и МОП – транзисторами представлены на рисунке 2.17.

В настоящее время в качестве силовых ключей большой и средней мощности применяются в основном MOSFET и IGBT транзисторы. Если рассматривать эти транзисторы как нагрузку для схемы их управления, то они представляют собой конденсаторы с ёмкостью в тысячи пикофарад. Для открытия транзистора, эту ёмкость необходимо зарядить, а при закрывании – разрядить, и как можно быстрее. Сделать это нужно не только для того, чтобы ваш транзистор успевал работать на высоких частотах. Чем выше напряжение на затворе транзистора, тем меньше сопротивления канала у MOSFET или меньше напряжение насыщения коллектор-эмиттер у IGBT транзисторов. Пороговое значение напряжения открытия транзисторов обычно составляет 2 – 4 вольта, а максимальное при котором транзистор полностью открыт 10-15 вольт. Поэтому следует подавать напряжение 10-15 вольт. Но даже в таком случае ёмкость затвора заряжается не сразу и какое-то время транзистор работает на нелинейном участке своей характеристики с большим сопротивлением канала, что приводит к большому падению напряжения на транзисторе и его чрезмерному нагреву. Это так называемое проявление эффекта Миллера.

Для того чтобы ёмкость затвора быстро зарядилась и транзистор открылся, необходимо чтобы ваша схема управления могла обеспечить как можно больший ток заряда транзистора. Ёмкость затвора транзистора можно узнать из паспортных данных на изделие и при расчете следует принять Свх = Сiss.

Для примера возьмём MOSFET – транзистор IRF740. Он обладает следующими интересующими нас характеристиками:

Время открытия (Rise Time — Tr) = 27 (нс)

Время закрытия (Fall Time — Tf) = 24 (нс)

Входная ёмкость (Input Capacitance — Сiss) = 1400 (пФ)

Максимальный ток открытия транзистора рассчитаем как:

Максимальный ток закрытия транзистора определим по тому же принципу:

Так как, обычно мы используем для питания схемы управления 12 вольт, то токоограничивающий резистор определим используя закон Ома.

То есть, резистор Rg=20 Ом, согласно стандартному ряду Е24.

Заметьте, что управлять таким транзистором напрямую от контроллера не получится, введу того, что максимальное напряжение, которое может обеспечить контроллер, будет в пределах 5 вольт, а максимальный ток в пределах 50 мА. Выход контроллера будет перегружен, а на транзисторе будет проявляться эффект Миллера, и ваша схема очень быстро выйдет из строя, так как кто-то, или контроллер, или транзистор, перегреются раньше.
Поэтому необходимо правильно подобрать драйвер.
Драйвер представляет собой усилитель мощности импульсов и предназначен для управления силовыми ключами. Драйверы бывают верхнего и нижнего ключей в отдельности, либо объединенные в один корпус в драйвер верхнего и нижнего ключа, например, такие как IR2110 или IR2113.
Исходя из информации изложенной выше, нам необходимо подобрать драйвер, способный поддерживать ток затвора транзистора Ig = 622 мА.
Таким образом, нам подойдёт драйвер IR2011 способный поддерживать ток затвора Ig = 1000 мА.

Так же необходимо учесть максимальное напряжение нагрузки, которое будут коммутировать ключи. В данном случае оно равно 200 вольт.
Следующим, очень важным параметром является скорость запирания. Это позволяет устранить протекание сквозных токов в двухтактных схемах, изображенной на рисунке ниже, вызывающие потери и перегрев.

Если вы внимательно читали начало статьи, то по паспортным данным транзистора видно, что время закрытия должно быть меньше времени открытия и соответственно ток запирания выше тока открытия If>Ir. Обеспечить больший ток закрытия, можно уменьшив сопротивление Rg, но тогда также увеличится и ток открытия, это повлияет на величину коммутационного всплеска напряжения при выключении, зависящего от скорости спада тока di/dt. С этой точки зрения повышение скорости коммутации является в большей степени негативным фактором, снижающим надежность работы устройства.

В таком случае воспользуемся замечательным свойством полупроводников, пропускать ток в одном направлении, и установим в цепи затвора диод, который будет пропускать ток запирания транзистора If.

Таким образом, отпирающий ток Ir будет протекать через резистор R1, а запирающий ток If — через диод VD1, а так как сопротивление p – n перехода диода намного меньше, чем сопротивление резистора R1, то и If>Ir. Для того чтобы ток запирания не превышал своего значения, последовательно с диодом включим резистор, сопротивление которого определим пренебрегая сопротивлением диода в открытом состоянии.

Возьмем ближайший меньший из стандартного ряда Е24 R2=16 Ом.

Теперь рассмотрим, что же обозначает название драйвера верхнего и драйвера нижнего ключа.
Известно, что MOSFET и IGBT транзисторы управляются напряжением, а именно напряжением заствор-исток (Gate-Source) Ugs.
Что же такое верхний и нижний ключ? На рисунке ниже приведена схема полумоста. Данная схема содержит верхний и нижний ключи, VT1 и VT2 соответственно. Верхний ключ VT1 подключен стоком к плюсу питания Vcc, а истоком к нагрузке и должен открываться напряжением приложенным относительно истока. Нижний же ключ, стоком подключается к нагрузке, а истоком к минусу питания (земле), и должен открываться напряжением, приложенным относительно земли.

И если с нижним ключом все предельно ясно, подал на него 12 вольт – он открылся, подал на него 0 вольт — он закрылся, то для верхнего ключа нужна специальная схема, которая будет открывать его относительно напряжения на истоке транзистора. Такая схема уже реализована внутри драйвера. Все что нам нужно, это добавить к драйверу бустрептную ёмкость С2, которая будет заряжаться напряжением питания драйвера, но относительно истока транзистора, как это изображено на рисунке ниже. Именно этим напряжением и будет отпираться верхний ключ.

Данная схема вполне работоспособна, но использование бустрептной ёмкости позволяет ей работать в узких диапазонах. Эта ёмкость заряжается, когда открыт нижний транзистор и не может быть слишком большой, если схема должна работать на высоких частотах, и так же не может быть слишком маленькой при работе на низких частотах. То есть при таком исполнении мы не можем держать верхний ключ бесконечно открытым, он закроется сразу после того как разрядится конденсатор С2, если же использовать ёмкость побольше, то она может не успеть перезарядится к следующему периоду работы транзистора.
Мы не раз сталкивались с данной проблемой и очень часто приходилось экспериментировать с подбором бустрептной ёмкости при изменении частоты коммутации или алгоритма работы схемы. Проблему решили со временем и очень просто, самым надежным и «почти» дешевым способом. Изучая Technical Reference к DMC1500, нас заинтересовало назначение разъёма Р8.

Почитав внимательно мануал и хорошо разобравшись в схеме всего привода, оказалось, что это разъём для подключения отдельного, гальванически развязанного питания. Минус источника питания мы подключаем к истоку верхнего ключа, а плюс ко входу драйвера Vb и плюсовой ножке бустрептной ёмкости. Таким образом, конденсатор постоянно заряжается, за счет чего появляется возможность держать верхний ключ открытым на столько долго, на сколько это необходимо, не зависимо от состояния нижнего ключа. Данное дополнение схемы позволяетреализовать любой алгоритм коммутации ключей.
В качестве источника питания для заряда бустрептной ёмкости можно использовать как обычный трансформатор с выпрямителем и фильтром, так и DC-DC конвертер.

Всем хороши мощные полевые транзисторы MOSFET, кроме одного маленького нюанса, — подключить их напрямую к выводам микроконтроллера зачастую оказывается невозможно.

Это, во-первых, связано с тем, что допустимые токи для микроконтроллерных выводов редко превышают 20 мА, а для очень быстрых переключений MOSFET-ов (с хорошими фронтами), когда нужно очень быстро заряжать или разряжать затвор (который всегда обладает некоторой ёмкостью), нужны токи на порядок больше.

И, во-вторых, питание контроллера обычно составляет 3 или 5 Вольт, что в принципе позволяет управлять напрямую только небольшим классом полевиков (которые называют logic level — с логическим уровнем управления). А учитывая, что обычно питание контроллера и питание остальной схемы имеет общий минусовой провод, этот класс сокращается исключительно до N-канальных «logic level»-полевиков.

Одним из выходов, в данной ситуации, является использование специальных микросхем, — драйверов, которые как раз и предназначены для того, чтобы тягать через затворы полевиков большие токи. Однако и такой вариант не лишён недостатков. Во-первых, драйверы далеко не всегда есть в наличии в магазинах, а во-вторых, они достаточно дороги.

В связи с этим возникла мысль сделать простой, бюджетный драйвер на рассыпухе, который можно было бы использовать для управления как N-канальными, так и P-канальными полевиками в любых низковольтных схемах, скажем вольт до 20. Ну, благо у меня, как у настоящего радиохламера, навалом всякой электронной рухляди, поэтому после серии экспериментов родилась вот такая схема:

  1. R 1 =2,2 кОм, R 2 =100 Ом, R 3 =1,5 кОм, R 4 =47 Ом
  2. D 1 — диод 1N4148 (стеклянный бочонок)
  3. T 1 , T 2 , T 3 — транзисторы KST2222A (SOT-23, маркировка 1P)
  4. T 4 — транзистор BC807 (SOT-23, маркировка 5C)

Ёмкость между Vcc и Out символизирует подключение P-канального полевика, ёмкость между Out и Gnd символизирует подключение N-канального полевика (ёмкости затворов этих полевиков).

Пунктиром схема разделена на два каскада (I и II). При этом первый каскад работает как усилитель мощности, а второй каскад — как усилитель тока. Подробно работа схемы описана ниже.

Итак. Если на входе In появляется высокий уровень сигнала, то транзистор T1 открывается, транзистор T2 закрывается (поскольку потенциал на его базе падает ниже потенциала на эмиттере). В итоге транзистор T3 закрывается, а транзистор T4 открывается и через него происходит перезаряд ёмкости затвора подключенного полевика. (Ток базы транзистора T4 течёт по пути Э T4 ->Б T4 ->D1->T1->R2->Gnd).

Если на входе In появляется низкий уровень сигнала, то всё происходит наоборот, — транзистор T1 закрывается, в результате чего вырастает потенциал базы транзистора T2 и он открывается. Это, в свою очередь, приводит к открытию транзистора T3 и закрытию транзистора T4. Перезаряд ёмкости затвора подключенного полевика происходит через открытый транзистор T3. (Ток базы транзистора T3 течёт по пути Vcc->T2->R4->Б T3 ->Э T3).

Вот в общем-то и всё описание, но некоторые моменты, наверное, требуют дополнительного пояснения.

Во-первых, для чего нужны транзистор T2 и диод D1 в первом каскаде? Тут всё очень просто. Я не зря выше написал пути протекания токов базы выходных транзисторов для разных состояний схемы. Посмотрите на них ещё раз и представьте что было бы, если бы не было транзистора T2 с обвязкой. Транзистор T4 отпирался бы в этом случае большим током (имеется ввиду ток базы транзистора), протекающим с выхода Out через открытый T1 и R2, а транзистор T3 отпирался бы маленьким током, протекающим через резистор R3. Это привело бы к сильно затянутому переднему фронту выходных импульсов.

Ну и во-вторых, наверняка многих заинтересует, зачем нужны резисторы R2 и R4. Их я воткнул для того, чтобы хоть немного ограничить пиковый ток через базы выходных транзисторов, а также окончательно подравнять передний и задний фронты импульсов.

Собранное устройство выглядит вот так:

Разводка драйвера сделана под smd-компоненты, причём таким образом, чтобы его можно было легко подключать к основной плате устройства (в вертикальном положении). То есть на основной плате у нас может быть разведён полумост, или что-то ещё, а уже в эту плату останется только вертикально воткнуть в нужных местах платы драйверов.

Разводка имеет некоторые особенности. Для радикального уменьшения размеров платы пришлось «слегка неправильно» сделать разводку транзистора T4. Его перед припаиванием на плату нужно перевернуть лицом (маркировкой) вниз и выгнуть ножки в обратную сторону (к плате).

Как видите, длительности фронтов практически не зависят от уровня питающего напряжения и составляют чуть больше 100 нс. По-моему, довольно неплохо для такой бюджетной конструкции.

преобразователь на ne555 и mosfet

Драйвер полевых транзисторов из хлама

Опубликовано в рубрике «Высоковольтное,Источники питания», 20 декабря, 2009. Тэги: GDT, драйвер, трансформатор тесла, BSVi

Я продолжаю переносить статьи со своего старого сайта. В этот раз речь пойдет о простом и доступном драйвере полевых транзисторов.

Итак, выяснилось, что резонансная частота моей «Теслы» была 230кГц и на этой частоте нужно было как-то “тягать” затворы мощных полевых транзисторов. Задача хоть и не архисложная, но обычно она решается применением специальных микросхем-драйверов типа UCC37321, IR4426 и подобных. Доступа к микросхемным драйверам у меня тогда небыло, и, поэтому, пришлось изобретать что-то свое из гавна и палок доступных деталей. Возможно, мой опыт поможет тому, кто оказался в подобной ситуации.

Собственно, схема:

Оказалось, что заставить биполярный транзистор переключаться с частотой в 300кГц с хорошими фронтами — довольно сложная задача. Транзистор входит и выходит из насыщения слишком долго. Диод Шоттки между базой и коллектором помог, но почему-то не очень. Результат меня не удовлетворил, поэтому был внесен каскад на детальках (T1, T2, VD3, R3) тут ничего в насыщение не входит, и схема переключается довольно красиво.

Итак, как это все работает. На вход подается сигнал амплитудой в 12вольт от источника с выходным сопротивлением. меньше 1кОм. Он проходит через оптопару и в ней инвертируется. Оптопара служит для гальванической развязки. Максимальное выходное напряжение оптопары — 5В, поэтому каскад на T1 усиливает сигнал до 12В и инвертирует его. Далее сигнал подается на двойной эмиттерный повторитель, где усиливается по току.

Итого имеем — выходной ток — 3А (это постоянный, а импульсный, наверняка, намного больше).

На картинках осциллограммы выхода драйвера на нагрузках (100(!)нФ и 10нФ). Как видно, драйвер демонстрирует очень неплохие результаты.

Я собрал сразу два драйвера на одной плате (для полумоста), что и видно на фотографии. Полумост без проблем работает на 300кГц. Плату драйвер можно скачать

А теперь можно сказать -приятный сюрприз так как вход и выход гальванически развязанны, то для питания полумоста или моста можно (хотя и не рекомендуется) использовать «бутстепный» метод — тоесть вместо двух или четырех трансформаторов можно поставить просто диод и питать весь мост от одного(!) трансформатора. Подробнее про эту методику можете посмотреть в даташите на микросхему IR2135.

  1. Qic написал(а) 20 декабря, 2009 в 22:58

    Собрал этот драйвер — рулят ИРФП460 в полумосте — все настолько хорошо на 750кГц что пришлось ставить обратный диод+резистор в затворы для создания деад-тайма =)

    BSVi Reply:
    декабря 20, 2009 at 23:07

    Спасибо за отзыв ))

  2. qic написал(а) 21 марта, 2010 в 23:00

    Вот тут надо управлять ими от к561ла7 (Uпит=12В) Выходит при 50мА 5В светодиоде в оптопаре всего 140 Ом сопротивление — верно?

    BSVi Reply:
    марта 21, 2010 at 23:04

    ну, 5в на светодиоде, это что-то лихо ты загнул. Скорее до 2х вольт. 200ом получается, да.

  3. Dahaka написал(а) 8 июня, 2010 в 17:57

    Блин, я туплю, может, но КРЕНа — мах 1А.

    Цитата:
    >>Итого имеем – выходной ток – 3А (это постоянный, а импульсный, наверняка, намного больше).

    Как так?!

    BSVi Reply:
    июня 8, 2010 at 19:37

    Крен выдает ток постоянно, а драйвер в импульсе. Тоесть, он накапливает энергию за какое-то время, а потом бабац, и выдает большой ток.

    Dahaka Reply:
    июня 8, 2010 at 21:08

    Бабац это круто=) Особенно когда слышно, видно, и ощутимо. Хотя нет, насчёт последнего пункта вряд ли. А всё таки — стаблизатор сильно тут грееться!?

    BSVi Reply:
    июня 8, 2010 at 23:23

    Если нагрузка — транзисторы, то не греется совсем. Можно даже мелкий 78l12 ставить.

  4. qic написал(а) 15 июня, 2010 в 10:35

    Привет! Тут парочка вопросов возникла.
    В общем хочу сделать злой драйвер из палок и экскрементов.
    Я конечно пробовал ГДТ — мне понравилось. Но ГДТ для диапазона частот а рулить хочется от килогерц и до мегагерц.
    Итак.
    1) Если взять от этого драйвера конечную часть (после оптопары) и затвором второго КП501 подключиться к стоку КП501 первого. Получится выход с инверсным сигналом? (Поднять питание до 15 В — и вот драйвер уже с мостовым выходом с размахом +\- 15В. (с)
    2) Хочу попробовать так — компаратор с эммитерным повторителем(двойным) — первое плечо, такое же (компаратор соединен к первому + к — и на оборот) второе плечо. Это я так хочу избавиться от того что после оптопары и до выходных каскадов. Можно так? (советовали LM311).
    ЗЫ Заранее спасибо =)

    BSVi Reply:
    июня 15, 2010 at 10:44

    1) Ну, сделать мостовой драйвер — совсем не проблема. Можно даже не использовать второй КП501, а подключить повторитель прямо к выходу оптопары.

    2) Можно так?
    Компараторы — штуки относительно медленные, и на мегагерцах LM311 сильно исказит сигнал.

    Вообще, я очень сомневаюсь в применимости этого драйвера на мегагерцах. Если чего получится, отпишись.

    qic Reply:
    июня 15, 2010 at 10:56

    Транзисторы то это осилят. Тут все просто — заменил на что покруче и вперед.
    А с компараторами я незнаю что взять — но желаемо чтобы на дравер не ушло более 200-250р (ибо тогда проще оптопару и две УЦЦ).
    Чтобы компаратор негрузить наверное оставлю первый повторитель на кт315/кт361.
    Пока я попробую просто взять два твоих драйвера, спараллелить питание, оптопары соединить в «противофазе» и подключить к входу и выходу И-НЕ.
    ССТЦ однотакт (классЕ) IRFP460
    О результатах отпишусь.

    BSVi Reply:
    июня 15, 2010 at 11:02

    Удачи!

  5. georgy31 написал(а) 21 октября, 2010 в 13:44

    Пробовал запустить ваш драйвер на 50 кгц, всё красиво, но дэд-таймы срезает как вроде их и не было. Вам не кажется, что в этой оптопаре стоит триггер Шмидта?
    Обязательно ли замыкать 7и 8 ноги? Вроде как вход с выходом перемыкаются.

    BSVi Reply:
    октября 21, 2010 at 14:04

    >дэд-таймы срезает как вроде их и не было. Вам не кажется, что в этой оптопаре стоит триггер Шмидта?

    Триггер никак не влияет на передачу сигнала. Драйвер передает только логические уровни 0 и 1.

    Обязательно ли замыкать 7и 8 ноги? Да, 8 — это питание, а 7 — разрешение работать.

    georgy31 Reply:
    октября 21, 2010 at 20:02

    Как же триггер не влияет на передачу сигнала, когда на входе есть дэд-тайм, а на выходе и следа нет. Может как то его можно сохранить? В крайнем случае, как его организовать по выходу драйвера?

    BSVi Reply:
    октября 21, 2010 at 20:07

    >Как же триггер не влияет на передачу сигнала, когда на входе есть дэд-тайм, а на выходе и следа нет.

    Что такое, по вашему, дед тайм?

    georgy31 Reply:
    октября 21, 2010 at 22:38

    Дэд-тайм, это такие полчки по бокам меандра. Так вот эта оптопара с перднего дэда делает просто уклон умпульса, а задний немного остаётся, только спадает почти к низу.

    BSVi Reply:
    октября 21, 2010 at 22:53

    Немного не правильно. Дед тайм — это разница во времени между переключением транзисторов верхнего и нижнего плеча.

    Я подозреваю, что вы подаете на драйвер то, что нарисовано на рис 2.
    Нужно же сделать два драйвера и подавать то, что на рис 1.

    http://savepic.ru/1928194.jpg

    georgy31 Reply:
    октября 22, 2010 at 8:20

    Да я уже и сам всё понял. Видно перепаялся вчера. Вот только я подаю сигнал с 5и вольтового контроллера. Как можно рассчитать ток 5ма через светодиод? Попросту, какой резистор Р1. Я остановился на 240 ОМ, но всё равно передний фронт немного завален, на 100 нансек, уже с выхода опртрона. Задний идеален.

    BSVi Reply:
    октября 22, 2010 at 9:49

    >но всё равно передний фронт немного завален, на 100 нансек
    Хотите поиграться — просто уменьшайте резистор.

    Если всетаки хотите расичтать, выучите закон ома (http://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Ома)
    И учтите, что на диоде падает некоторое напряжение, оно написано в даташите на оптопару.

    Но, я думаю, там и такк все в насыщении у вас. 100нс — это оочень высокая скорость, я вообще слабо представляю применение этому драйверу там, где требуется меньшая длительность фронта.

    Ну, и на всякий случай, почитайте http://bsvi.ru/rules/

  6. georgy31 написал(а) 22 октября, 2010 в 11:23

    Спасибо насчёт закона Ома, он мне очень пригодится надеюсь. У меня контроллер формирует ШИМ-синус, но фраернулся и частоту дискретизации сделал 50 кгц, а её обычные оптодрайвера преобразуют в синус из шима, этот ваш изГиПАЛ вроде пытается выдать что то приближённое к начальному сигналу, я давно с этой оптопарой экспериментирую, но не додумал всунуть полевик для согласования. За что вам большое человеческое спасибо и низкий поклон. Только извените, вывод 7 служит для мониторинга фотодиода, и его лучше вообще не использовать, иначе он собирает весь мусор из питания. Извениете за надоедливость, но всетаки драйвер ваш отличный. А немного замедленное включение и мгновенное выключение, — в этом что то есть заманчивое. Как закончу, поделюсь.

    BSVi Reply:
    октября 22, 2010 at 11:32

    Спасибо за спасибо, жду результатов.

  7. tdb1001 написал(а) 3 декабря, 2010 в 20:27

    Здравствуйте!
    Возник ряд вопросов по схеме:
    Какую функцию выполняют диод VD3 и транзистор T2?
    Какие именно транзисторы не входят в насыщение и почему?
    Буквы в обозначениях транзисторов, как я понял, могут быть любые?

    BSVi Reply:
    декабря 3, 2010 at 20:40

    >Какую функцию выполняют диод VD3 и транзистор T2?
    T2 тянет вызодник вверх, а VD3 позволяет ему открываться, когда T1 выключается

    >Какие именно транзисторы не входят в насыщение и почему?
    Речь шла про T2. Почему не входит — предлагаю загуглить по поводу того, что такое насыщение и что нужно сделать, чтобы в него войти.

    >Буквы в обозначениях транзисторов, как я понял, могут быть любые?
    Ага

    tdb1001 Reply:
    декабря 4, 2010 at 19:03

    >предлагаю загуглить по поводу того, что такое насыщение и что нужно сделать, чтобы в него войти.
    Для того чтобы ввести транзистор в режим насыщения необходимо, чтобы оба его перехода были смещены в прямом направлении. Т.к. напряжение базы транзистора T2 в этой схеме не может быть больше 12 Вольт, т.е. больше напряжения коллектора то транзистор T2 не может войти в режим насыщения. Это правильно?
    Раньше я думал, что режим насыщения наступает при достижении определенного значения тока базы iб>=iбнас, даже если коллекторный переход смещен в обратном направлении, а эмиттерный переход в прямом. Это как я понял не верно?

    Как я понял, T2 служит для того, чтобы быстрее подтянуть базы транзисторов T3 и T4 к 12В (т.е T2 полностью откроется быстрее, чем полностью закроется T1). Так ли это?

    Никак не пойму как идут токи через VD3 во время включения и выключения T1.
    Если не сложно можно поподробней описать, что происходит при включении и
    выключении Т1 с VD3 и Т2.

    BSVi Reply:
    декабря 4, 2010 at 20:33

    >Это правильно?
    Именно.

    >Это как я понял не верно?
    Ага.

    >Так ли это?
    И опять, да )

    >происходит при включении и выключении Т1 с VD3 и Т2.
    Подаем ноль на затвор. При этом T1 закрывается, на его стоке появляется +12, открывается T2 (ток течет в нагрузку через б-э переход) и на выходе этой конструкции появляется +12.

    Подаем +5 на затвор. T1 открывается, через VD3 на нагрузке получается ноль. При этом T2 закрывается, так как на базе — ноль.

    Что это такое вы собрались конструировать, если не секрет?

    tdb1001 Reply:
    декабря 5, 2010 at 17:41

    Большое спасибо за ответы.

    >Что это такое вы собрались конструировать, если не секрет?
    Нет, это совсем не секрет. Ради эксперимента, хочу попробовать собрать индукционный нагреватель.

    На рисунке http://savepic.org/854601.jpg я нарисовал два варианта подключения ваших драйверов к GDT. Как Вы думаете это правильные варианты или нет. Терзают сомнения на счет второго (в отличие от первого работа драйверов на активно-индуктивную нагрузку), хотя с моей точки зрения должно работать.

    BSVi Reply:
    декабря 5, 2010 at 17:54

    Только я не понял, зачем GDT делать пуш-пуллом, но хозяин-барин.

    Cepera2 Reply:
    марта 13, 2011 at 23:13

    Можно еще раз про насыщение уточнить? Чтобы в него войти нужно, чтобы на базе было больше чем на коллекторе (для пнп), но это невозможно т.к. коллектор на +питания. Как же он тогда раньше в него уходил?

    BSVi Reply:
    марта 13, 2011 at 23:19

    Для пнп- наоборот, напряжение на базе должно быть ниже, чем на коллекторе.

    В общем случае, коллектор подключен на + питания только в схеме с общим эмиттером. В остальных случаях он подключен через резистор. Падение на резисторе дает возможность базовому напряжению подняться выше коллекторного.

    Cepera2 Reply:
    марта 14, 2011 at 0:30

    ну да, спутал. на н-п-н на базе больше чем на коллекторе, а для п-н-п меньше чем на коллекторе (или эмиттере?).
    Сейчас припоминаю старую схему, там кажись VT2 как раз стоял в схеме с ОЭ. На него с оптрона шло 5в, он открывался, просаживал свой коллектор до 1в и насыщался. Все ясно, спасибо за разъяснение.

  8. Den написал(а) 27 декабря, 2010 в 23:32

    Хочу собрать Ваш драйвер , смущяет одно транзистор Т1 на схеме нарисован как p канал а даташыт говорит n канал кому верить ?
    И ещо один вопросик транзисторы кт315 и кт361 можно заменить на кт3102 и кт3107

    BSVi Reply:
    декабря 27, 2010 at 23:42

    Гы, вот это — да )) Прошу прощения, действительно там Н-канальный должен быть.

    >И ещо один вопросик
    Можно.

  9. sunktor написал(а) 10 мая, 2011 в 17:12

    По моему лучше заменить узел Т1-Т2 двумя элементами коммутатора к564КТ3 со временем переключения 20ns, кроме того лучше поступить как буржуи в драйверах нового поколения, таких как ucc37322 например, где используются два одинаковых транзистора n-p-n структуры, так как транзисторы этой структуры обладают бОльшим быстродействием.
    Если оставить так, то не лучше ли сделать Т3-Т5 и Т4-Т6 составными с общим коллектором? А между базами Т3,Т4 и эмиттерами Т4-Т6 поставить низкоомное сопротивление (ом сто или менее), или это ухудшает скорость переключения?

    BSVi Reply:
    мая 10, 2011 at 17:54

    >двумя элементами коммутатора к564КТ3
    У коммутаторов высокое выходное сопротивление.

    >используются два одинаковых транзистора n-p-n структуры
    Придется делать сложную схему сдвига уровней.

    >или это ухудшает скорость переключения?
    не просто ухудшает, а очень сильно ухудшает.

  10. sunktor написал(а) 11 мая, 2011 в 11:57

    >У коммутаторов высокое выходное сопротивление.
    80 Ом Вы считаете не достаточно?

    >не просто ухудшает, а очень сильно ухудшает.
    Если у Вас есть более точные данные (экспериментальные), хотелось бы их услышать, неужели настолько, что вообще не приемлемо, хотя-бы порядок значений.

    BSVi Reply:
    мая 11, 2011 at 17:14

    >80 Ом Вы считаете не достаточно?
    Может и достаточно, не эксперементировал, но вылазят еще проблемы, к примеру, коммутировать нужно 12 вольт, а логический уровень — 5вольт. Какое должно быть питание?

    >Если у Вас есть более точные данные (экспериментальные)
    Нет, даже не пробовал. Но википедия знает:
    http://ru.wikipedia.org/wiki/Составной_транзистор
    (раздел недостатки)

  11. sunktor написал(а) 11 мая, 2011 в 19:00

    В общем взялся за паяльник, результат такой, фронт 100ns, спад 150ns на емкости в 5600 пик, если мерить как буржуи от 10 до 90 процентов уровня сигнала, насколько не врет мой осцил с минимумом развертки в 100 наносекунд.
    С коммутаторами я погорячился, они около 100ns переключаются, отсего и таки фронт и спад.
    Транзисторы лучше брать 646 и 639, еще 30-50 наносекунд можно выиграть (как раз фронт круче из за 646 транзистора, 639 не оказалось).
    Оставил только коммутатор (два ключа в параллель, так чуть больше выигрыш, а хватит и пару ключей (половины микрухи)), инвертор на одном 315 транзисторе и два транзистора на выходе, все, Т1-Т4 не нужны оказались.
    Вам бы на верхней осциллограмме развертку на 100 наносек поставить не мешало бы, плоховато видно.

    BSVi Reply:
    мая 11, 2011 at 19:11

    >фронт 100ns, спад 150ns на емкости в 5600 пик
    Ну, емкость не рекордная. Проблема в драйверах не столько в заряде емкости, сколько в подавлении эффекта миллера, а для этого нуно уметь заряжать емкость как минимум в 10 раз болше, чем затвор.

    Развертку поставить не могу, дрова давно почили, я давно уже пользуюсь интегральными драйверами.

    sunktor Reply:
    мая 12, 2011 at 12:29

    Ну так эффект Миллера иначе как увеличением тока затвора не преодолеть, а это от типа транзисторов зависит, по мне так 646 (1.2А) и 639(1.5) вполне могут его обеспечить.
    А вообще вот полезная инфа по силовым полевикам — narod.yandex.ru/100.xhtml?valvolodin.narod.ru/articles/fetdrvr.pdf

  12. sunktor написал(а) 11 мая, 2011 в 19:04

    >Может и достаточно, не эксперементировал, но вылазят еще проблемы, к примеру, коммутировать нужно 12 вольт, а логический уровень – 5вольт. Какое должно быть питание?
    Дак есть преобразователи уровня, вроде не сложно еще микруху добавить если нужно, смотря какая схема. Это дело второстепенное.

    BSVi Reply:
    мая 11, 2011 at 19:13

    Да нет, какраз — первостепенное. Ведь коммутатор в твоей схеме как-раз и играет роль преобразователя уровня, если к нему еще один пределать, то коммутатор уже не нужен будет. А быстрой преобразователь уровня у меня на схеме и показан.

  13. Misha25 написал(а) 19 июня, 2011 в 7:26

    Сергей, можно ли такими двумя драйверами рулить GDT для полумоста на irfp460, подобно ucc37321 ?

    BSVi Reply:
    июня 19, 2011 at 19:01

    Можно.

  14. XANDER написал(а) 7 июля, 2011 в 22:23

    Здравствуйте, а можно ли сделать драйвер с такого хлама как например УНЧ TDA2003 ? //завалялась куча такого добра, люблю нестандартные применения 🙂

    У меня с микроконтроллера шим ~30 kHz через резистор 5 Ом управляет мосфетом (с дохлой материнки). Мосфет рулит нагрузкой до 10А (электродвигатель зашунтированный диодом шотки). При коэффициенте заполнения шим 0 — 60% и 100% полевик полностью холодный (естественно в ключевом режиме так и должно быть), 60 — 99% заметно греется (насколько я понимаю он плохо переключается, микроконтроллер не в состоянии быстро перезарядить емкость затвора, нужен драйвер).

    Нет пока что осциллографа, в аналоговых нюансах только начинаю разбираться, прошу совет профи 🙂 Если это возможно (даже с ограничениями), то получится отличная экономия места в отличии от рассыпного варианта. Заранее благодарен…

    BSVi Reply:
    июля 8, 2011 at 9:04

    Из усилителя драйвер получится разве-что на десяток-сотню герц. Без осцилла делать в силовухе нечего.

  15. Starlight написал(а) 6 января, 2012 в 1:53

    Здравствуйте! Прошу перезалить схему (http://bsvi.ru/uploads/13bb20409738_12DCC/image_3.png), не открывается полностью в браузере, а также не выкачивается полностью менеджером закачек.

    BSVi Reply:
    января 6, 2012 at 9:38

    И открывается и выкачивается. Проблемы с вашей стороны.

    Starlight Reply:
    января 7, 2012 at 1:48

    Действительно. Сегодня всё нормально и загрузилось и выкачалось. Интересно, почему так.

  16. Allex написал(а) 13 января, 2012 в 6:45

    Здравствуйте, собираюсь делать инвертор с синусом по этой схеме http://radiokot.ru/circuit/power/converter/19/ но по мощнее ключи будут irfp460, подскажите пожалуйста можно ли заменить драйвер автор на ваш в этой схеме, и что придется изменить, заранее спасибо!

    BSVi Reply:
    января 13, 2012 at 10:18

    У автора хитрый дравер с бутстрепом и формирователем дед-тайма. Заменить, конечно можно, но придется много колдовать. Кроме бутстепа, нужно будет еще и дедтайм делать.

  17. mandarin написал(а) 23 апреля, 2012 в 18:58

    Здравствуйте, собираю ваш драйвер для небольшой полумостовой теселки, возникла следующая проблема — на выходе каскада Т1 сигнал не усиливается до 12 вольт, питание 12 вольт номиналы все как у вас, подскажите пожалуйста в чем может быть проблема?
    Заранее благодарю!

    BSVi Reply:
    апреля 26, 2012 at 20:08

    Может непропай, может транзистор умер, может вы ножки транзистора перепутали.
    Схема проверенна несколькими людьми и 100% работоспособна.

  18. slava_s написал(а) 4 марта, 2013 в 18:17

    Автор написал:»Итого имеем — выходной ток — 3А (это постоянный, а импульсный, наверняка, намного больше).»

    А вот и нет.Максимальный постоянный ток коллектора транзисторов КТ815,КТ814-
    1.5 А.Импульсный-3А.
    Плюс ко всему эти транзисторы низкочастотные(Fгр.около 3МГц).Плюс на переходах БЭ транзисторов драйвера остаётся большое напряжение(3 перехода на выключение -1.8 В, на включение-не так важно),что замедляет разряд затворной ёмкости управляемого драйвером ключа.Для увеличения скорости выключения (особенно при низком значении порогового напряжения ключа) нужно разряжать затвор отрицательным питанием, которое можно сформировать с помощью стабилитрона с параллельным ему конденсатором и резистора параллельно затвору выходного ключа.Питание положительное драйвера нужно будет увеличить на величину,равную номиналу стабилитрона(обычно применяется 3.3-4.7В).Транзисторы (вместо КТ814,815) лучше поставить более высокочастотные, например, КТ972,973(они ещё и составные, тогда 315,361 не нужны) или SS8050,8550.

    Barsick Reply:
    апреля 19, 2014 at 14:09

    КТ972,973 — подтверждаю, годный выбор. Силовые IGBT размером с сигаретную пачку (тип не помню за давностью, какой-то Сименс) работали без вопросов, но, где-то на 40 кгц, больше просто не надо было. Что стояло между 6N137 и КТ972,973 — тоже не помню, но вроде 2N2222

  19. TeRaVoLt-2013 написал(а) 24 апреля, 2013 в 4:46

    Здравствуйте,у меня вопрос назрел:как соединить вместе два драйвера для одного гдт(полумост)транс на питальнике один для двух?как именно соединять драйвера и в случае соединения куда цеплять гдт?какие полные аналоги микросхемы бывают?заранее спасибо!!!

  20. TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 9:09

    пожалуйста,ответьте (((

    BSVi Reply:
    апреля 25, 2013 at 9:16

    Я абсолютно не понял вопроса, поэтому и не могу ответить.

  21. TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 15:35

    у меня один гдт для полумоста,интеруптер на не555 ВОПРОС:как согласовать(подсоеденить)два драйвера к одному интеруптеру и к гдт?Общий ли у них источник питания?Заранее спасибо)))ЗЫ просто у интеруптера выход один а на драйверы нужно два

    BSVi Reply:
    апреля 25, 2013 at 18:21

    Драйвер транзисторов — это не то-же самое, что драйвер теслы. Поэтому вопрос «куда подключать интерруптер» не имеет смысла.

    Эти драйвер оптозиолированные, и предназначены для подключения к транзисторам без GDT, поэтому вопрос «куда подключать GDT» тоже не имеет смысла.

  22. TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 22:24

    ясно(спасибо

  23. Kubrikov написал(а) 9 января, 2014 в 20:50

    Здравствуйте, Сергей!
    Подскажите пожалуйста, А почему Вы в этом драйвере используете биполярные транзисторы, а не мосфеты? Мосфеты же вроде получше, и современные драйверы в виде микросхем тоже на комплиментарных мосфетах делают.

    Чем биполярники принципиально лучше мосфетов в данной конструкции?

    Или просто делали из того, что было под рукой?

Драйвер полевого транзистора из дискретных компонентов

Одно дело, когда для скоростного управления мощным полевым транзистором с тяжелым затвором есть готовый драйвер в виде специализированной микросхемы наподобие UCC37322, и совсем другое, когда такого драйвера нет, а схему управления силовым ключом необходимо реализовать здесь и сейчас.

В таких случаях нередко приходится прибегать к помощи дискретных электронных компонентов, которые есть в наличии, и уже из них собирать драйвер затвора. Дело, казалось бы, не хитрое, однако для получения адекватных временных параметров переключения полевого транзистора, все должно быть сделано качественно и работать правильно.

Весьма стоящая, лаконичная и качественная идея с целью решения аналогичной задачи была предложена еще в 2009 году Сергеем BSVi в его блоге «Страничка эмбеддера» (смотрите — Драйвер полевых транзисторов из хлама).

Схема была успешно протестирована автором в полумосте на частотах до 300 кГц. В частности, на частоте 200 кГц, при нагрузочной емкости в 10 нФ, удалось получить фронты длительностью не более 100 нс. Давайте же рассмотрим теоретическую сторону данного решения, и попробуем подробно разобраться, как эта схема работает.

Основные токи заряда и разряда затвора при отпирании и запирании главного ключа текут через биполярные транзисторы выходного каскада драйвера. Данные транзисторы должны выдержать пиковый ток управления затвором, а их максимальное напряжение коллектор-эмиттер (по datasheet) обязано быть больше чем напряжение питания драйвера. Обычно для управления затвором полевика достаточно 12 вольт. Что касается пикового тока, то предположим, что он не превысит 3А.

Если для управления ключом необходим ток более высокий, то и транзисторы выходного каскада должны быть более мощными (разумеется, с подходящей граничной частотой передачи тока).

Для нашего примера в качестве транзисторов выходного каскада подойдет комплиментарная пара — BD139 (NPN) и BD140 (PNP). У них предельное напряжение коллектор-эмиттер составляет 80 вольт, пиковый ток коллектора 3А, граничная частота передачи тока 250 МГц (важно!), а минимальный статический коэффициент передачи тока 40.

Для повышения коэффициента усиления по току в схему выходного каскада добавлена дополнительная комплиментарная пара слаботочных транзисторов КТ315 и КТ361 с максимальным обратным напряжением 20 вольт, минимальным статическим коэффициентом передачи тока 50, и граничной частотой 250 МГц — такой же высокой, как у выходных транзисторов BD139 и BD140.

В итоге на выходе получаем две пары транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона с общим минимальным коэффициентом передачи по току 50*40 = 2000 и с граничной частотой равной 250 МГц, то есть теоретически в пределе скорость переключения может достигать единиц наносекунд. Но поскольку здесь речь идет об относительно продолжительных процессах заряда и разряда емкости затвора, то это время будет на порядок выше.

Управляющий сигнал необходимо подавать на объединенные базы транзисторов КТ315 и КТ361. Токи открывания баз NPN (верхних) и PNP (нижних) транзисторов должны быть разделены.

Для этого в схему можно было бы установить разделительные резисторы, но гораздо более эффективным для данной конкретной схемы оказалось решение с установкой вспомогательного блока на КТ315, резисторе и диоде 1n4148.

Функция этого блока — быстро активировать базы верхних транзисторов слаботочного каскада при подаче высшего напряжения на базу данного блока, и так же быстро через диод подтянуть базы к минусу, когда на базе блока появится сигнал низшего уровня.

Чтобы иметь возможность управлять данный драйвером от слаботочного источника сигнала с выходным током порядка 10 мА, в схему установлены слаботочный полевой транзистор КП501 и высокоскоростная оптопара 6n137.

При подаче управляющего тока через цепь 2-3 оптопары, выходной биполярный транзистор внутри нее переходит в проводящее состояние, причем на выводе 6 находится открытый коллектор, к которому и присоединен резистор, подтягивающий затвор слаботочного полевого транзистора КП501 к плюсовой шине питания оптопары.

Таким образом, когда на вход оптопары подается сигнал высокого уровня, на затворе полевика КП501 будет сигнал низкого уровня, и он закроется, тем самым обеспечив возможность для протекания тока через базу верхнего по схеме КТ315 — драйвер станет заряжать затвор главного полевика.

Если же на входе оптопары сигнал низкого уровня или сигнал отсутствует, то на выходе из оптопары будет сигнал высокого уровня, затвор КП501 зарядится, его стоковая цепь замкнется, а база верхнего по схеме КТ315 подтянется к нулю.

Выходной каскад драйвера начнет разряжать затвор управляемого им ключа. Важно учесть, что в данном примере напряжение питания оптопары ограничено 5 вольтами, а главный каскад драйвера питается напряжением 12 вольт.

  • Размножение Ивы черенками.Как просто создать зелен…
  • Плазменная,дуговая,электронная зажигалка своими руками.Схема.
  • Мини плазменная сварка или плазморез своими руками,на блокинг генераторе.Сваривает медный провод.
  • Мини-водяная помпа для самоделок из шприца своими руками.
  • Мини-паяльник из резистора МЛТ своими руками.Для пайки SMD и других деталей.
  • Мощный преобразователь от 1.2В на полевом Mosfet-транзисторе.Две детали.Зажигает более 16-ти светодиодов,питает радиоприемник.
  • Боксерская груша из пластиковой 30-литровой бутылк…
  • Главная страница
  • Мини-передатчик АМ на кварцевом генераторе.
  • Самодельный фонарик из DVD привода от ноутбука на …
  • Простой динамо-фонарик своими руками из игрушки китайского пистолета.
  • Размножение сосны семенами из шишек.Пересадка сосны.
  • Имитатор подскакивающего шарика о стол.
  • Имитатор звука капели-дождя.
  • Зарядное устройство для пальчиковых батареек асимметричным током.Как зарядить батарейку.
  • Простой указатель поворота для велосипеда своими руками.Вправо-влево,аварийка.
  • Игрушка «Электронный гимнаст».
  • Диоды КД105,КД208.
  • Транзисторы кт972 кт973.Характеристики.Цоколевка.
  • Автоматическая мигалка на четырех деталях.Ночью мигает,утром выключается.
  • Самовосстанавливающиеся предохранители.
  • Простой датчик влажности для растений.
  • GSM-растяжка.Поступит звонок при обрыве провода.
  • Автоматическая мигалка.Включается и начинает мигать с наступлением темноты,на рассвете выключается.
  • Как вырастить съедобный или посевной каштан из магазина «Магнит».
  • Механический телевизор своими руками.Схемы.
  • УКВ-FM приемник на одном транзисторе.УКВ регенератор на полевом транзисторе.
  • Блокинг-генератор на полевом транзисторе и передатчик на длинные волны.
  • Транзистор IRF3711S.
  • Неоновая и светодиодная подсветка выключателя своими руками.
  • Как определить полярность оксидного-электролитического конденсатора.
  • Реле времени,таймер задержки на полевом транзисторе.
  • Электрозажигалка для газа-газовой плиты своими руками.Схема.
  • Сенсор на одном полевом транзисторе.Всего одна деталь.Bs170-КП501.
  • Определитель полюсов магнита и магнитный включатель-выключатель.Микросхема из кулера fs266 fs277.
  • Лазерная GSM сигнализация на базе сотового телефона и лазерной указки.
  • Детектор скрытой проводки на одном транзисторе сво…
  • Двутональная полицейская сирена на таймерах 555.
  • Электромагнитное реле.Что внутри и как работает.
  • Автоматическое зарядное устройство на микросхеме LTC4054
  • СВЧ n-p-n транзистор BFR93
  • Подстроечные резисторы
  • Демонтаж SMD радиодеталей с помощью электрической …
  • Полевой транзистор КП364.
  • Кремниевый диод КД226
  • Диоды для детекторного приемника
  • Кремниевый транзистор КТ922
  • Двухзатворный полевой транзистор n-типа BF964
  • Клей БФ-2 и БФ-4.
  • Клей ВС-10Т теплостойкий.
  • Где взять медную фольгу
  • Сигнализация-растяжка на базе сотового телефона.По…
  • Коротковолновый АМ передатчик на 3-4 МГц.Выходная мощность более 4Вт на транзисторе КТ805
  • Автоматическая импульсная вспышка для лампы от фотоаппарата.
  • Транзисторы КТ315 и КТ361.Характеристики и их зарубежные аналоги.
  • Резисторы.Как выглядят и как называются.
  • Трассоискатель для поиска скрытой проводки своими …
  • Простая ИК-станция для пайки SMD из проволоки.Инфр…
  • Простой паяльник от 7В своими руками.
  • Кремниевый транзистор КТ961.Характеристики
  • Кремниевые транзисторы КТ814 КТ815 КТ816 КТ817. Ха…
  • Автоматическая вспышка из старого фотоаппарата.Переделка две детали-тиристор и неоновая лампа.
  • Тревожное охранное устройство на микросхеме К561ЛА…
  • Простой усилитель низкой частоты на трех транзисто…
  • Музыкальный синтезатор-микросхема УМС. Три мелодии…
  • Супергетеродинный АМ радиоприемник своими руками на частоту 27МГц.
  • Трансформатор ТС-180 для питания радиоламп или сам…
  • Регулируемый стабилизатор напряжения на tl431 и полевом транзисторе.
  • Элемент Пельтье из кулера для воды.Как подключить …
  • Преобразователь напряжения от 1.2В на микросхеме Y…
  • УКВ-FM передатчик.Радиус действия более 2км.
  • Полевой двухзатворный транзистор 3SK224.
  • Детектор излучения микроволновки,раций,передатчико…
  • Умножитель для плазменной зажигалки.Из ВЧ дуги в в…
  • Преобразователь на основе несимметричного мультивибратора.
  • УКВ-FM конвертер на микросхеме К174ПС1.
  • Сенсорный включатель-выключатель.
  • Зарядное устройство для миниатюрных дисковых элементов питания.
  • Телеграфный передатчик на 80 метровый диапазон.Мощность 8-10Вт.
  • ВЧ пробник на светодиоде с аттенюатором.
  • Регулируемый понижающий ШИМ стабилизатор напряжения на микросхеме LM2576-ADJ.
  • В.Ч.генераторы для простых опытов.Зажигают люминисцентную лампу и т.д.
  • Широкополосный УКВ глушитель на одном транзисторе.
  • Простой телеграфный трансивер на двух транзисторах на 3.5МГц.
  • КВ-УКВ усилитель для радиоприемника.Усиливаем слабый радиосигнал.
  • Преобразователь на одном полевом транзисторе для светодиода 12В.
  • DC-DC реобразователь напряжения 12-18В на таймере 555 для питания ноутбука.
  • Направленный микрофон с чувствительным усилителем.
  • Бегущие огни и зрелищный искатель скрытой проводки на одной детали-микросхеме к561ие8.
  • Мигалка на динисторе от 220В или как проверить динистор.
  • АМ передатчик на диапазон 80м. 2222+irf510.
  • Термопредохранители для защиты бытовой техники.
  • Солнечный концентратор из зеркал и крышки от кастрюли своими руками.
  • Индикаторы заряда или напряжения аккумуляторной батареи на стабилитроне.
  • УКВ приемник на цифровой микросхеме RDA5807FP.
  • Полевой транзистор BS170.
  • ИК-сигнализация на микросхеме к561ла7.Срабатывает при пересечении.
  • Конвертер УКВ из 88-108 в 66-74МГц на одном полевом транзисторе.
  • Металлоискатель на биениях на микросхеме к561ла7.
  • Бегущие огни на таймере 555 и счетчике к561ие8.Мигают поочередно 10 светодиодов.
  • Всеволновый УКВ-приемник из тв-тюнера и СМРК. Лови…
  • Самодельный пеленгатор из радиоприемника.Как найти передатчик или охота на лис.
  • Генератор звуковых и ультразвуковых колебаний.
  • Транзистор КТ903.Цоколевка и характеристики.
  • Составной транзистор КТ829.Цоколевка.Характеристик…
  • Высокочастотный транзистор КТ908.Цоколевка.Характе…
  • Передатчик на туннельном диоде и генератор звука.
  • Инфракрасный ИК передатчик и приемник звука.
  • Из шагового двигателя своими руками.Фонарик,зарядк…
  • Преобразователь напряжения для питания 12В светодиода от 3.7В.
  • Беспроводное зарядное устройство из электронного т…
  • Кремниевый биполярный n-p-n транзистор КТ805.Харак…
  • Электромагнитная индукция
  • Бесконечный моторчик из китайских часов с плавным …
  • Простой примитивный «Детектор лжи» своими руками.
  • Индуктивный передатчик и приемник на основе усилит…
  • СВЧ p-n-p транзистор BF979.Характеристики.Цоколевк…
  • СВЧ p-n-p транзистор КТ3109.Характеристики.Цоколев…
  • УКВ-FM регенератор на транзисторе кт3109 или bf979.
  • Транзистор КТ639 p-n-p.Характеристики.Цоколевка.
  • Приставка к мультиметру-ESR измеритель конденсатор…
  • Определитель межвиткового замыкания в катушке.Гене…
  • Мигалка на одном транзисторе кт805 и ярким мощным …
  • Металлоискатель на одном транзисторе кт315 и радио…
  • Беспроводной световой наушник на основе светодиода…
  • Упрвление двумя кнопками двумя нагрузками.Симметри…
  • Беспроводная передача электроэнергии своими руками…
  • Светомузыка и развертки из дешевой лазерной указки…
  • Лестница Иакова своими руками на транзисторе кт805…
  • Игрушка Emp jammer своими руками. Безделушка на пяти деталях.
  • Три самоделки для начинающих радиолюбителей на одн…
  • УКВ передатчик средней мощности на транзисторе КТ6…
  • Семь электронных самоделок для начинающих на транз…
  • Высоковольтный преобразователь из деталей эконом-лампы.Питание 3.7В.Зажигает 36В светодиод.
  • Простые самоделки для начинающих радиолюбителей на…
  • Простой четырех-функциональный робот на полевом тр…
  • Бегущие огни на мигающем светодиоде и счетчике 401…
  • Самоделки на мигающем светодиоде для начинающих ра…
  • Звуковой генератор-электронная волынка.
  • Простые электронные конструкции на полевом транзис…
  • Как измерить выходную мощность передатчика.
  • Телеграфный передатчик на 3.5МГц.
  • Линейный датчик Холла.Как работает и распиновка на примере HW108.
  • Двухтактный генератор на транзисторах кт315.Генера…
  • Бесколлекторный моторчик своими руками на микросхе…
  • Моторчики на одном транзисторе.Как раскрутить магн…
  • Импульсный металлоискатель своими руками.Как найти…
  • Отражение лазерного луча от предмета с источником …
  • Счетчик гейгера из неоновой лампы.Простейший детек…
  • Бегущие огни от наводок 220В или разряда пьезозажи…
  • Опыты с многовитковой катушкой и светодиодами.Как …
  • Регенеративный радиоприемник 3.9-10.5МГц на германиевых транзисторах.

Простое реле времени (или простое реле времени для начинающих 2) на биполярном транзисторе не сложно в изготовлении но на таком реле нельзя получить большие задержки. Длительность задержки определяет RC-цепь состоящая (для реле времени да биполярном транзисторе) из конденсатора, резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер транзистора. Чем больше ёмкость конденсатора тем больше задержка. Чем больше суммарное сопротивление резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер тем больше задержка. Увеличить сопротивление перехода база-эмиттер, для получения большой задержки, нельзя т.к. это неизменный параметр используемого транзистора. Сопротивление резистора в цепи базы нельзя увеличивать до бесконечности т.к. транзистору для открытия требуется ток, как минимум, в h31э меньший чем ток для необходимый для включения реле. Если например для включения реле требуется 100мА, h31э=100 то для открытия транзистора требуется ток базы Iб=1мА. Для открытия полевого транзистора с изолированным затвором большой ток не требуется, в данном случае можно даже пренебречь этим током и считать что ток для открытия такого транзистора не требуется. Полевой транзистор с изолированным затвором управляется напряжением поэтому можно использовать RC цепь с любым сопротивлением и следовательно делать любые задержки. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Реле времени на полевом транзисторе
Эта схема похожа на схему с биполярным транзистором из предыдущей стати только здесь вместо биполярного транзистора n-MOSFET (n канальный полевой транзистор с изолированным затвором (и индуцированным каналом)) и добавлен резистор (R1) для разряда конденсатора C1. Резистор R3 не обязателен:Рисунок 2 — Реле времени на полевом транзисторе без R3
Полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть испорчены статическим электричеством поэтому с ними нужно обращаться аккуратно: стараться не касаться вывода затвора руками и заряженными предметами, по возможности заземлять вывод затвора и т.д.
Процесс проверки транзистора и готового устройства показан на видео: Т.к. на параметры RC цепи пренебрежимо мало влияют параметры транзистора то расчёт длительности задержки осуществить достаточно несложно. В данной схеме на длительность задержки по прежнему влияет длительность удерживания кнопки и чем меньше сопротивление резистора R2 тем слабее это влияние, но не стоит забывать о том что этот резистор нужен для ограничения тока в момент замыкания контактов кнопки, если его сопротивление сделать слишком низким или заменить перемычкой то при нажатии на кнопку может выйти из строя блок питания или сработать его защита от к.з. (если она есть), контакты кнопки могут приплавиться друг к другу, к тому же данный резистор ограничивает ток при установке резистором R1 минимального сопротивления. Резистор R2 также понижает напряжение (UCmax) до которого заряжается конденсатор C1, при нажатой кнопке SB1, что приводит к уменьшению длительности задержки. Если сопротивление резистора R2 низкое то на длительность задержки оно влияет незначительно. На длительность задержки влияет напряжение на затворе относительно истока при котором транзистор закрывается (далее напряжение закрытия). Для расчёта длительности задержки можно воспользоваться программой:

КАРТА БЛОГА (содержание)

В инете полно статей о том как работают MOSFET-ы (ака полевики, т.е. полевые транзисторы), что надо рулить напряжением а не током. Разберем поподробнее + и – разных драйверов.

Теория проводимости

Есть N-канальные и P-канальные полевики, также ввиду особенностей производства, между Source и Drain образуется “паразитный” диод.

N-канальный MOSFET:

Для управления N-канальным полевиком необходимо приложить положительное напряжение относительно Source порядка 10V. В импульсных преобразователях на частотах 50+кГц требуется быстро открыть полевик, чтобы его сопротивление резко уменьшилось до ~0 ом. В таком случае потерь тепла будет меньше. Почему? Если заглянуть в любой даташит на полевой транзистор то можно обнаружить что сопротивление перехода Drain-Source меняется в зависимости от напряжения на Gate-Source. Взьмем абстрактный транзистор: если при 5V сопротивление будет составлять 1 ом, то при 10V уже 0.5-0.7Ом, что в ~два раза меньше, как следствие потери при более высоком напряжении управления тоже уменьшаются. Всего то! Однако у Gate есть внутренняя емкость. От десятков пикофарад у самых слабых полевиков до нанофарад у таких монстров как APT5016 (хотя это еще не самый злой полевик).

P-канальный MOSFET:

У P-канального наоборот, надо на Gate подать отрицательное напряжение относительно Source чтобы полевик открылся. Ситуация с сопротивлением открытого канала аналогична.

Драйвера

Для того чтобы быстро перезарядить Gate необходимо приложить, в зависимости от полевика, различное усилие. В интернете есть формулы для расчета токов, протекающих через драйвер. Я же хочу показать какие есть схемы управления полевиками. Конкретно нас интересует ключевой режим работы MOSFET-а.

Напрямую от контроллера

Не самый лучший вариант. Исключение составляют контроллеры со встроенным драйвером. RG резистор ограничивает ток через контроллер и уменьшает пульсации. У полевиков тоже есть своя индуктивность, она небольшая, но при быстром нарастании/спаде возникают колебания как в LC контуре. В моих краях найти контроллер со встроенным драйвером либо сложно либо дорого, поэтому приходится колхозить на универсальном ШИМ контроллере, под названием TL494.

Еще одна заметка по поводу резистора RG, когда требуется управлять большими токами и приходится ставить по 2-3+ транзистора, то данный резистор необходимо ставить перед каждым полевиком:

Особо крутые контроллеры, как на материнках, работающие на частотах 0.5-2МГц не требуют данного резистора и имеют отдельный выход для каждого полевика. Каждый полевик там представляет собой отдельную фазу с отдельным дросселем. Такие частоты выбраны специально для уменьшения габаритов всей схемы. Чем выше частота – тем меньше индуктивность нужна. В общих чертах.

Производители контроллеров полевиков рекомендуют сопротивление RG 4.7 Ом. Даже видел гдето видео ролик с презентацией сравнения потерь при различных резисторах. На практике же RG может доходить до 200 Ом, т.к. драйвера разные – токи которые они могут выдержать тоже разные. И частоты тоже разные. Короче глупо говорить что ставьте везде 4.7 Ома и будет счастье. Поэтому данный резистор должен подбираться индивидуально под способности драйвера и емкость Gate полевика (в даташитах этот параметр обозначается как Ciss – Input Capacitance).

Двухтактный биполярный драйвер

Одна из самых эффективных схем управления:

В идеале управляющие транзисторы надо распологать как можно ближе к MOSFET-у, для уменьшения пути протекания тока. Важно добавить шунтирующий конденсатор между VGate и землей (в схеме не указан).

Хорошо если N-канальный полевик Source-ом подключен к общей шине – земле – что и контроллер. Такое бывает в Step-Up конвертерах, однако ими мир не ограничивается. В Step-Down конвертерах полевик подключается Drain-ом напрямую к +, а Source идет дальше на дроссель. Если вы (не дай бог как я, по своей неопытности, когда в первой пришлось собрать понижающий преобразователь) попробуете заставить работать такую схему:

То обнаружите что полевик уже дымиться и припой капает коту на хвост расплавился. Как я сказал в начале статьи, N канальный полевик открывается полностью если на Gate подать + относительно Source. Но в данном случае получается когда мы подаем + на Gate, он начинает открываться и Source поднимается к + тоже! В итоге полевик не открыт и не закрыт. Висит посередине и дико греется. Но тут существует простое решение, Bootstrap-драйвер:

Схема немного усложнилась. Как видите силовым полевиком (справа) управляет по прежднему двухтактный биполярный драйвер. Однако он заведен относительно Source полевика. Левый полевой транзистор – маломощный, используется для сдвига уровня. Сигнал подается инвертированный. Резистор Pull-Down (подтягивающий) лучше поставить, в случае чего чтобы схема не “летала в воздухе”. Вот как оно работает: изначально конденсатор CBOOT заряжается через диод DBOOT управляющим напряжением, т.к. транзистор закрыт, на выводе Source земля (после дросселя L идет нагрузка которая как бы “заземляет” на время выключения полевика вывод Source). Полевик сдвига уровня наоборот (слева), открыт, чтобы силовой полевик был закрыт. Собственно в этом и заключается инверсия. Когда полевик сдвига уровня закрывается через резистор RLEVEL подается положительное напряжение на драйвер, а далее драйвер усиливает сигнал и подает + на Gate силового транзистора. Он начинает открываться и… и открывается полностью! Так как конденсатор CBOOT заряжен и привязан к Source силового полевика, то когда Source выравнялся по напряжению с напряжением притания, то CBOOT поднялся еще выше и оттуда, сверху, рулит через драйвер полевиком! Получается напряжение в момент открытия силового полевика относительно земли таково: UCBOOT+UPOWER. А диод не позволяет этому напряжению уходить обратно. Поэтому важно рассчитать какая разница напряжений у Вас получиться и использовать диод с запасом на данное напряжение. Когда триумф нашего CBOOT подходит к концу левый полевик открывается, на драйвере напряжение падает и одновременно с этим Source силового полевика также возвращается на “землю”. Я бы рекомендовал добавить небольшой резистор после Drain управляющего полевика, чтобы, когда драйвер открыт и “земля” драйвера выше реальной земли, не убить маломощный управляющий полевик. На своей практике я использовал 12 Ом резистор. Такая схема, с КПД 85% управляла понижающим конвертером на 300 ватт…. только недолго, нагрузка на выходе в виде резисторов плавилась на глазах 🙂 Еще большего КПД можно достичь применяя синхронный выпрямитель, это когда вместо диода снизу ставится тоже полевой транзистор и открывается, когда верхний уже закрыт. Т.к. схема синхронизации двух полевиков заметно усложняется, то советую использовать спецальные синхронные драйвера. Там уже все задержки между открытием и закрытием есть, чтобы исключить протекание сквозных токов.

Схема ускоренного выключения на PNP

Самая простая и, возможно, самая популярная схема на одном PNP транзисторе:

В данном случае подразумевается что контроллер достаточно мощный, чтобы быстро зарядить полевик, но например, как у TL494, выход состоит всего лишь из одного npn транзистора. Обьеденив два имеющихся выхода TL494 и подцепив коллектором на + питания, эмитторы идут на вход этого полудрайвера. Главное эммитеры подтянуть на землю резистором. В случае напрямую выход TL494 подключить к полевику, то он будет очень долго закрываться, если подтягивающий резистор на килоом и больше. Если сдеать его на 100-200 ом, то тогда возрастает нагрузка на выходной каскад TL-ки, что тоже не хорошо:

В таком случае и применяется закрывающий драйвер:

В таком случае подтягивающий резистор делается на несколько килоом а RG рассчитывается также как раньше. При подаче положительного импульса, он проходит напрямую через диод D_ON и заряжает Gate полевика. Когда выходной каскад на TL-ке закрывается, то через подтягивающий резистор PULL_DOWN открывается Q_OFF и мгновенно разряжает через себя заряд Gate, что и приводит к моментальному закрытию полевика!

Почему N-канальный полевик лучше P-канального?

Возможно вы уже заметили что на всех схемах фигурирует N-канальный MOSFET. Этому есть несколько причин:

  • У N-канала при одинаковой серии меньшее сопротивление открытого канала.
  • N-канальные дешевле. 20A N-ch 1$ условно, то 20A P-ch 1.5$
  • В парных сборках N-ch и P-ch (в SO8 корпусе например) P-ch обладает как бОльшим сопротивлением так и меньшим максимальным током.
  • Сложно достать мощные P-ch полевики в какойнить деревне 🙂
  • Драйвер на рассыпухе для High-side N-ch может выйти дешевле чем разность стоимости P-ch – N-ch полевиков.

Так что если уже запаслись N-канальными полевиками, то вперед собирать к ним драйвера! Это не сложнее чем купить/найти P-ch.

Конец первой части 🙂

Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем

Всем хороши мощные полевые транзисторы MOSFET, кроме одного маленького нюанса, — подключить их напрямую к выводам микроконтроллера зачастую оказывается невозможно.

Это, во-первых, связано с тем, что допустимые токи для микроконтроллерных выводов редко превышают 20 мА, а для очень быстрых переключений MOSFET-ов (с хорошими фронтами), когда нужно очень быстро заряжать или разряжать затвор (который всегда обладает некоторой ёмкостью), нужны токи на порядок больше.

И, во-вторых, питание контроллера обычно составляет 3 или 5 Вольт, что в принципе позволяет управлять напрямую только небольшим классом полевиков (которые называют logic level — с логическим уровнем управления). А учитывая, что обычно питание контроллера и питание остальной схемы имеет общий минусовой провод, этот класс сокращается исключительно до N-канальных «logic level»-полевиков.

Одним из выходов, в данной ситуации, является использование специальных микросхем, — драйверов, которые как раз и предназначены для того, чтобы тягать через затворы полевиков большие токи. Однако и такой вариант не лишён недостатков. Во-первых, драйверы далеко не всегда есть в наличии в магазинах, а во-вторых, они достаточно дороги.

В связи с этим возникла мысль сделать простой, бюджетный драйвер на рассыпухе, который можно было бы использовать для управления как N-канальными, так и P-канальными полевиками в любых низковольтных схемах, скажем вольт до 20. Ну, благо у меня, как у настоящего радиохламера, навалом всякой электронной рухляди, поэтому после серии экспериментов родилась вот такая схема:

  1. R1=2,2 кОм, R2=100 Ом, R3=1,5 кОм, R4=47 Ом
  2. D1 — диод 1N4148 (стеклянный бочонок)
  3. T1, T2, T3 — транзисторы KST2222A (SOT-23, маркировка 1P)
  4. T4 — транзистор BC807 (SOT-23, маркировка 5C)

Ёмкость между Vcc и Out символизирует подключение P-канального полевика, ёмкость между Out и Gnd символизирует подключение N-канального полевика (ёмкости затворов этих полевиков).

Пунктиром схема разделена на два каскада (I и II). При этом первый каскад работает как усилитель мощности, а второй каскад — как усилитель тока. Подробно работа схемы описана ниже.

Итак. Если на входе In появляется высокий уровень сигнала, то транзистор T1 открывается, транзистор T2 закрывается (поскольку потенциал на его базе падает ниже потенциала на эмиттере). В итоге транзистор T3 закрывается, а транзистор T4 открывается и через него происходит перезаряд ёмкости затвора подключенного полевика. (Ток базы транзистора T4 течёт по пути ЭT4->БT4->D1->T1->R2->Gnd).

Если на входе In появляется низкий уровень сигнала, то всё происходит наоборот, — транзистор T1 закрывается, в результате чего вырастает потенциал базы транзистора T2 и он открывается. Это, в свою очередь, приводит к открытию транзистора T3 и закрытию транзистора T4. Перезаряд ёмкости затвора подключенного полевика происходит через открытый транзистор T3. (Ток базы транзистора T3 течёт по пути Vcc->T2->R4->БT3->ЭT3).

Вот в общем-то и всё описание, но некоторые моменты, наверное, требуют дополнительного пояснения.

Во-первых, для чего нужны транзистор T2 и диод D1 в первом каскаде? Тут всё очень просто. Я не зря выше написал пути протекания токов базы выходных транзисторов для разных состояний схемы. Посмотрите на них ещё раз и представьте что было бы, если бы не было транзистора T2 с обвязкой. Транзистор T4 отпирался бы в этом случае большим током (имеется ввиду ток базы транзистора), протекающим с выхода Out через открытый T1 и R2, а транзистор T3 отпирался бы маленьким током, протекающим через резистор R3. Это привело бы к сильно затянутому переднему фронту выходных импульсов.

Ну и во-вторых, наверняка многих заинтересует, зачем нужны резисторы R2 и R4. Их я воткнул для того, чтобы хоть немного ограничить пиковый ток через базы выходных транзисторов, а также окончательно подравнять передний и задний фронты импульсов.

Собранное устройство выглядит вот так:

Разводка драйвера сделана под smd-компоненты, причём таким образом, чтобы его можно было легко подключать к основной плате устройства (в вертикальном положении). То есть на основной плате у нас может быть разведён полумост, H-мост или что-то ещё, а уже в эту плату останется только вертикально воткнуть в нужных местах платы драйверов.

Разводка имеет некоторые особенности. Для радикального уменьшения размеров платы пришлось «слегка неправильно» сделать разводку транзистора T4. Его перед припаиванием на плату нужно перевернуть лицом (маркировкой) вниз и выгнуть ножки в обратную сторону (к плате).

Ниже приведены осциллограммы работы драйвера для напряжений питания 8В и 16В на частоте 200 кГц (форма входного сигнала — меандр). В качестве нагрузки — конденсатор 4,7 нФ:

Как видите, длительности фронтов практически не зависят от уровня питающего напряжения и составляют чуть больше 100 нс. По-моему, довольно неплохо для такой бюджетной конструкции.

Двухтактный драйвер на биполярных транзисторах. Современные драйверы IGBT и мощных полевых транзисторов. Включение транзистора при коротком замыкании в цепи нагрузки

МОП (по буржуйски MOSFET ) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной , по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.


У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314 , способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:


Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или I D выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это V GS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость I D от V DS при разных значениях V GS . И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или t on ,t off , в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора C iss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО . Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги:).

Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи .

Небольшое обращение от переводчика:

Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т.п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.

Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на , само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно. Обычно это выглядит так:
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!

Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.

Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.


Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.

Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:


Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110


Рисунок 2 — Распиновка IR2110


Рисунок 3 — Описание пинов IR2110

Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.

Теперь поговорим о различных контактах.

VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:


Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания

Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.

Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.

Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.

Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.

HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.

Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.

SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.


Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом

D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором. Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.

D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.

MOSV может быть максимум 500В.

VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.


Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста


Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)

На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.


Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)


Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня

На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.


Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня


Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня

Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно. НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК . Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения).

  • 1.3.3. Динамические режимы работы силовых транзисторов
  • 1.3.4. Обеспечение безопасной работы транзисторов
  • 1.4. Тиристоры
  • 1.4.1. Принцип действия тиристора
  • 1.4.2. Статические вольт-амперные характеристики тиристора
  • 1.4.3. Динамические характеристики тиристора
  • 1.4.4. Типы тиристоров
  • 1.4.5. Запираемые тиристоры
  • 2. Схемы управления электронными ключами
  • 2.1. Общие сведения о схемах управления
  • 2.2. Формирователи импульсов управления
  • 2.3. Драйверы управления мощными транзисторами
  • 3. Пассивные компоненты и охладители силовых электронных приборов
  • 3.1. Электромагнитные компоненты
  • 3.1.1. Гистерезис
  • 3.1.2. Потери в магнитопроводе
  • 3.1.3. Сопротивление магнитному потоку
  • 3.1.4. Современные магнитные материалы
  • 3.1.5. Потери в обмотках
  • 3.2. Конденсаторы для силовой электроники
  • 3.2.1. Конденсаторы семейства мку
  • 3.2.2. Алюминиевые электролитические конденсаторы
  • 3.2.3. Танталовые конденсаторы
  • 3.2.4. Пленочные конденсаторы
  • 3.2.5. Керамические конденсаторы
  • 3.3. Теплоотвод в силовых электронных приборах
  • 3.3.1. Тепловые режимы работы силовых электронных ключей
  • 3.3.2. Охлаждение силовых электронных ключей
  • 4. Принципы управления силовыми электронными ключами
  • 4.1. Общие сведения
  • 4.2. Фазовое управление
  • 4.3. Импульсная модуляция
  • 4.4. Микропроцессорные системы управления
  • 5. Преобразователи и регуляторы напряжения
  • 5.1. Основные виды устройств преобразовательной техники. Основные виды устройств силовой электроники символически изображены на рис. 5.1.
  • 5.2. Трехфазные выпрямители
  • 5.3. Эквивалентные многофазные схемы
  • 5.4. Управляемые выпрямители
  • 5.5. Особенности работы полууправляемого выпрямителя
  • 5.6. Коммутационные процессы в выпрямителях
  • 6. Импульсные преобразователи и регуляторы напряжения
  • 6.1. Импульсный регулятор напряжения
  • 6.1.1. Импульсный регулятор с шим
  • 6.1.2. Импульсный ключевой регулятор
  • 6.2. Импульсные регуляторы на основе дросселя
  • 6.2.2. Преобразователь с повышением напряжения
  • 6.2.3. Инвертирующий преобразователь
  • 6.3. Другие разновидности преобразователей
  • 7. Инверторы преобразователей частоты
  • 7.1. Общие сведения
  • 7.2. Инверторы напряжения
  • 7.2.1. Автономные однофазные инверторы
  • 7.2.2. Однофазные полумостовые инверторы напряжения
  • 7.3. Трёхфазные автономные инверторы
  • 8. Широтно-импульсная модуляция в преобразователях
  • 8.1. Общие сведения
  • 8.2. Традиционные методы шим в автономных инверторах
  • 8.2.1. Инверторы напряжения
  • 8.2.2. Трехфазный инвертор напряжения
  • 8.3. Инверторы тока
  • 8.4. Модуляция пространственного вектора
  • 8.5. Модуляция в преобразователях переменного и постоянного тока
  • 8.5.1. Инвертирование
  • 8.5.2. Выпрямление
  • 9. Преобразователи с сетевой коммутацией
  • 10. Преобразователи частоты
  • 10.1. Преобразователь с непосредственной связью
  • 10.2. Преобразователи с промежуточным звеном
  • 10.3.1. Двухтрансформаторная схема
  • 10.3.3. Схема каскадных преобразователей
  • 11. Резонансные преобразователи
  • 11.2. Преобразователи с резонансным контуром
  • 11.2.1. Преобразователи с последовательным соединением элементов резонансного контура и нагрузки
  • 11.2.2. Преобразователи с параллельным соединением нагрузки
  • 11.3. Инверторы с параллельно-последовательным резонансным контуром
  • 11.4. Преобразователи класса е
  • 11.5. Инверторы с коммутацией в нуле напряжения
  • 12. Нормативы на показатели качества электрической энергии
  • 12.1. Общие сведения
  • 12.2. Коэффициент мощности и кпд выпрямителей
  • 12.3. Улучшение коэффициента мощности управляемых выпрямителей
  • 12.4. Корректор коэффициента мощности
  • 13. Регуляторы переменного напряжения
  • 13.1. Регуляторы напряжения переменного тока на тиристорах
  • 13.2. Регуляторы напряжения переменного тока на транзисторах
  • Вопросы для самоконтроля
  • 14. Новые методы управления люминесцентными лампами
  • Вопросы для самоконтроля
  • Заключение
  • Библиографический список
  • 620144, Г. Екатеринбург, Куйбышева,30
  • Драйверы — микросхемы управления, связывающие различные контроллеры и ло­гические схемы с мощными транзисторами выходных каскадов преобразователей или устройств управления двигателями. Драйверы, обеспечивая передачу сигналов, должны вносить по возможности небольшую временную задержку, а их выходные каскады должны выдерживать большую емкостную нагрузку, характерную для зат­ворных цепей транзисторов. Вытекающий и втекающий токи выходного каскада драйвера должны составлять от 0,5 до 2 А или более.

    Драйвер представляет собой усили­тель мощности импульсов и предна­значен для непосредственного управления силовыми ключами преобра­зователей параметров электроэнер­гии. Схема драйвера определяется ти­пом структуры ключевого транзисто­ра (биполярный, МОП или IGBТ) и ти­пом его проводимости, а также распо­ложением транзистора в схеме ком­мутатора («верхний», т.е. такой, оба силовых вывода которого в открытом состоянии имеют высокий потенци­ал, или «нижний», оба силовых выво­да которого в открытом состоянии имеют нулевой потенциал). Драйвер должен усилить управляющий сигнал по мощности и напряжению, в случае необходимости обеспечить его по­тенциальный сдвиг. На драйвер также могут быть возложены функции за­щиты ключа.

    Проектируя схему управления силовыми транзисторными сборка­ми, необходимо знать, что:

    а) необходимо обеспечивать «плавающий» потенциал управления «верхним» силовым ключом в полу мостовой схеме;

    б) крайне важно создать быстрое нарастание и спад управляющих сигналов, поступающих на затворы силовых элементов для снижения тепловых потерь на переключение;

    в) необходимо обеспечить высокую величину импульса тока управления затвором силовых элементов для быстрого перезаряда входных емкостей;

    г) в подавляющем большинстве случаев нужна электрическая совместимость входной части драйвера со стандартными цифровыми сигналами ТТЛ/КМОП (как правило, поступающих от микроконтроллеров).

    Достаточно продолжительное время разработчики были вынужде­ны проектировать схемы драйверов управления на дискретных эле­ментах. Первым важным событием на пути интеграции драйверов управления стало появление микросхем серий IR21xx и IR22xx (а за­тем их более современных модификаций IRS21xx, IRS22xx), разрабо­танных фирмой «International Rectifies». Эти микросхемы сегодня на­шли широчайшее применение в маломощной преобразовательной тех­нике, поскольку отвечают всем вышеназванным требованиям.

    Схема управления силовыми ключами всегда строится так, что ее выходной сигнал (в виде широтно-модулированных импульсов) задается относи­тельно «общего» проводника схемы. Как видно из рис. 2.12, а , на кото­ром показан полу мостовой силовой каскад, для ключевого транзистора VT 2 этого вполне достаточно — сигнал «Упр.2» можно непосредственно подавать на затвор (базу) транзистора через формирователь G2, так как его исток (эмиттер) связан с «общим» проводником схемы, и управление осуществляется относительно «общего» проводника.

    Но как быть с транзистором VT 1, который работает в верхнем плече полумоста? Если транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии, а VT 1 открыт, на истоке VT 1 присутствует напряжение питания Е пит. По­этому для коммутации транзистора VT 1 необходимо гальванически раз­вязанное с «общим» схемы устройство G1, которое четко будет передавать импульсы схемы управления «Упр.1», не внося в сигналы искаже­ний. Классическое решение этой проблемы состоит во включении управляющего трансформатора Т1 (рис. 2.12, б ), который, с одной сто­роны, гальванически развязывает управляющие цепи, а с другой — пере­дает коммутационные импульсы. Не случайно это техническое решение считается «классикой жанра»: оно известно не одно десятилетие.

    а б

    Рис. 2.12. Силовые ключи в полумостовых схемах

    Входным сигналом служит сигнал микросхемы управления стан­дартной амплитуды логического уровня, причем с помощью напряже­ния, подаваемого на вывод Vdd, можно обеспечить совместимость с классической 5-вольтовой «логикой» и более современной 3,3-вольтовой. На выходе драйвера имеются напряжения управления «верхним» и «нижним» силовыми транзисторами. В драйвере приняты меры по обеспечению необходимых управляющих уровней, создан эквивалент гальванической развязки (псевдоразвязка), имеются дополнительные функции — вход отключения, узел защиты от понижения напряжения питания, фильтр коротких управляющих импульсов.

    Как видно из структурной схемы (рис. 2.13), драйвер состоит из двух независимых каналов, которые предназначены для управления верхним и нижним плечом полумостовых схем. На входе драйвера пре­дусмотрены формирователи импульсов, построенные на основе тригге­ров Шмита. Входы Vcc и Vdd предназначены для подключения питаю­щего напряжения силовой и управляющей частей схемы, «земляные» шины силовой части и управляющей части развязаны (разные «общие» выводы — Vss и СОМ).

    В подавляющем большинстве случаев эти выво­ды просто соединяют вместе. Предусмотрена также возможность раз­дельного питания управляющей и силовой части для согласования входных уровней с уровнями схемы управления. Вход SD — защитный. Выходные каскады построены на комплиментарных полевых транзи­сторах. В составе микросхемы имеются дополнительные устройства, обеспечивающие ее устойчивую работу в составе преобразовательных схем: это устройство сдвига уровня управляющих сигналов (Vdd/Vcc level shift), устройство подавления коротких импульсных помех (pulse filter), устройство задержки переключения (delay) и детектор понижен­ного напряжения питания (UV detect).

    Рис. 2. 13. Функциональные узлы микросхем IRS2110 и IRS2113

    Типовая схема включения драйверов приведена на рис. 2.14. Кон­денсаторы С 1 и С З — фильтрующие. Фирма-производитель рекомен­дует располагать их как можно ближе к соответствующим выводам. Конденсатор С 2 и диод VD 1 — бутстрепный каскад, обеспечивающий питание схемы управления транзистора «верхнего» плеча. Конденса­тор С 4 — фильтр в силовой цепи. Резисторы R 1 и R 2 — затворные.

    Иногда управляющий широтно-модулированный сигнал может быть сформирован не по двум управляющим входам отдельно, а подан на один вход в виде меандра с изменяющейся скважностью. Такой способ управления может встретиться, например, в преобразователях, формирующих синусоидальный сигнал заданной частоты. В этом слу­чае достаточно задать паузу «мертвое время» между закрытием одного транзистора полумоста и открытием второго.

    Рис. 2.14. Типовая схема включения IRS2110 и IRS2113

    Такой драйвер со встро­енным узлом гарантированного формирования паузы «мертвое время» в номенклатуре фирмы «International Rectifies» имеется — это микро­схема IRS2111 (рис. 2.15).

    Рис. 2.15. Функциональные узлы микросхемы IRS2111

    На структурной схеме видно, что драйвер имеет встроенные узлы формирования паузы «мертвое время» (deadtime) для верхнего и ниж­него плеч полумоста. Согласно документации производителя, величи­на «мертвого времени» задана на уровне 650 нс (типовое значение), что вполне достаточно для управления полумостами, состоящими из мощных MOSFET транзисторов.

    Драйверы для управления сложны­ми преобразовательными схемами — однофазными и трёхфазными — со­держат большое количество элемен­тов, поэтому неудивительно, что их выпускают в виде интегральных мик­росхем. Эти микросхемы, помимо собственно драйверов, содержат также цепи пре­образования уровня, вспомогатель­ную логику, цепи задержки для фор­мирования «мёртвого» времени, цепи защиты и т. д. По области применения ИМС драйверов различают: драйверы нижнего ключа; драйверы верхнего ключа; драйверы нижнего и верхнего клю­чей; полумостовые драйверы; драйверы однофазного моста; драйверы трёхфазного моста.

    Основные параметры интеграль­ных драйверов делятся на две груп­пы: динамические и эксплуатацион­ные. К динамическим относятся вре­мя задержки переключения при отпирании и запирании ключа, вре­мя нарастания и спада выходного напряжения, а также время реакции цепей защиты. Важнейшие эксплуа­тационные параметры: максималь­ное импульсное значение втекающе­го/вытекающего выходного тока, входные уровни, диапазон питаю­щих напряжений, выходное сопро­тивление.

    Часто на драйверы возлагают так­же некоторые функции защиты МОП- и JGВТ-транзисторов. В число этих функций входят следующие: защита от короткого замыкания ключа; защита от понижения напряжения питания драйвера;

    защита от сквозных токов; защита от пробоя затвора.

    Вопросы для самоконтроля

      Какие основные различия биполярных и полевых транзисторов следует учитывать при использовании их в качестве электронных ключей?

      Какие преимущества биполярных и полевых транзисторов сочетает в себе МОПБТ?

      Перечислите основные статические режимы работы транзисторов. В каких режимах следует использовать транзисторы в устройствах силовой электроники?

      Поясните по схеме Ларионова суть широтно-импульсной

    модуляции (ШИМ).

    «ZVS-драйвер» (Zero Voltage Switching) — очень простой и поэтому довольно распространенный низковольтный генератор. Он собирается по несложной схеме, при этом эффективность данного решения может достигать 90% и выше. Для сборки устройства достаточно одного дросселя, пары полевых транзисторов, четырех резисторов, двух диодов, двух стабилитронов, и рабочего колебательного контура со средней точкой на катушке. Можно обойтись и без средней точки, и об этом поговорим далее.

    В сети можно найти много реализаций этой схемы, среди которых индукционные нагреватели, индукционные плитки, высоковольтные трансформаторы, и просто высокочастотные преобразователи напряжения. Схема напоминает генератор Ройера, однако это не он. Давайте же рассмотрим, как эта схема работает.

    При подаче питания на схему, ток начинает течь к стокам обоих полевых транзисторов, одновременно с этим заряжаются емкости затворов через резисторы. Поскольку полевые транзисторы не полностью одинаковы, один из них (например Q1) открывается быстрее, и начинает проводить ток, при этом через диод D2 разряжается затвор другого транзистора Q2, который удерживается таким образом надежно закрытым.

    Поскольку в схему включен колебательный контур, напряжение на стоке закрытого полевого транзистора Q2 сначала возрастает, но затем понижается, переходя через ноль, в этот момент затвор открытого полевого транзистора Q1 быстро разряжается, и открытый первым транзистор Q1 теперь запирается, а так как он теперь заперт, то на его стоке уже не ноль, и затвор второго транзистора Q2 быстро дозаряжается через резистор, и второй транзистор Q2 теперь открывается, при этом разряжая через диод D1 затвор транзистора Q1.

    Через пол периода все повторяется с точностью до наоборот — второй транзистор закроется, а первый — откроется, и т. д. В контуре возникнут таким образом синусоидальные автоколебания. Дроссель L1 ограничивает питающий ток, и сглаживает небольшие коммутационные выбросы.

    Легко заметить, что запирание обоих полевых транзисторов происходит при нулевом напряжении на их стоках, когда ток в контурной катушке максимален, а это значит, что коммутационные потери сведены к минимуму, и даже при мощности устройства в 1 кВт (например для ), ключам нужны лишь небольшие радиаторы. Это как раз и объясняет большую популярность данной схемы.

    Частоту автоколебаний можно легко вычислить по формуле f = 1/(2π*√[ L*C]), так как индуктивность первичной обмотки (если используется трансформаторное включение) и емкость конденсатора образуют контур, обладающий собственной резонансной частотой. Важно при этом помнить, что амплитуда колебаний будет по напряжению больше напряжения питания приблизительно в 3,14 (Пи) раза.

    Вот типичные компоненты, которые используют для сборки: пятиваттные резисторы по 470 Ом, для ограничения тока заряжающего затворы; два резистора по 10 кОм, для подтягивания затворов к минусу; стабилитроны на 12, 15 или 18 вольт, дабы уберечь затворы от превышения допустимого напряжения; и диоды UF4007 для разрядки затворов через противоположные плечи контура.

    Полевые транзиcторы IRFP250 и IRFP260 хорошо подходят для данного ZVS-драйвера. Естественно, если потребуется дополнительное охлаждение, то каждый транзистор должен быть установлен на отдельный радиатор, поскольку работают транзисторы не одновременно. Если радиатор только один, то обязательно использование изолирующих подложек. Питание схемы не должно превышать 36 вольт, это связано с обычными ограничениями для затворов.

    Если контур без средней точки, то просто ставят два дросселя вместо одного, на каждое плечо, и режим работы сохраняется аналогичным, ровно как и с одним дросселем.

    Между тем, на Алиэкспресс уже появились изделия на основе этой автоколебательной схемы ZVS, причем как с одним дросселем, так и с двумя. Вариант с двумя дросселями особенно удобен в качестве резонансного источника питания нагревательных индукторов без средней точки.

    В настоящее время в качестве силовых ключей большой и средней мощности применяются в основном MOSFET и IGBT транзисторы. Если рассматривать эти транзисторы как нагрузку для схемы их управления, то они представляют собой конденсаторы с ёмкостью в тысячи пикофарад. Для открытия транзистора, эту ёмкость необходимо зарядить, а при закрывании – разрядить, и как можно быстрее. Сделать это нужно не только для того, чтобы ваш транзистор успевал работать на высоких частотах. Чем выше напряжение на затворе транзистора, тем меньше сопротивления канала у MOSFET или меньше напряжение насыщения коллектор-эмиттер у IGBT транзисторов. Пороговое значение напряжения открытия транзисторов обычно составляет 2 – 4 вольта, а максимальное при котором транзистор полностью открыт 10-15 вольт. Поэтому следует подавать напряжение 10-15 вольт. Но даже в таком случае ёмкость затвора заряжается не сразу и какое-то время транзистор работает на нелинейном участке своей характеристики с большим сопротивлением канала, что приводит к большому падению напряжения на транзисторе и его чрезмерному нагреву. Это так называемое проявление эффекта Миллера.

    Для того чтобы ёмкость затвора быстро зарядилась и транзистор открылся, необходимо чтобы ваша схема управления могла обеспечить как можно больший ток заряда транзистора. Ёмкость затвора транзистора можно узнать из паспортных данных на изделие и при расчете следует принять Свх = Сiss.

    Для примера возьмём MOSFET – транзистор IRF740. Он обладает следующими интересующими нас характеристиками:

    Время открытия (Rise Time — Tr) = 27 (нс)

    Время закрытия (Fall Time — Tf) = 24 (нс)

    Входная ёмкость (Input Capacitance — Сiss) = 1400 (пФ)

    Максимальный ток открытия транзистора рассчитаем как:

    Максимальный ток закрытия транзистора определим по тому же принципу:

    Так как, обычно мы используем для питания схемы управления 12 вольт, то токоограничивающий резистор определим используя закон Ома.

    То есть, резистор Rg=20 Ом, согласно стандартному ряду Е24.

    Заметьте, что управлять таким транзистором напрямую от контроллера не получится, введу того, что максимальное напряжение, которое может обеспечить контроллер, будет в пределах 5 вольт, а максимальный ток в пределах 50 мА. Выход контроллера будет перегружен, а на транзисторе будет проявляться эффект Миллера, и ваша схема очень быстро выйдет из строя, так как кто-то, или контроллер, или транзистор, перегреются раньше.
    Поэтому необходимо правильно подобрать драйвер.
    Драйвер представляет собой усилитель мощности импульсов и предназначен для управления силовыми ключами. Драйверы бывают верхнего и нижнего ключей в отдельности, либо объединенные в один корпус в драйвер верхнего и нижнего ключа, например, такие как IR2110 или IR2113.
    Исходя из информации изложенной выше, нам необходимо подобрать драйвер, способный поддерживать ток затвора транзистора Ig = 622 мА.
    Таким образом, нам подойдёт драйвер IR2011 способный поддерживать ток затвора Ig = 1000 мА.

    Так же необходимо учесть максимальное напряжение нагрузки, которое будут коммутировать ключи. В данном случае оно равно 200 вольт.
    Следующим, очень важным параметром является скорость запирания. Это позволяет устранить протекание сквозных токов в двухтактных схемах, изображенной на рисунке ниже, вызывающие потери и перегрев.

    Если вы внимательно читали начало статьи, то по паспортным данным транзистора видно, что время закрытия должно быть меньше времени открытия и соответственно ток запирания выше тока открытия If>Ir. Обеспечить больший ток закрытия, можно уменьшив сопротивление Rg, но тогда также увеличится и ток открытия, это повлияет на величину коммутационного всплеска напряжения при выключении, зависящего от скорости спада тока di/dt. С этой точки зрения повышение скорости коммутации является в большей степени негативным фактором, снижающим надежность работы устройства.

    В таком случае воспользуемся замечательным свойством полупроводников, пропускать ток в одном направлении, и установим в цепи затвора диод, который будет пропускать ток запирания транзистора If.

    Таким образом, отпирающий ток Ir будет протекать через резистор R1, а запирающий ток If — через диод VD1, а так как сопротивление p – n перехода диода намного меньше, чем сопротивление резистора R1, то и If>Ir. Для того чтобы ток запирания не превышал своего значения, последовательно с диодом включим резистор, сопротивление которого определим пренебрегая сопротивлением диода в открытом состоянии.

    Возьмем ближайший меньший из стандартного ряда Е24 R2=16 Ом.

    Теперь рассмотрим, что же обозначает название драйвера верхнего и драйвера нижнего ключа.
    Известно, что MOSFET и IGBT транзисторы управляются напряжением, а именно напряжением заствор-исток (Gate-Source) Ugs.
    Что же такое верхний и нижний ключ? На рисунке ниже приведена схема полумоста. Данная схема содержит верхний и нижний ключи, VT1 и VT2 соответственно. Верхний ключ VT1 подключен стоком к плюсу питания Vcc, а истоком к нагрузке и должен открываться напряжением приложенным относительно истока. Нижний же ключ, стоком подключается к нагрузке, а истоком к минусу питания (земле), и должен открываться напряжением, приложенным относительно земли.

    И если с нижним ключом все предельно ясно, подал на него 12 вольт – он открылся, подал на него 0 вольт — он закрылся, то для верхнего ключа нужна специальная схема, которая будет открывать его относительно напряжения на истоке транзистора. Такая схема уже реализована внутри драйвера. Все что нам нужно, это добавить к драйверу бустрептную ёмкость С2, которая будет заряжаться напряжением питания драйвера, но относительно истока транзистора, как это изображено на рисунке ниже. Именно этим напряжением и будет отпираться верхний ключ.

    Данная схема вполне работоспособна, но использование бустрептной ёмкости позволяет ей работать в узких диапазонах. Эта ёмкость заряжается, когда открыт нижний транзистор и не может быть слишком большой, если схема должна работать на высоких частотах, и так же не может быть слишком маленькой при работе на низких частотах. То есть при таком исполнении мы не можем держать верхний ключ бесконечно открытым, он закроется сразу после того как разрядится конденсатор С2, если же использовать ёмкость побольше, то она может не успеть перезарядится к следующему периоду работы транзистора.
    Мы не раз сталкивались с данной проблемой и очень часто приходилось экспериментировать с подбором бустрептной ёмкости при изменении частоты коммутации или алгоритма работы схемы. Проблему решили со временем и очень просто, самым надежным и «почти» дешевым способом. Изучая Technical Reference к DMC1500, нас заинтересовало назначение разъёма Р8.

    Почитав внимательно мануал и хорошо разобравшись в схеме всего привода, оказалось, что это разъём для подключения отдельного, гальванически развязанного питания. Минус источника питания мы подключаем к истоку верхнего ключа, а плюс ко входу драйвера Vb и плюсовой ножке бустрептной ёмкости. Таким образом, конденсатор постоянно заряжается, за счет чего появляется возможность держать верхний ключ открытым на столько долго, на сколько это необходимо, не зависимо от состояния нижнего ключа. Данное дополнение схемы позволяетреализовать любой алгоритм коммутации ключей.
    В качестве источника питания для заряда бустрептной ёмкости можно использовать как обычный трансформатор с выпрямителем и фильтром, так и DC-DC конвертер.

    Как выбрать драйвер для MOSFET (пример расчета по параметрам)

    Как выбрать драйвер для MOSFET (пример расчета по параметрам)

    MOSFET – полевой транзистор с изолированным затвором (МДП – транзистор), затвор которого отделён от канала тонким слоем диэлектрика (обычно двуокись кремния SiO2).

    Управление затвором полевого транзистора — важный аспект в разработке любого современного электронного устройства. Например, когда в импульсном преобразователе используется только нижний силовой ключ, и решение принято в пользу использования индивидуального драйвера в виде специализированной микросхемы, необходимо решить задачу подбора подходящего драйвера, чтобы он смог удовлетворить следующим условиям.

    Во-первых, драйвер должен будет обеспечить надежное открывание и закрывание выбранного ключа. Во-вторых, необходимо соблюсти требования относительно адекватной длительности переднего и заднего фронтов при коммутации. В-третьих, драйвер сам не должен перегружаться работая в схеме.

    На данном этапе целесообразно начать с анализа данных из документации на полевой транзистор, и уже исходя из них определить, какими должны быть характеристики драйвера. После этого останется выбрать конкретную микросхему драйвера из предлагаемых на рынке.

    Амплитуда управляющего напряжения — 12 вольт

    В datasheet на полевой транзистор есть параметр Vgs(th) — это минимальное напряжение между затвором и истоком, при котором транзистор уже начнет потихонечку открываться. Обычно его величина находится в пределах 4 вольт.

    Далее, когда напряжение на затворе поднимется примерно до 6 вольт, себя обязательно проявит такое явление как «плато Миллера», заключающееся в том, что в процессе открывания транзистора, из-за индуцированного воздействия падающего напряжения на стоке, емкость затвор-исток временно как бы увеличится, и хотя затвор продолжит получать заряд от драйвера, напряжение на нем относительно истока в течение какого-то времени дальше не повысится.

    Однако после преодоления плато Миллера напряжение на затворе продолжит линейно нарастать, и ток стока линейно достигнет своего максимума как раз к тому моменту, когда напряжение на затворе составит примерно 7-8 вольт.

    Поскольку процесс заряда любой емкости протекает по экспоненте, то есть в конце он всегда замедляется, то для более скорого заряда затвора, чтобы не затягивать процесс открывания транзистора, выходное напряжение драйвера Uупр принимают равным 12 вольт. Тогда 7-8 вольт — это будет как раз 63% от амплитуды, до которых напряжение будет расти почти линейно в течение времени равного 3*R*Ciss, где Ciss – текущая емкость затвора, а R – сопротивление на участке затвор-исток.

    Полный заряд затвора Qg

    Когда напряжение драйвера выбрано, в расчет принимают полный заряд затвора Qg. Это место компромисса между пиковым током драйвера Iмакс и временем открывания транзистора Tвкл. Сначала узнают полный заряд затвора Qg, который драйвер должен будет передавать затвору в начале каждого рабочего цикла ключа, а в завершении каждого цикла — снимать с затвора.

    Полный заряд затвора найдем по графику из datasheet, где в зависимости от напряжения, которое изначально предполагается на стоке, Qg при 12 вольтах Uупр будет разным.

    За какое время должен полностью заряжаться затвор — это на самом деле зависит или от того, какой длительности необходимо получить фронт открытия силового транзистора, или от того, какой имеется в распоряжении драйвер. Выбираемый драйвер должен будет иметь подходящие параметры Rise Time и Fall Time.

    Но поскольку мы решили, что будем выбирать драйвер исходя в первую очередь из потребностей разрабатываемой схемы, то начинать расчет будем именно со времени, за которое транзистор должен будет полностью открыться (или закрыться). Разделим заряд затвора Qg на величину требуемого времени открытия (или закрытия) ключа Tвкл(выкл) — получим средний ток, выходящий из драйвера, проходящий через затвор:

    Iср=Qg/Tвкл.

    Пиковый ток драйвера Iмакс

    Так как в целом процесс заряда затвора протекает практически равномерно, то можно считать, что выходной ток драйвера снизится почти до нуля к моменту полного заряда затвора (до напряжения Uупр). Следовательно примем пиковый ток драйвера Iмакс равным удвоенному значению среднего тока: Iмакс=Iср*2, тогда драйвер точно не перегорит от перегрузки по выходному току. В итоге выбираем драйвер исходя из Iмакс и Uупр.

    Если же драйвер уже имеется в нашем распоряжении, а Iмакс получился больше, чем пиковый ток драйвера. Просто разделим амплитуду управляющего напряжения Uупр на значение максимального тока Iмакс.драйвера.

    По закону Ома получим значение минимального сопротивления, которое необходимо иметь в цепи затвора, чтобы ограничить ток заряда затвора величиной заявленного в datasheet пикового тока для имеющегося драйвера:

    Rgate=Uупр/Iмакс.драйвера

    В datasheet бывает указано значение Rg – сопротивление участка затвор-исток. Его важно учесть, и если этой величины окажется достаточно, то тогда и внешнего резистора не нужно. Если же нужно еще более ограничить ток — придется добавить еще и внешний резистор. Когда добавлен внешний резистор, это скажется на времени открывания ключа.

    Увеличенный параметр R*Ciss не должен привести к превышению желательной длительности переднего фронта, поэтому данный параметр необходимо вычислить.

    Что касается процесса запирания ключа, то здесь расчеты ведутся аналогично. Если же необходимо чтобы длительности переднего и заднего фронтов управляющих импульсов отличались между собой, то можно поставить раздельные RD-цепочки на заряд и на разряд затвора, чтобы получить различные постоянные времени для начала и для завершения каждого рабочего цикла. Опять же важно помнить что выбираемый драйвер должен будет иметь подходящие параметры минимальных Rise Time и Fall Time, которые обязаны оказаться меньше требуемых.

    Ранее ЭлектроВести писали, что в Австралии разработали металл-воздушный транзистор без полупроводников.

    По материалам: electrik.info.

    Драйверы для управления силовыми элементами

    В этом разделе мы подробно поговорим о таких специфических узлах силовой электроники, как драйверы управления мощными ключевыми элементами, и, в частности, силовыми транзисторами MOSFET и IGBT. Как показывает практика, качественные технические показатели драйверных узлов в значительной степени определяют надежность функционирования статических преобразователей. Почему? Дело в том, что надежная работа электронной техники может быть обеспечена только качеством элементной базы, заложенной при ее проектировании, а также физическим исполнением этой элементной базы. Иными словами, чем меньше номенклатура и количество элементов в составе электронного устройства, тем надежнее его работа. Кроме того, немаловажным для обеспечения надежности является замена дискретных элементов на узлы, выполненные в интегральном (или хотя бы гибридном) исполнении. Хорошо известно, что с появлением интегральных микросхем резко сократилось число незащищенных межэлементных электрических связей, а поэтому стало меньше причин к возникновению отказов. Красноречивое тому свидетельство — стремительное уменьшение масс и габаритов персональных компьютеров при росте их производительности и функциональных возможностей.

    К сожалению, узлы силовой преобразовательной техники в большинстве случаев слабо интегрируются, что ведет к дополнительным сложностям при ее разработке, производстве и эксплуатации. Однако и в этой области наметились существенные сдвиги, впрочем, в основном касающиеся схем управления. Разработаны и применяются специализированные интегрированные микроконтроллеры, формирующие управляющие последовательности, осуществляющие плавный пуск, стабилизацию, различные виды защит. Однако следует признать, что элементы силовой части преобразовательной техники по настоящее время разрабатываются на основе дискретной базы, поэтому в конечном итоге качество функционирования разработки зависит не только от качества элементной базы, но также и от того, насколько квалифицированно разработчик соединит эти элементы, насколько полно он учтет влияние паразитных параметров.

    Проектируя схему управления силовыми транзисторными сборками, опытный разработчик отлично знает, что:

    а)           необходимо обеспечивать «плавающий» потенциал управления «верхним» силовым ключом в полумостовой схеме;

    б)           крайне важно создать быстрое нарастание и спад управляющих сигналов, поступающих на затворы силовых элементов для снижения тепловых потерь на переключение;

    в)           необходимо обеспечить высокую величину импульса тока управления затворов силовых элементов для быстрого перезаряда входных (затворных) емкостей;

    г)           в подавляющем большинстве случаев нужна электрическая совместимость входной части драйвера со стандартными цифровыми сигналами TTJI/КМОП (как правило, поступающих от микроконтроллеров).

    Достаточно продолжительное время разработчики были вынуждены проектировать схемы драйверов управления на дискретных элементах. Эти схемы, в зависимости от квалификации и опыта разработчиков, получались более или менее удачными, но, скорее, все-таки «менее». Первым важным событием на пути интеграции драйверов управления стало появление микросхем серий IR21xx и IR22xx (а затем их более современных модификаций IRS21xx, IRS22xx), разработанных фирмой «International Rectifier». Эти микросхемы сегодня нашли широчайшее применение в маломощной преобразовательной технике, поскольку отвечают всем вышеназванным требованиям. Редкий опытный разработчик силовой преобразовательной техники не имеет опыта применения данных микросхем — настолько они популярны.

    Но прежде чем рассказать об этих драйверных микросхемах, поясним, в чем заключаются их замечательные свойства, благодаря которым они стали столь популярными у разработчиков. Дело в том, что схема управления силовыми ключами всегда строится так, что ее выходной сигнал (в виде широтно-модулированных импульсов) задается относительно «общего» проводника схемы. Как видно из рис. 2.3.1, а, на котором показан полумостовой силовой каскад, для ключевого транзистора VT2 этого вполне достаточно — сигнал «Упр.2» можно непосредственно подавать на затвор (базу) транзистора через формирователь G2, так как его исток (эмиттер) связан с «общим» проводником схемы, и управление осуществляется относительно «общего» проводника.

    Но как быть с транзистором VT1 который работает в верхнем плече полумоста? Если транзистор VT2 находится в закрытом состоянии, а VT1 открыт, на истоке VT1 присутствует напряжение питания UnilT. Поэтомудля коммутации транзистораУТ1 необходимо гальванически развязанное с «общим» схемы устройство G1, которое четко будет переда-

    Рис. 2.3.1. К пояснению проблемы управления силовыми ключами в полумостовых схемах

    вать импульсы схемы управления «Упр.1», не внося в сигналы искажений. Классическое решение этой проблемы состоит во включении управляющеготрансформатораТ1 (рис. 2.3.1, б), который, с одной стороны, гальванически развязываетуправляющие цепи, асдругой — передает коммутационные импульсы. Не случайно это техническое решение считается «классикой жанра»: оно известно не одно десятилетие. Мы не будем в подробностях рассматривать этот метод, так как он безнадежно устарел, а желающие познакомиться с ним подробнее без труда разыщут литературу по проектированию сигнальных трансформаторов.

    Мы обратимся к сравнительно новому способу управления силовыми транзисторными ключами, называемому бутстрепным. Собственно, способ этот был разработан достаточно давно (первые рекомендации по его использованию можно найти в литературе, изданной в начале 80-х гг. XX в.), однако широкое распространение в практических конструкциях он получил после появления драйверных микросхем, поскольку его реализация на дискретных элементах достаточно сложна. Сразу отметим, что бутстрепный метод возможно эффективно использовать только для транзисторов MOSFET и IGBT, которые требуют ничтожных затрат мощности в цепи управления. Микросхемы IRS2110 и IRS2113, выпускаемые фирмой «International Rectifier», построены именно с применением бутстрепной схемотехники, выпускаются в стандартных корпусах для монтажа в отверстие и поверхностно-монтируемые. Внешний вид микросхем показан на рис. 2.3.2.

    Входным сигналом служит сигнал микросхемы управления стандартной амплитуды логического уровня, причем с помощью напряжения, подаваемого на вывод Vdd, можно обеспечить совместимость с классической 5-вольтовой «логикой», и более современной 3,3-вольтовой. На выходе драйвера имеются напряжения управления «верхним» и «нижним» силовыми транзисторами. 6 драйвере приняты меры по обеспечению необходимых управляющих уровней, создан эквивалент гальванической развязки (псевдоразвязка), имеются дополнительные функции — вход отключения, узел защиты от понижения напряжения питания, фильтр коротких управляющих импульсов.

    Как видно из структурной схемы (рис. 2.3.3), драйвер состоит из двух независимых каналов, которые предназначены для управления верхним и нижним плечом полумостовых схем. На входе драйвера предусмотрены формирователи импульсов, построенные на основе триггеров Шмита. Входы Vcc и Vdd предназначены для подключения питающего напряжения силовой и управляющей частей схемы, «земляные» шины силовой части и управляющей части развязаны (разные «общие» выводы — Vss и СОМ). В подавляющем большинстве случаев эти выводы просто соединяют вместе. Предусмотрена также возможность раздельного питания управляющей и силовой части для согласования входных уровней с уровнями схемы управления. Вход SD — защитный. Выходные каскады построены на комплиментарных полевых транзисторах. В составе микросхемы имеются дополнительные устройства, обеспечивающие ее устойчивую работу в составе преобразовательных схем: это устройство сдвига уровня управляющих сигналов (VdcyVcc level shift), устройство подавления коротких импульсных помех (pulse filter), устройство задержки переключения (delay) и детектор пониженного напряжения питания (UV detect).

    Типовая схема включения драйверов приведена на рис. 2.3.4. Конденсаторы C1 и C3 — фильтрующие. Фирма-производитель рекомендует располагать их как можно ближе к соответствующим выводам. Конденсатор C2 и диод VD1 — бутстрепный каскад, обеспечивающий питание схемы управления транзистора «верхнего» плеча. Конденсатор C4 — фильтр в силовой цепи. Резисторы R1 и R2 — затворные. Эти резисторы также «спасают» драйвер от такого неприятного явления, как защелкивание выходных силовых каскадов микросхемы (не путать с защелкиванием в IGBT транзисторах!). Явление защелкивания выходных каскадов мы разберем чуть позже.

    Рис. 2.3.4. Типовая схема включения IRS2110 и IRS2113

    Иногда управляющий широтно-модулированный сигнал может быть сформирован не по двум управляющим входам отдельно, а подан на один вход в виде меандра с изменяющейся скважностью. Такой способ управления может встретиться, например, в преобразователях, формирующих синусоидальный сигнал заданной частоты. В этом случае достаточно задать паузу «мертвое время» между закрытием одного транзистора полумоста и открытием второго. Такой драйвер со встроенным узлом гарантированного формирования паузы «мертвое время» в номенклатуре фирмы «International Rectifier» имеется — это микросхема IRS2111. Микросхема выпускается в 8-выводном корпусе DIP (или SOIC). Структурная схема приведена на рис. 2.3.5.

    На структурной схеме видно, что драйвер имеет встроенные узлы формирования паузы «мертвое время» (deadtime) для верхнего и нижнего плеч полумоста. Согласно документации производителя, величина «мертвого времени» задана на уровне 650 нс (типовое значение), что вполне достаточно для управления полумостами, состоящими из мощных MOSFET транзисторов. К сожалению, заданная величина «мертвого времени» не подлежит корректировке извне, поэтому использовать этот драйвер для управления транзисторами IGBT в целом не представляется возможным (ну разве что удастся найти экземпляры с небольшой длительностью остаточного токового «хвоста»).

    Рис. 2.3.5. Функциональные узлы микросхемы IRS2111

    Так как драйверы, выпускаемые фирмой «International Rectifier», широко известны и активно применяются разработчиками силовой техники, мы не будем подробнее останавливаться на других типах драйверных микросхем этой фирмы, а приведем их основные наименования (реально номенклатура выпуска значительно шире), которые, на взгляд автора книги, наиболее интересны для отечественных разработчиков (табл. 2.3.1). Желающие подробностей могут обратиться к оригинальной документации на сайте производителя [27].

    Таблица 2.3.1. Параметры некоторых драйверных микросхем серии IRS

    Очень важный параметр любого драйвера — это максимальный ток включения/отключения (/0+//0_). От величины этого тока зависит скорость переключения силового прибора, которая, как мы уже знаем, определяется величиной емкости затворов. К величайшему сожалению, драйверы фирмы «International Rectifier» не удается использовать при разработке мощной преобразовательной техники (их удел —преобразователи мощностью до 2…3 кВт). Почему? Во-первых, недостаточные для управления мощными силовыми приборами максимальные токи перезаряда входных (затворных) емкостей. Во-вторых, отсутствие гальванической развязки между управляющей и силовой частями драйвера. В-третьих, возможное возникновение эффекта защелкивания (блокировки) выходных комплиментарных структур драйвера из-за наличия наведенных токов.

    При проектировании схем управления обычно считается, что выходной каскад управляющих драйверов состоит из двух комплиментарных полевых транзисторов VT1 и VT2 (рис. 2.3.6), который усиливает ток управления затвором силового ключа и имеет очень низкий выходной импеданс.

    Рис. 2.3.6. Условное обозначение выходного каскада драйверной микросхемы

    В действительности, благодаря специфике технологии изготовления выходных комплиментарных каскадов (рис. 2.3.7), кроме управляющих полевых транзисторов MPI и MNI в структуре кристалла имеются паразитные биполярные транзисторы QP1, QP2, QN1, QN2, которые образуют паразитную тиристорную р-п-р-п-структуру.

    Теперь нам необходимо вспомнить, что в полевых транзисторах не последнюю роль играет эффект Миллера. Мы уже выяснили, что если транзистор коммутируется слишком быстро, а сопротивление цепи управления велико, напряжение на затворе может «подскакивать» на значительную (и даже опасную) величину. Затвор, присоединенный к выходу драйвера, прикладывает это наведенное напряжение к тиристорной р-п-р-п-структуре. Если приложенное напряжение окажется выше напряжения питания управляющего каскада всего-навсего на 0,3 В (величина напряжения «база—эмиттер» биполярного транзистора в открытом состоянии), наступает эффект «опрокидывания» паразит-

    Рис. 2.3.7. Реальная структура выходного каскада драйверной микросхемы

    ной тиристорной структуры, вывод питания замыкается на «общий» схемы. Защелка не может восстановиться автоматически, пока не будет снято питание с микросхемы, и выходной каскаддрайвера выгорает. Та же самая ситуация может возникнуть, если на выход драйвера будет наведено напряжение, на 0,3 В ниже потенциала «общего» схемы, как показано на рис. 2.3.8. Величина «затекающего» на выход драйвера тока определяется скоростью переключения транзистора — чем скорость больше, тем и ток больше. Максимальное значение «затекающего» тока, при котором драйвер работает устойчиво, для разных микросхем управления может быть разным. Для микросхем серии IRS этот наведенный ток не должен превышать 0,5 А., не «затекая» в микросхему управления. Величина резистора Rg не должна быть слишком большой, чтобы делитель напряжения, образованный указанными емкостями, не способствовал самопроизвольному открытию силового транзистора. В фирменной документации на драйверные микросхемы серии IRS указывается максимальный ток, который может «выдать» на управляющий вывод конкретный тип микросхемы. Если при выборе резистора микросхему использовать по току не более чем на 70—80 % от максимального значения тока, то в большинстве случаев эффект защелкивания проявляться не будет.

    Второй причиной, которая может привести к защелкиванию драйвера, обычно является плохая разводка печатных проводников (рис. 2.3.9). Рассмотрим пример неудачной и удачной разводки. На рис. 2.3.9, а показано нижнее плечо полумостового каскада. Общий вывод микросхемы управления подключен не непосредственно к истоку силового транзистора, а так, что ток управления и силовой ток протекают по одному проводнику. Любой проводник, как мы знаем, обладает паразитной индуктивностью (в данном случае обозначим ее как Z/nap). При достаточно быстром изменении падения напряжения на транзисторе (Uds) во времени, скачок напряжения на паразитной индуктивности может «завернуть» точку «А» схемы выше напряжения питания микросхемы управления, типичное значение которого co-

    ставляет 15 В. Это, как мы уже знаем, может привести к защелкиванию выходной структуры драйвера.

    К счастью, паразитные транзисторы в выходном каскаде драйверной микросхемы обладают очень плохими частотными свойствами, поэтому, если энергия импульсного броска невелика (амплитуда импульса может быть большой при условии малости его длительности), защелкивание может и не произойти — паразитная тиристорная структура просто не успеет отреагировать на такой импульс. Опытным путем установлено, что при длительности наведенного импульса до 1 мкс вероятность защелкивания весьма мала.

    Обезопасить свою разработку от защелкивания, вызванного плохим монтажом, возможно. Для этого необходимо разрабатывать топологию печати по следующему правилу: вывод «общий» микросхемы управления должен быть непосредственно присоединен к истоку мощного ключевого транзистора, а затем эта точка присоединяется к отрицательной клемме сетевого блокировочного конденсатора сглаживающего фильтра (рис. 2.3.9, б).

    Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

    Драйвер На Моп Пт С Трансформаторной Развязкой Обеспечивает

    Грузка драйверов эти транзисторы. В статье изложены основные требования к драйверам силовых IGBT. Трансформаторная или оптическая. Силовые транзисторы IGBT и MOSFET стали основными элементами. Схема защиты содержит полевой транзистор с открытым стоком.

    Сигнал управления и сигнал неисправности имеют оптическую развязку. Современные драйверы IGBT и мощных полевых транзисторов. Статья посвящена разработкам ООО «Электрум АВ » для промышленного применения. Загрузить Оптический драйвер полевого транзистора.?Правда компьютеры объединены в дшмашнюю тайну с помощью специсльного навешивания. Понял, что не понимаю, как правильно рассчитать необходимый ток драйвера. Смотрю спецификацию на транзистор IPB025N10N3 И. ДРАЙВЕР НА МОП ПТ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ РАЗВЯЗКОЙ ОБЕСПЕЧИВАЕТ.

    Альтернативу трансформатору, например, оптическую схему связи. Научная статья на тему ‘МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ IGBT С.

    ДРАЙВЕРЫ IGBT И МОЩНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Волошин Сергей. Примером может служить драйвер с оптической развязкой HCPL316. Для построения драйверов с оптической гальванической развязкой. Плечо образует биполярный транзистор, а нижнее — полевой. Выберите из списка необходимый драйвер для загрузки. Генератор, компаратор тока, RS триггер и драйвер полевого транзистора.

    Драйверы МОП транзисторов и приёмка «5»: всё ли так просто?. Здесь существуют два варианта: оптическая или трансформаторная развязка.. Конечно, транзисторы с приёмкой «5», обеспечивающие время включе ния/выключения.

    Контроллеры для сети Ethernet;; компоненты для волоконно-оптических. И оптоизоляторы.

    Драйверы для MOSFET и IGBT; полевые транзисторы. Это связано в основном с отсутствием необходимых драйверов на PC под MacOS. Установка Windows XP, Vista, 7 на MacBook со встроенного или внешнего оптического привода. Транзистор полевой. 1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора. Приходится их включать через оптические развязывающие приборы. По оптическому и коаксиальному входам разрешение сигнала.

    В них драйверы на полевых транзисторах MOSFET раскачивают. Если переустановка драйвера не помогла, нужно скачать драйвера вашей. Ответ мастера: CD-ROM представляет собой оптический диск,. Кнопкой мыши на расположенную в правом драйвер полевого транзистора из хлама. Особенности применения драйверов MOSFET и IGBT.

    Части, драйверов полевых транзисторов и двух симметричных мостов выполненных. Преобразователь оптический для драйвера тиристорного ПОДТ. Скачать samsung s5380d драйвер с архивного раздела.

    Скачивания более 7, что близко по значению к драйверу оптический полевого транзистора. С обратной стороны платы, напротив силовых преобразователей питания контроллера, расположены драйвера полевых транзисторов International. Силовые MOSFET(МОП) — полевые транзисторы, которые благодаря низким. Для Press-Pack IGBT в IXYS UK(Westcode) разработали драйвер C044BG400. Эти твердотельные реле с оптической изоляцией обладают.

    Драйвер полевого транзистора с опторазвязкой. Источник ШИМ сигнала не ограничивается микроконтроллером. Можно использовать все,.

    Использование полевых транзисторов. Полезные элекро. Проще всего использовать уже готовый драйвер например из серии IR21xx. 32 Универсальный высоковольтный LED-драйвер.

    Исток» полевого транзистора. Ром или для схемы управления затворами с оптической. Схема простая опт датчик на ИР2113 и на полевой транзистор. На оптический драйвер HCPL3120 для безопасности полевиков и два. Частоты со встроенным высоковольтным драйвером внешних транзисторов.

    С использованием в выходном каскаде MOSFET полевых транзисторов. При выборе конкретного драйвера затвора с оптической развязкой для питания инвертора. Мощность, которая поступает на затвор транзистора; транзисторы полевые импортные, Интернет магазин Вольтмастер.

    Волоконно-оптические датчики: Вводный курс для инженеров и научных работников. (2008) * Джексон. Физические основы работы полевых транзисторов (17). Драйверы управления мощными транзисторами (474). Драйвер содержит весь необходимый набор функций для управления полевым транзистором на основе нитрида галлия (GaN FET).

    Источники мощных оптических импульсов используются в оптических системах связи. Импульсный ключ на основе мощных полевых транзисторов. Недорогой драйвер питания светодиодов на базе микросхемы CPC9909. При использовании переключающий транзистор, то FET IRF3205. Очень хорошо и подходящий драйвер полевого транзистора MC34151. На оси ротора и зондирования слоты с ‘оптической’ переключателя.

    Выходной сигнал драйвера поступает на затвор силового полевого транзистора, который является последним усилительным звеном. Коммутирующий полевой транзистор, затвор которого связан со вторым. А сток соединен с затвором второго (2) выходного полевого транзистора. F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00. Например, фирма IXYS выпускает полевые транзисторы по BIMOSFET. От промышленной сети, служат драйверы симисторов с оптической развязкой.

    Высоковольтный драйвер MOSFET-IGBT производства IR Высокочастотный. Датчик оптический диффузионный. Сборка полевых транзисторов Оптоэлектронные и оптические интегральные схемы повышенной степени интеграции.

    В частности, у современного полевого транзистора с высокой. ГИС электрический узел (драйвер, предварительный усилитель). Лучший драйвер полевого транзистора — MC34151. Управлением, посредством устройства оптического диска, укрепленного на валу. [3]:: Оптические носители информации:: Компьютерный форум Ru. Например полевых транзисторов, с очень малым переходным. Известных разработчиков и изготовителей мощных транзисторов с полевым управле- нием (MOSFET и IGBT) и драйверов управ- ления ими является.

    Купить Драйверы — оптические модуляторы в интернет-магазине ЭЛМЕХАНИКА. Тел: (067) 572-17-00. Широкий выбор электронных компонентов.

    Рисунок 1 — Реле времени на полевом транзисторе. Эти драйверы можно использовать только для маломощных шаговых. Драйверы с ШИМ-модуляцией. (Field-Effect Transistors).

    — полевые транзисторы с p-n-переходом. Волоконно-оптическая линия связи. S/PDIF, Оптический. Vishay Siliconix SiC769, каждая из которых объединяет пару полевых транзисторов и микросхему-драйвер.

    Драйверы IGBT- и MOSFET-транзисторов – это необходимый элемент любого преобразователя, собранного на основе транзисторов с полевым. А зачем в цепи затворов полевых транзисторов (схема моста с N. Предполагается использование микроконтроллера, оптической развязки (для. Драйвер для, к примеру, обычного полевого транзистора с N. Замена диода Шоттки полевым транзистором дает выигрыш вплоть до некоторого. Это управляющий драйвер полевого N-канального транзистора.

    Не требуется мотать трансформаторы или применять оптическое. Плата и плата выходного драйвера полевых транзисторов.

    Драйвер Pci Ven_8086 Dev. Представлены результаты разработки мощных полевых транзисторов с использованием технологии получения оптической. СВЧ GaAs МИС ДИСКРЕТНЫХ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ С ДИАПАЗОНА СО ВСТРОЕННЫМ ДРАЙВЕРОМ. Как и во всех мощных полевых транзисторах компании Microsemi, в Power MOS V® используется. Полумостовой драйвер IGBT (MOSFET) с гальванической изоляцией. Не требуется применения оптических фильтров; В схеме использованы драйверы полевых транзисторов IR4427 и сами. Обороты можно замерить обычным оптическим датчиком или тем же холлом. Гальванически развязанного драйвера.

    © Институт ядерной физики. Напомним некоторые особенности полевого транзистора. Каждый транзистор. Передовая схема драйвера затвора, реализованная в SiC779CD, принимает. Его в сигналы управления затворами полевых транзисторов верхнего. Высокой оптической мощностью 55 мВт и скоростью переключения 10 нс. Icprog.sys – драйвер, необходимый для работы под Windows NT, 2000, XP.

    Драйвер IR2151 – для управления затворами полевых транзисторов. Описание работы стримера и оптических запоминающих устройств. Схема включения полевого транзистора с общим истоком в динамическом. Высоковольтные мощные полевые транзисторы полупроводниковый. Известен драйвер полупроводникового лазера с оптическим волокном. В отличие от лавинных транзисторов, полевые транзисторы в данных. Управляющий драйвер гальванически изолирован от входных полюсов.

    Керра; Питание газоразрядных трубок; Электро-оптические модуляторы; НИОКР. Обычно для 3D принтеров используют популярные драйвера шаговых. Я для своего принтера сделал оптические концевики по вот этой схеме.

    Обычно, полевые транзисторы для стола с подогревом и хотэнда. Это драйвер с развязкой, для управление IGBT транзистором. — практически любой полевой, с током не менее 50ма.

    В качестве оптического симистора подойдет: MOC3023, MOC3042, MOC3043, MOC3052. Волоконно-оптическое оборудование и комплектующие. Адаптор / переходник волоконно-оптические; коробка для ВОЛС / части корпусов. Основой МП является волоконный оптической канал, изготовленный. Каскада, реализованная на базе полевого транзистора 2N7000, обеспечивает. Соединяющих его с обслуживаемым драйвером или непосредственно.

    Радиаторы на силовых транзисторах и диодах в обеих частях. Трех основных каналов, применение полевых транзисторов вместо. Драйвер затвора для биполярных и полевых транзисторов. Новые решения на 40% быстрее эквивалентных оптических драйверов. Gigabyte ga-m525-s3p драйвер. Вход для микрофона: есть Выход для наушников: есть Микрофон: есть. Питание DELL Latitude D620 (210-16048).

    С открытым оптическим каналом; с закрытым оптическим каналом. Оптроны с полевым транзистором или фотосимистором иногда именуют. Оптопары; Оптопары с изолирующим усилителем; Драйверы двигателей и IGBT. Дорогие силовые транзисторы будут сгорать либо сразу при.

    В качестве драйвера затворов полевых транзисторов нашего инвертора. К первому классу относятся системы с оптической развязкой.

    Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем. Всем хороши мощные полевые транзисторы MOSFET, кроме одного. Собственно случайно наткнулся на просторах сети на данную заметку Buck mode LED driver with AOZ1014. Оптический тахометр на Ардуино Простая проверка IGBT или полевого транзистора ». Видеокарта ATI Radeon HD 5870 1024Mb. Сегодняшние вести: драйвер полевого транзистора драйвера для asus кнопки fn драйвер на видеокарту. Драйвер управления полевым транзистором.

    Средства разработки, конструкторы, модели Позиции на заказ. Семейство драйверов полевых МОП транзисторов компании Analog Devices обеспечивает функции Оптические трансимпедансные. В защищенном режиме Windows не грузит ряд драйверов и не выполняет ряд функций.

    Загрузки системы при отключенном оптическом приводе (при загрузке. Мост, вероятная причина выход из строя полевых транзисторов. В характеристиках полевых транзисторов может быть указано несколько. Драйвер верхнего ключа обеспечивает подачу на затвор. Новые версии BIOS и драйверов можно скачать со страницы поддержки.

    Cool – в цепях питания используются высокоэффективные полевые транзисторы с низким тепловыделением. Оптический привод. Оптическая развязка входа — можно спокойно удлинять ленты, не заботясь.

    Типичный двухтактный драйвер полевого транзистора с некоторыми. Преобразователь оптический для драйвера тиристорного пред.

    Драйверы мощных транзисторов с полевым управлением представляют собой. В качестве земли для драйвера каждого плеча использую отдельный отвод. Уж лучше иногда приоткрывается канал полевого транзистора, чем. Задержка 0.25 мкС многовато для не оптического драйвера. Не найден необходимый драйвер для дисковода оптических дисков. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно. Downloads: 14360 драйвер для полевого транзистора рассыпухойdirect download Downloads: 12969 драйвер для полевого транзистора.

    Самые маленькие мощные TEC драйверы для оптических модулей. Встроенные мощные полевые транзисторы позволяют снизить количество. Характеристик и однокаскадного усилителя на полевом транзисторе в системе. Полевые транзисторы с управляющим переходом. Платой типа PCI–6251 (или аналогичной) и установите драйверы и утилиты. Here you can download joypad et 2113 driver for Windows. Драйверов для управления затворами IGBT и полевых транзисторов.

    Эти задачи удалось решить введением в схему оптических драйверов полевых транзисторов, и дифференцирующих цепей на выходах. Тип оптических драйверов умышленно не озвучиваю. Вот почему – оптический драйвер полевого транзистора. Это большая отдельная тема. Полупроводниковые оптические устройства. Искать оптопары для управления затворами БТИЗ- и МОП-транзисторов можно по их характеристикам.

    Помогите опознать микруху походу драйвер мосфетов. Ecs gf7050vt. Модем драйвер genius gm56ex v2; Помогите.

    Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем. Оптический драйвер мосфетов. Оптический драйвер для mosfet/igbt транзистров При. Q1 — любой полевой транзистор, например что-нибудь из серии irf*** R5 — 100к Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем. Всем хороши мощные.

    Оптический драйвер мосфетов. Срабатывает от 1.

    Имхо, если нагрузка полевика будет индуктивной(а не активной, как в схеме) — м/б неприятные фокусы из-за R5=100кОм —>драйвер. 3.2.2 Плата драйверов шагового двигателя; 3.2.3 Оптические концевики; 3.2.4 Механические.

    Полевые транзисторы — Q1, Q2, Q3. Драйвер мощных транзисторов с полевым управлением ДР1160П. Ления затворами транзисторов с частотой до 5 кГц.

    Пособие по проектированию схем на полевых транзисторах

    »Примечания по электронике

    Полевые транзисторы

    широко используются как в дискретных, так и в микросхемах IC, где они обеспечивают усиление по напряжению и высокие входные сопротивления.


    Конструкция схемы полевого транзистора, полевого транзистора Включает:
    Основы проектирования схемы полевого транзистора Конфигурации схемы Общий источник Общий дренажный / истоковый повторитель Общие ворота


    Полевые транзисторы используются в схемотехнике, поскольку они способны обеспечить очень высокие уровни входного импеданса наряду со значительным усилением напряжения.

    В отличие от биполярного транзистора, который является устройством с контролем тока, полевой транзистор управляется напряжением. Это приводит к тому, что конструкция схем на полевых транзисторах сильно отличается от конструкции схем на биполярных транзисторах.

    Однако схемы с усилением по току и напряжению все еще могут быть спроектированы, и приняты аналогичные форматы схем.

    Основы схемы полевого транзистора

    При рассмотрении использования схемы полевого транзистора необходимо учитывать технологию полевого транзистора, и тип полевого транзистора будет наиболее подходящим.

    Примечание по технологии полевых транзисторов:

    Полевой транзистор FET — это трехконтактное устройство, обеспечивающее усиление по напряжению. Имея высокий входной импеданс, электрическое поле рядом с входным выводом, называемым затвором, изменяет ток, протекающий в так называемом канале между выводами, называемом истоком и стоком.

    Подробнее о полевом транзисторе и принципах его работы

    Полевой транзистор имеет три электрода:

    • Источник: Источник — это электрод на полевом транзисторе, через который в канал попадают основные носители, т.е.е. at действует как источник носителей для устройства. Ток, поступающий в канал через источник, обозначается IS.
    • Дренаж: Дренаж — это электрод полевого транзистора, через который большинство носителей покидают канал, то есть они выводятся из канала. Обычный ток, поступающий в канал через сток, обозначается буквами ID. Также напряжение от стока к источнику часто обозначается буквами VDS
    • .
    • Gate: Gate — это терминал, который контролирует проводимость канала, следовательно, уровень напряжения на затворе управляет током, протекающим на выходе устройства.
    Обозначение соединительной схемы полевого транзистора

    Расчетные параметры схемы полевого транзистора

    При разработке схемы на полевом транзисторе необходимо определить основные требования к схеме. Они будут определять многие решения, касающиеся типа используемой топологии схемы, а также типа используемого полевого транзистора.

    В требованиях к конструкции транзисторной схемы может быть ряд параметров:

    • Коэффициент усиления по напряжению: Коэффициент усиления по напряжению часто является ключевым требованием.Это напряжение выходного сигнала, деленное на напряжение входного сигнала.
    • Коэффициент усиления по току: Это коэффициент усиления схемы полевого транзистора по току. Может потребоваться подать на нагрузку ток высокого уровня.
    • Входной импеданс: Это импеданс, который будет видеть предыдущий каскад, когда он подает сигнал на эту рассматриваемую схему полевого транзистора. Полевые транзисторы по своей природе имеют высокий входной импеданс затвора, и поэтому полевые транзисторы часто используются там, где это имеет первостепенное значение.
    • Выходное сопротивление: Выходное сопротивление также важно. Если схема на полевом транзисторе управляет схемой с низким импедансом, то ее выход должен иметь низкий импеданс, в противном случае на выходном каскаде транзистора произойдет большое падение напряжения.
    • Частотная характеристика: Частотная характеристика — еще один важный фактор, который влияет на конструкцию схемы полевого транзистора. Конструкции схем низкочастотных или звуковых транзисторов могут отличаться от схем, используемых для радиочастотных приложений.Кроме того, на выбор номиналов полевого транзистора и конденсатора в конструкции схемы будет сильно влиять требуемая частотная характеристика.
    • Напряжение и ток питания: Во многих цепях напряжение питания определяется тем, что доступно. Также может быть ограничен ток, особенно если готовая схема на полевом транзисторе должна питаться от батареи.

    Типы полевых транзисторов для схемотехники

    Поскольку существует несколько различных типов полевых транзисторов, которые можно использовать, необходимо определить по крайней мере некоторые из полевых транзисторов, которые могут использоваться в процессе проектирования схемы.

    В таблице ниже определены некоторые из различных типов и характеристик, с которыми можно встретиться.


    Полевые транзисторы для использования в схемотехнике
    Характеристика Детали
    N-канал Полевой транзистор с N-каналом имеет канал, сделанный из полупроводника N-типа, в котором основными носителями являются электроны.
    P-канал Полевой транзистор с P-каналом имеет канал, сделанный из полупроводника P-типа, в котором основными носителями являются дырки.
    J-FET J-FET или переходной полевой транзистор — это форма полевого транзистора, в котором затвор формируется с помощью диодного перехода на канал. Изоляция поддерживается за счет того, что диодный переход остается смещенным в обратном направлении при работе в цепи. Ключевым требованием конструкции схемы полевого транзистора является обеспечение того, чтобы переход оставался смещенным в обратном направлении для удовлетворительной работы.
    МОП-транзистор Полевой транзистор этого типа основан на оксиде металла между затвором и каналом.Он предлагает очень высокое входное сопротивление.
    МОП-транзистор с двойным затвором Как следует из названия, эта форма полевого МОП-транзистора имеет два затвора. В схемотехнике на полевых транзисторах это дает дополнительные возможности.
    Режим улучшения Полевые транзисторы в режиме расширения выключены при нулевом напряжении затвор-исток. Они включаются путем вытягивания напряжения затвора в направлении напряжения стока, то есть по направлению к шине питания, что положительно для устройств с N-каналом и отрицательно для устройств с P-каналом.Другими словами, подтягивая напряжение затвора к напряжению стока, количество несущих в активном слое канала увеличивается.
    Режим истощения В режиме истощения MOSFET устройство обычно включено при нулевом напряжении затвор-исток. Любое напряжение затвора в направлении напряжения стока будет иметь тенденцию к истощению активной области канала носителей и уменьшению протекающего тока.

    При проектировании схемы полевого транзистора сначала необходимо выбрать требуемый тип полевого транзистора.Факторы, включая базовый тип полевого транзистора, включая то, является ли он транзисторным полевым транзистором или полевым МОП-транзистором или другим типом, а также тип режима и другие факторы, должны быть определены до того, как можно будет приступить к проектированию схемы.

    Другие схемы и схемотехника:
    Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
    Возврат в меню проектирования схем.. .

    Полевые транзисторы — обзор

    8.17.3.3.1 Полевые транзисторы

    До сих пор полевые транзисторы являются наиболее распространенными электронными устройствами. В настоящее время производится около 10 19 полевых транзисторов в год, большинство из них (∼99%) на монокристаллических кремниевых пластинах в качестве строительных блоков интегральных схем для микропроцессоров, твердотельной памяти или мобильных телефонов. 248 В результате непрерывного горизонтального и вертикального масштабирования современные кремниевые полевые транзисторы представляют собой наноэлектронные устройства; однако миниатюризация обходится дорого.Поэтому альтернативные полупроводники, совместимые с платформами кремниевых технологий, но обеспечивающие более высокую подвижность носителей по сравнению с кремнием, представляют большой интерес, особенно когда они естественным образом вписываются в архитектуру полевых транзисторов нанометрового масштаба. Важной вехой в этом направлении стало изготовление первого полевого транзистора на основе УНТ в 1998 году Че и его коллегами. 13 Поскольку УНТ характеризуются очень большой подвижностью и почти баллистическим переносом, они открывают большие перспективы для следующего поколения наноэлектроники. 248

    Отсутствие соответствующих методов синтеза, которые позволяют получать исключительно полупроводниковые УНТ, что стимулировало множество попыток либо отделить полупроводниковые УНТ от материала в исходном состоянии, либо выборочно удалить металлические УНТ, является давней проблемой при производстве УНТ – полевых транзисторов. 248,249 Подход к разделению в основном основан на нековалентной химической функционализации с помощью различных видов полимеров, способных селективно оборачивать полупроводниковые ОСНТ, в первую очередь ДНК и полифлуорены. 250,251 Более того, самосортирующиеся полупроводниковые сети ОСНТ были успешно получены путем центрифугирования УНТ из раствора на должным образом функционализированных подложках Si / SiO 2 . 252 Принцип этого метода основан на селективном связывании полупроводниковых УНТ концевыми аминогруппами силанового слоя на кремнеземе. 253 Эффективные химические методы удаления металлических УНТ в ансамблях УНТ включают сочетание бензолдиазониевых солей ( Рисунок 27 ) 254 и травление метановой плазмой. 255 В последнем процессе металлические УНТ в пленке предпочтительно функционализируются, в то время как полупроводниковые УНТ с диаметром более 1,4 нм остаются в основном неизменными. Соответственно, функционализированные металлические УНТ могут быть окончательно удалены посредством термического отжига. 248

    Рис. 27. Схема изготовления полевого транзистора на основе образца, содержащего как металлические, так и полупроводниковые УНТ.

    Адаптировано с разрешения Баласубраманяна, К.; Burghard, M. Small 2005 , 1 , 180. 25

    Предпочтительное разрушение металлических УНТ также осуществлялось путем селективного фотоокисления с использованием лазерного излучения подходящей длины волны. 256 Совсем недавно Чжан с соавторами 257 продемонстрировали, что облучение длинной дугой Xe-лампой в условиях окружающей среды также может способствовать более быстрому разрушению металлических поверх полупроводниковых УНТ. Замещающий легирование УНТ — еще один многообещающий подход.В качестве первого шага в этом направлении группа Сюя 258 из Стэнфордского университета недавно сообщила о синтезе SWNT, содегированных бором и азотом. В соответствии с теорией, предсказывая ширину запрещенной зоны порядка 0,5 эВ для 10% содержания каждого бора и азота, было обнаружено, что совместно легированные B / N ОСНТ (BCN-ОСНТ) полностью полупроводниковые и очень подходят в качестве полевых транзисторов. каналы. Полевые транзисторы, изготовленные из обогащенных полупроводниковых ансамблей ОСНТ, могут легко достигать больших отношений включения / выключения, превышающих 10 5 , что достаточно для множества практических приложений. 248,250,252

    Значительное улучшение было также достигнуто в разработке полевых транзисторов, включающих высокоупорядоченные массивы SWNT, полученные посредством ориентированного на выращивания методом CVD на кварцевых подложках. 248 После переноса массивов на полимерную подложку и избирательного электрического пробоя металлических УНТ, устройства демонстрируют очень хорошие характеристики, включая подвижность носителей 1000 см 2 В -1 с -1 , масштабировано крутизна до 3000 См · м −1 , и токовые выходы до 1 А. 259 Совсем недавно Форзани и соавторы 260 сообщили о методе функционализации ОСНТ в устройстве на полевых транзисторах для селективного обнаружения ионов тяжелых металлов в 2006 году. В их методе полимеры, функционализированные пептидами, были электрохимически осаждены на ОСНТ и селективное обнаружение ионов металлов проводили с использованием соответствующих пептидных последовательностей. Механизм передачи сигнала функционализированными пептидами SWNT FET также был изучен. Было замечено, что при воздействии ионов Ni 2+ наблюдался очевидный сдвиг в сторону отрицательного направления потенциала затвора, что, вероятно, связано с ослаблением взаимодействий между олигопептидами и ОСНТ. 2

    частая причина сбоя

    Продукты и приложения Драйвер MOSFET: частая причина сбоя

    Автор / Редактор: Маркус Рем * / Jochen Schwab

    Надежные источники питания — основное требование для снижения частоты отказов электроприборов. В этой статье объясняются типичные проблемы с блоком питания и как их избежать.

    Связанные компании

    Маркус Рем за работой: «Начните тестирование предполагаемого источника питания как можно раньше».

    (Bild: IB Rehm)

    Сегодня в переключающих транзисторах почти всегда используются полевые МОП-транзисторы. Они недороги и имеют небольшие потери на переключение и проводимость даже при высокой диэлектрической прочности. Кроме того, ими относительно легко управлять, и доступно множество интегральных схем драйверов. Однако вы должны быть осторожны, чтобы MOSFET и драйвер IC подходили друг к другу. Снова и снова я нахожу сбои поля, которые происходят из-за плохой конструкции переключающего транзистора и драйвера.

    Галерея

    Галерея с 6 изображениями

    Что-то не так с выбором драйвера затвора MOSFET?

    На рисунке 2 показана типичная принципиальная схема с полевым МОП-транзистором M 1 и ИС драйвера затвора. Также показаны переключаемая индуктивность L1, резистор R3 для измерения тока и сеть между драйвером и затвором для оптимизации поведения при включении и выключении (R 1 , D 1 , R 2 ). Вы почти всегда выбираете драйвер, который стоит как можно дешевле и едва ли может обеспечить пиковый ток, необходимый для быстрой зарядки затвора.

    Полевой транзистор A становится низким импедансом от 0,5 до 1,5 В на затворе, с полевым транзистором B он составляет от 1 до 4 В, а с полевым транзистором C уровень составляет от 3 до 4,5 В. Затем ток используется для управления полевым транзистором. МОП-транзисторы с низким пороговым напряжением затвора часто называют современными и хорошими. Энергия сохраняется — напряжение даже возводится в квадрат рассеиваемой мощности.

    Рис. 3: Выдержка из различных таблиц данных MOSFET.

    (Bild: Markus Rehm)

    Конечно, этого напряжения на затворе недостаточно для хорошего включения.Для достижения низкого сопротивления при включении (сопротивление истока во включенном состоянии, R DSon ) необходимо приложить значительно более высокое напряжение затвора, например 10 В. Чтобы управлять полевым МОП-транзистором с высоким импедансом, то есть отключать его, напряжение затвора должно быть постоянно и значительно ниже порогового напряжения. Из принципиальной схемы видно, что драйвер тянет на «низкий». Но что значит «низкий»? Четкий ответ: «низкий» должен быть ноль вольт или, по крайней мере, почти ноль вольт.

    Рисунок 4: Выдержка из различных листов данных микросхем драйвера затвора

    (Bild: Markus Rehm)

    Давайте рассмотрим подробнее.На рисунке 4 показан пример соответствующих выдержек из технических паспортов двух разных ИС драйвера затвора. С драйвером «низкий» означает 1,5 В в худшем случае — трудно поверить, но это правда! Это было бы подходящим для управления полевым транзистором C, но с двумя другими полевыми транзисторами A и B переключающий транзистор не блокируется должным образом в выключенном состоянии!

    Как я уже сказал, это наихудший случай, который настолько редок, что его, вероятно, не происходит во время разработки. Только после массового производства будут возникать эти неблагоприятные комбинации и приводить к «необъяснимым» сбоям, если вам очень повезло уже в финальном тесте, но чаще всего только с покупателем в его устройстве.

    Драйвер B подойдет гораздо лучше, так как «низкий» означает макс. 35 мВ. Не говоря уже о том, что этот тип намного дороже. Вы сами решаете, оправдывают ли эти дополнительные расходы более высокую надежность. Многим производителям блоков питания приходится выкладываться до последнего цента и, конечно же, выбирать более дешевую версию! Ведь во время теста на выносливость ничего не сломалось.

    Имеет ли драйвер затвора MOSFET какое-либо влияние в случае сбоев?

    Помехи, возникающие в устройстве или поле, могут, например, привести к дополнительному заряду затвора через паразитную мощность мельницы (от стока к истоку).Это может вызвать нежелательное включение переключающего транзистора и вызвать взрыв. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы драйвер поддерживал действительно низкий импеданс ворот!

    Поскольку некоторые спецификации сегодня «замалчиваются» по стратегическим причинам рынка или важные свойства представлены нечетко, можно также проверить невосприимчивость самостоятельно. Просто подайте ток прямо в затвор через резистор во время работы и измерьте напряжение затвора, когда оно достигнет критического порогового напряжения.Тогда вы знаете, какой ток паразитных помех может выдержать блок питания.

    Рисунок 5: Эффективное улучшение достигается за счет сопротивления от затвора к источнику.

    (Источник: Markus Rehm)

    Эффективное улучшение достигается за счет сопротивления от ворот к источнику (R gs ), как показано на рисунке 5. Мой начальник вытащил бы меня раньше, если бы я забыл о таком сопротивлении. .

    К сожалению, при многих сбоях я вижу, что этот резистор затвор-исток отсутствует.Многие разработчики считают, что достаточно современной микросхемы драйвера. Конечно, даже без этого резистора блок питания работает на лабораторном стенде и во время испытаний на выносливость. Кроме того, он не отображается в большинстве примечаний по применению. Неудачи случаются только тогда, когда они причиняют боль — клиенту на месте. Затем заказчика обвиняют в плохом обращении с блоками питания, были проведены обширные испытания на долговечность, и отказов не было вообще.

    Следует также отметить, что этот резистор затвор-исток обычно очень прост в установке.Независимо от типа SMD или сквозного, между затвором и истоком всегда есть место для резистора 0603. Тогда возникает вопрос, какое сопротивление резистора должно быть? В общем: 47 кОм лучше, чем ничего, но должно быть 22 кОм или даже 10 кОм. Это, конечно, зависит от используемого драйвера и полевого МОП-транзистора, а также важную роль играет компоновка.

    Многие думают, что толстая линия от затвора до драйвера является наиболее важной, потому что ток затвора большой и короткий.Но ток всегда течет по кругу, т.е. при выключении через массу драйвера дальше через шунт R3 и к источнику! Эта область должна быть небольшой, общая длина должна быть как можно короче и не должны использоваться переходные отверстия. Это хорошо для иммунитета и эмиссии.

    Следует также отметить, что «современные» полевые МОП-транзисторы оптимизированы не только для низкого порогового напряжения затвора, но и для небольшой емкости затвор-исток. Оба уменьшают потери драйверов, но снижают иммунитет. Поэтому конденсатор C GS (прибл.1 нФ, не показан) может использоваться параллельно с R GS . Иногда вы также можете увидеть стабилитрон от затвора к источнику, например 15 В, чтобы избежать опасных перенапряжений.

    Драйвер должен подавать необходимый ток через дополнительный R GS (и, возможно, C GS ), и это увеличивает потери мощности. В принципе, следующее относится ко всем частям схемы: либо с высоким импедансом и чувствительными к помехам, либо с низким импедансом и большими потерями.

    Рис. 6. Зеленая пунктирная рамка показывает выходной каскад ИС драйвера затвора как дополнительный выходной каскад.Красная стрелка символизирует пусковой ток в верхнем полевом транзисторе, синяя стрелка — ток отключения в нижнем полевом транзисторе.

    (Bild: Markus Rehm)

    Действительно ли драйвер MOSFET всегда включен или выключен?

    На рисунке 6 показан выходной каскад драйвера затвора, который в основном состоит из двух транзисторов. Верхний транзистор (Top-FET Q 1 ) переводит выходной сигнал в высокий уровень, чтобы включить полевой транзистор M 1 , нижний транзистор (Bottom-FET Q 2 ) переводит в низкий уровень, чтобы выключить полевой транзистор M1.Конечно — в чем проблема?

    В идеале должно быть только два состояния: «Q 1 включен и Q 2 выключен», затем полевой транзистор M 1 включен, или «Q 1 выключен и Q 1 включен». а затем полевой транзистор M1 выключен. На самом деле это невозможно. Оба транзистора не должны проводить одновременно, иначе возникнет «горячая ветвь», то есть короткое замыкание между питающим напряжением V CC через Q 1 и Q 2 . Таким образом, всегда есть точки переключения, в которых выходной сигнал драйвера имеет высокий импеданс!

    В технических описаниях драйверов это, к сожалению, в основном не очень хорошо указано.Подсказки даются по «времени задержки», «времени нарастания» и «времени спада». И тогда информация почти всегда при 25 ° C, но какая микросхема работает при этой температуре?

    Рассмотрим пример с частотой переключения 100 кГц и временем переключения 100 нс каждое. Это привело бы к состоянию с высоким импедансом 200 нс в течение 10 мкс, что означает 2% периода! Опять же, только резистор от затвора к истоку помогает свести к минимуму риск того, что переключающий транзистор случайно не включится в неподходящее время из-за помех.

    Если переключающий транзистор не один, а два, то тема вождения еще более критична. И если переключающий транзистор находится в плавающем состоянии в полумосте, то есть не имеет фиксированного опорного сигнала на источнике, то правильное измерение с помощью беспотенциального пробника также затруднено.

    Обнаруживаются ли ошибки разработки в ходе испытания на выносливость?

    Многие из моих клиентов считают, что они находят ошибки разработки в ходе интенсивных испытаний на долговечность в температурном шкафу с различными циклами нагрузки и профилями включения-выключения.К сожалению, это не случай.

    Если во время испытания на выносливость происходит «необъяснимый» отказ, предполагается, что испытание было слишком сложным и что это не соответствует реальному случаю. Уже закончена разработка, наконец-то получены необходимые согласования и брошюры распечатаны. Никто не смеет поднять руку и заказать дальнейшее расследование, не говоря уже о переделке.

    Кроме того, обычно такие отказы случаются только спустя годы работы в полевых условиях, из-за нарушений окружающей среды, из-за старения компонентов или из-за допусков компонентов.

    Наконец, интересный пример

    На большом производственном предприятии были сбои в электроснабжении, очень редкие, но последствия были очень дорогими, потому что тогда все стояло на месте, и потребовалось много времени, чтобы производство снова заработало нормально. Во время отказов переключающий транзистор был сломан, предохранитель был открыт, а также частично взорвалась ИС драйвера затвора или шунтирующий резистор, однажды также расплавилась проводящая дорожка.

    Мой анализ показал, что нестандартный блок питания оказался не так уж и плох (для нас, швабов, это значит хорошо).Честно говоря, я не обнаружил ошибки разработки, что очень редко, и я не мог воспроизвести ошибку. Однако я заметил, что вышеупомянутая «токовая петля разрыва» была немного длинной, площадь была большой и было даже два переходных отверстия. Возможно, именно здесь были зафиксированы помехи от производственного предприятия?

    В отчаянии я пожаловался на это и порекомендовал установить резистор между затвором и источником. У меня не было хороших аргументов, но все остальное я исключил.Производитель блока питания был зол, потому что ему пришлось реализовать «совершенно ненужное изменение». Сначала припаив резистор SMD вручную, а затем немного изменив схему расположения. Через несколько лет я узнал, что в последующие годы неудач больше не было.

    Таким образом вы избегаете отказов переключающего транзистора и схемы драйвера:

    • Существуют разные пороговые значения напряжения микросхем драйвера и затворов MOSFET. Они должны соответствовать друг другу, прочитать подробности в таблицах данных и изучить мелкий шрифт!
    • На затворе всегда присутствует время с высоким импедансом, и это опасно, потому что помехи могут вызвать срабатывание переключающего транзистора.Поэтому всегда устанавливайте резистор от затвора к источнику очень близко (например, от 4,7 до 22 кОм).
    • Схема также важна: записывайте токовые петли для включения и выключения на принципиальной схеме и отслеживайте их на печатной плате, не растягивайте большие площади, избегайте переходных отверстий. Это позволяет избежать дополнительных сопротивлений в цепи управления и снижает восприимчивость к помехам.
    • Инструкции также применимы, если каскад драйвера настроен незаметно.

    Наконец, важный совет: Многие драйверы затворов уже встроены в ИС контроллеров SMPS.Это значительно упрощает разработку импульсных блоков питания. При выборе контроллера внимательно посмотрите на внутренний драйвер. Он требует много места для полупроводников и стоит денег. Поэтому там часто делают сбережения. Оставьте пальцы на руках дешевых микросхем, где драйвер недостаточно определен. Вложите немного больше в хороший привод для ворот и сэкономьте на гораздо более высоких затратах, связанных с возвратом в поле. Кроме того, ночью вы можете спать намного лучше!

    Эта статья была впервые опубликована на немецком языке компанией Elektronikpraxis.

    * Проф. Маркус Рем преподает промышленную и силовую электронику в Университете прикладных наук Фуртвангена с 2008 г., где он был назначен почетным профессором в 2019 г. С 2012 г. он прочитал более 30 лекций на национальных и международных конгрессах, а с 2017 г. он проводил однодневные семинары по надежным источникам питания от имени ELEKTRONIKPRAXIS, Vogel Communications Group.

    (ID: 46234790)

    Ответ 42 !!: Использование полевых транзисторов!

    На выходных я был в своем местном Hackspace — http: // hacman.org.uk/

    Мы все работали над разными проектами и, как правило, помогали друг другу — хакпейсы — отличное место для коллективной помощи, подшучивания и доступа к мастерским и инструментам! Если у вас есть такой поблизости и вы интересуетесь какой-либо наукой или техникой, я рекомендую взглянуть!

    Как бы то ни было, ребята пытались заставить работать старый электросамокат. Мы знали, что двигатель работает, но вышла из строя печатная плата драйвера двигателя. Итак, что нам нужно было сделать, так это создать новую схему драйвера.Мы решили попробовать несколько вариантов, но, не имея информации о том, какую мощность потребляет двигатель при работе и под нагрузкой, мы немного застряли. Так что, возбужденные и нетерпеливые, мы подключили готовую печатную плату драйвера двигателя (я думаю, что это была одна из таких — http://proto-pic.co.uk/l298-dual-h-bridge-motor-driver/? gclid = CL-K47CVzrICFWLHtAodyxIAFA) и подключил его. Это сработало с тестовым эскизом. Мы заставили мотор двигаться вперед на три секунды и назад на три секунды. Однако были проблемы.Контроллер мотора L298 стал ЧРЕЗВЫЧАЙНО горячим! Это произошло потому, что двигатель, которым мы управляли, имел гораздо более высокую номинальную мощность, чем мог обеспечить водитель мотора (Упс!). Мы также, возможно, провели тест с заблокированным ротором, из-за которого появился волшебный дым !!

    Итак, дав дымящейся куче мусора (контроллеру двигателя) остыть, мы удалили его и запитали двигатель прямо от сильноточного источника постоянного тока. Мы вставили в цепь амперметр, чтобы мы могли измерить ток, потребляемый двигателем во время его работы.Мы также измерили потребляемый ток, когда двигатель остановился (тест с заблокированным ротором). Мы обнаружили, что когда двигатель работал, он потреблял около 3 А, которые падали, когда двигатель работал некоторое время. Мы обнаружили, что когда мы остановили вращение колеса (заблокировали ротор), мы обнаружили, что двигатель тянет 19А !!! Принципиальная схема для интересующихся ниже:

    Итак, что же все это значит?

    Это означает, что когда мотор не нагружен (никто не стоит на скутере и не нажимает на педаль акселератора), мотор будет потреблять 3А тока от батареи (источника питания).Когда кто-то стоит на скутере, двигатель будет потреблять больше тока (скажем, 10 А — предположительно), а когда кто-то тормозит или поднимается на крутой холм, двигатель потребляет 19 А. Нам нужен способ обеспечить двигатель как минимум 10А, но контролируемым образом (нам нужно иметь возможность контролировать скорость самоката!). Нам также нужен способ убедиться, что двигатель не может потреблять больше, чем, скажем, 16 А — это необходимо для предотвращения быстрого разряда батареи и предотвращения сгорания любой управляющей электроники, когда кому-то нужно торопиться.

    Наш скутер должен двигаться только вперед, поэтому нам не нужно использовать контроллер моста H двигателя (например, схему драйвера двигателя L298), мы можем использовать простую схему транзисторного драйвера. Мы могли бы использовать сильноточный биполярный транзистор, но в этом случае лучше использовать полевой транзистор.

    Тем, кто плохо разбирается в транзисторах, рекомендую заглянуть на следующие сайты:

    Различия между биполярными транзисторами и полевыми транзисторами многочисленны и разнообразны.Основные отличия:

    Биполярный транзистор — также известный как биполярный переходной транзистор или BJT

    BJT — это устройство с управляемым током

    BJT состоит из трех разных частей кремния с тремя выводами: база, коллектор и эмиттер

    .

    Скорость переключения низкая по сравнению с FET

    Биполярные транзисторы потребляют меньше энергии, чем полевой транзистор

    .

    Биполярные транзисторы не подвержены статическому электричеству

    Чаще используется для коммутации слабых токов и усилителей, хотя существует множество устройств, которые могут работать с большими токами.

    Полевой транзистор

    Полевой транзистор — это устройство, управляемое напряжением

    Полевой транзистор состоит из цельного куска кремния с каналом посередине (униполярный), но по-прежнему имеет три терминала, которые называются Gate, Drain и Source.

    FETS могут переключаться быстрее, чем BJTS

    Полевые транзисторы чаще используются для работы и переключения с высокой мощностью.

    На полевые транзисторы действует статическое электричество, поэтому при их использовании следует соблюдать осторожность.

    Итак, нам нужен полевой транзистор, чтобы обеспечить управление током для двигателя нашего скутера — давайте выберем один! Как нам решить, какой из них выбрать? Их буквально тысячи….. Давайте определим некоторые параметры и научимся использовать таблицы данных и параметрический поиск и выберем один из них. Это то, что каждый хороший инженер-электронщик должен уметь делать при разработке схем.

    Итак, что у нас в схеме:

    Источник питания 12 В

    Двигатель мощностью 200 Вт — предположение

    Для чего нам нужна схема:

    Устройство для управления током — оно должно обеспечивать постоянную подачу (истока) 16 А между стоком и истоком (IDS) и работать с источником питания 12 В (напряжение между стоком и истоком или Vds).В нашем случае мы хотели управлять полевым транзистором с микроконтроллера (на базе Arduino), поэтому он должен включаться (напряжение между затвором и источником или порог Vgs) с помощью 5 В. Поскольку мы не собирались делать какие-либо переключения с этим полевым транзистором, другие параметры в настоящее время не слишком важны. Хотя всегда полезно следить за максимальной рабочей температурой и рассеиваемой мощностью! Я подумал, что для этого устройства мы будем использовать N-канальный MOSFET с улучшенными характеристиками. Это металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор, которому требуется положительное напряжение на затворе, чтобы транзистор проводил между стоком и истоком, открывая канал….. терминология быстро усложняется. Существует еще одна разновидность MOSFET, называемая истощением N-типа, которая требует положительного напряжения для закрытия канала. Тогда вы также можете получить полевые транзисторы P-типа … Я понимаю, почему людям трудно использовать полевые транзисторы … Я знаю, что иногда мне трудно!

    В любом случае у нас есть параметры:

    Vds — 12 В или выше

    Порог ВГС — до 5В

    Ids — 20A или выше

    Расширенный МОП-транзистор N-типа

    Давайте поищем на сайте Farnell расширенный Mosfet N-типа:

    Он получил множество откликов!

    Самым дешевым транзистором, который отвечал нашим требованиям, был IRF540PBF от Vishay Siliconix:

    .

    Я собираюсь использовать этот транзистор — вот таблица данных:

    Основная причина, по которой я выбрал этот транзистор, — это…. У меня есть кое-что в мусорной корзине. Он отвечает почти всем нашим требованиям:

    N-канал

    VDS — 100 В

    Порог ВГС — 4В

    IDS — 33A

    Рассеиваемая мощность — 94 Вт — понадобится радиатор!

    Итак, что нам нужно сделать сейчас, это составить тестовую схему, которая показывает, как работает это устройство, а затем использовать ее для питания нашего двигателя. Я собираюсь использовать лампочку 12 В в качестве тестовой нагрузки и смоделировать схему. Я собираюсь использовать некоторые общие значения резисторов, а затем покажу, как рассчитать конкретные значения резисторов.Вот схема:

    Я использую батарею 12 В, источник постоянного напряжения (будет обеспечен микроконтроллером), резистор 100 кОм — чтобы транзистор всегда был выключен, резистор 1 кОм — чтобы установить, когда транзистор включится, диод, чтобы предотвратить обратное эдс — об этом позже и лампочка на 12В как автомобильная фара.

    Как видно на данный момент, поскольку на затвор полевого транзистора нет напряжения, лампочка не включается, и через лампочку протекает только ток утечки (12 мкА).Когда напряжение затвора увеличивается до 3,9 В, мы можем видеть, что через лампочку измеряется ток. Мы также сможем увидеть тускло светящуюся нить лампы.

    Если мы увеличим напряжение затвора до 3,9 В, то теперь мы начнем видеть некоторый «правильный» ток, протекающий через лампочку на 1,17 А (любой ток, протекающий больше, чем ампер, в моей книге является «правильным» током!).

    Наконец, если мы увеличим напряжение затвора до значения, превышающего пороговое значение, лампочка полностью загорится, и мы измерим 4.06A протекает через лампочку.

    Если бы мы увеличили напряжение затвора еще до 10 В, мы бы обнаружили, что у нас все равно будет только 4,06 А на лампочке. Это связано с тем, что лампа имеет фиксированную номинальную мощность 50 Вт. Он не будет потреблять больше энергии при питании от 12 В. Наш двигатель имеет номинальную мощность 200 Вт, поэтому он может потреблять больше мощности по мере необходимости в зависимости от нагрузки или крутящего момента, прилагаемого к двигателю.

    Я не часто говорю это …. давай займемся математикой! Есть формула для расчета выходного напряжения полевого транзистора.Вот формула:

    Vout = Vs — (Ids * R1)

    где

    Vout — напряжение через лампочку
    Vs — напряжение питания от батареи
    Ids — ток между стоком и истоком полевого транзистора

    Мы знаем, что Vout также зависит от напряжения затвора. Когда напряжение на затворе составляло 1 В, ток между стоком и истоком составлял 12 мкА. Давайте подставим эти значения в формулу:

    Vout = 12V — (12uA * 1000R)

    Vout = 11.988V

    Если мы теперь увеличим напряжение затвора до 5V, мы получим больший ток и, следовательно, большее напряжение на выходе:

    Vout = 12V — (12mA * 1000R)

    Vout = 12V

    Это показывает, что Если мы изменим формулу для R1, мы сможем вычислить, какое значение мы хотим для данного выходного напряжения, чтобы сделать это, хотя нам нужно знать, какие Ids будут для данного Vgs. Если мы посмотрим на таблицу, то увидим график, показывающий Ids над Vgs для заданного напряжения питания:

    R1 = (Vs — Vout) / Ids

    Итак, если мы хотим, чтобы на выходе было как минимум 10A (Ids) и 11V (Vout), тогда нам нужно выбрать резистор:

    R1 = (12V — 11V) / 10A

    R1 = 0.1R … не очень практично, поэтому давайте не будем беспокоиться о том, чтобы установить резистор в этом случае. Тогда мы получим столько тока, сколько может обеспечить источник питания ….

    В большинстве таблиц данных не приводятся графики для Ids по Vgs при низких напряжениях, так что на самом деле это приблизительная оценка. Резистор R1 чаще устанавливается для предотвращения протекания слишком большого тока через полевой транзистор, когда он находится в непроводящем состоянии.

    Чтобы доказать, что все это реально, я построил схему и протестировал ее! Вот видео-доказательство!

    Вот еще одно видео схемы в действии, используемой для управления двигателем постоянного тока:

    На этом пока все.В следующем посте мы добавим в схему текущий мониторинг, а затем реализуем это как контроллер двигателя нашего скутера!

    Модернизация светодиодов

    на основе драйверов полевых транзисторов AlGaN / GaN-на-Si — LED professional

    В отличие от обычных источников света, которые могут работать от переменного тока (AC), светодиоды нуждаются в схеме драйвера для преобразования линии переменного тока напряжение в постоянный ток. Производители светодиодных светильников испытывают давление высокой стоимости, что также сказывается на доступном бюджете на решения для светодиодных драйверов.Для многих осветительных приборов крайне важно, чтобы драйвер был небольшого размера, потому что либо в светильнике доступно только ограниченное пространство, либо может быть увеличена гибкость конструкции для инновационных световых решений. Идеальный светодиодный драйвер отличается высокой эффективностью, низкими производственными затратами и компактным форм-фактором. Все эти свойства могут быть достигнуты с использованием широкозонных полупроводников, таких как нитрид галлия (GaN) или карбид кремния (SiC) в драйверах светодиодов вместо кремниевых устройств.Физические свойства этих материалов, такие как напряженность электрического поля пробоя или подвижность электронов, превосходят кремний (Si) для использования в силовой электронике [1]. Однако традиционные кремниевые устройства по-прежнему доминируют на рынке, поскольку эта технология очень сложна и недорога по сравнению с материалами с широкой запрещенной зоной. Особенно на чувствительных к цене рынках, таких как твердотельное освещение, конкурентная структура стоимости по сравнению с кремниевыми устройствами является обязательной для проникновения на рынок таких широкозонных полупроводников.Транзисторы GaN-на-Si особенно привлекательны для драйверов светодиодов, поскольку они демонстрируют низкие потери проводимости и обеспечивают высокие частоты переключения, хотя ожидается, что в ближайшем будущем они станут конкурентоспособными по стоимости по сравнению с кремниевыми устройствами (Рисунок 1 и Рисунок 2). Ожидается, что разрыв в стоимости между устройствами на основе Si и SiC в обозримом будущем останется значительным.

    Транзисторы GaN-на-Si

    При увеличении частоты коммутации пассивные компоненты можно уменьшить (рис. 3), что снижает затраты и приводит к более компактным решениям.

    Таким образом, драйверы на основе GaN-на-Si потенциально могут стать недорогим решением с даже более низкими системными затратами, чем драйверы на основе кремния. Кроме того, светодиодные светильники имеют длительный срок службы до 100 000 часов, поэтому следует избегать использования короткоживущих электролитных конденсаторов. Однако высокие емкости, необходимые для обычных конструкций драйверов, вряд ли могут быть достигнуты с помощью долговечных керамических конденсаторов. Таким образом, срок службы всей системы освещения может быть увеличен за счет использования транзисторов GaN-на-Si в сочетании с высокой частотой переключения и керамическими конденсаторами.

    В данном исследовании HFET AlGaN / GaN-on-Si, которые разработаны, изготовлены [2] и охарактеризованы [3] в Fraunhofer IAF, реализованы в преобразователях мощности с быстрым переключением. Достигнута высокая производительность устройств, что видно по их статическим и динамическим параметрам по сравнению с коммерческими современными кремниевыми силовыми устройствами. По сравнению со своими аналогами на основе Si, устройства на основе GaN достигают в 3 раза более низкого удельного сопротивления в открытом состоянии статической площади RON.A и в 3 раза меньшего статического сопротивления в открытом состоянии, умноженного на RON произведения заряда затвора.Q.

    Модернизация светодиодов на основе транзисторов GaN-на-Si

    Чтобы продемонстрировать возможности этих переключателей питания для твердотельных систем освещения, была разработана и протестирована компактная схема драйвера светодиода на основе GaN в автономно изолированной обратноходовой топологии. Используя этот драйвер, демонстрируется модернизированная светодиодная лампа с цоколем E27 (см. Рисунок 4 и Рисунок 5) для замены лампочки и сравнивается с имеющимися в продаже модернизированными лампами.

    Драйвер светодиода на основе GaN-на-Si
    Схема драйвера содержит коррекцию коэффициента мощности и нормально выключенный каскод.По сравнению с аналогами на основе кремния, демонстрационный образец на основе GaN-HFET показывает улучшенную эффективность электрического преобразования на 86%. Достигнута максимальная выходная мощность 22,4 Вт. Используется изолированная топология с трансформатором, как и современные стандартные драйверы на основе Si. Это обеспечивает высокую безопасность эксплуатации, но ограничивает частоту переключения, поскольку возникают гистерезисные потери, которые пропорциональны частоте переключения. В этой работе частота переключения была установлена ​​на 85 кГц. Альтернативой изолированной топологии на основе трансформатора являются неизолированные топологии, в которых отсутствует трансформатор и связанные с ним гистерезисные потери.Тем не менее, безопасность при обращении должна быть гарантирована путем изоляции электроники от всех частей, к которым можно прикоснуться, что может привести к увеличению усилий по упаковке. Более подробно неизолированные драйверы светодиодов на основе GaN рассмотрены в [5].

    Светодиодный модуль на керамической плате
    Светодиодный модуль состоит из 21 мощного светодиода LUXEON TX [6] со спецификациями, приведенными в таблице 1. Светодиоды установлены на керамической плате из нитрида алюминия (AlN) с лазерной структурой и теплопроводностью. свыше 200 Вт / мК.

    Таблица 1: Оптические параметры светодиодного модуля

    Рисунок 1: Ожидаемая средняя цена продажи одного транзистора 600 В / 10 А на основе Si, SiC и GaN [4]

    Рисунок 2: Сравнение нескольких физических свойств Si, SiC и GaN [4]

    Рисунок 3: Сравнение физических размеров катушек индуктивности и конденсаторов с различной индуктивностью и емкостью

    Рисунок 4: Светодиодная лампа в форм-факторе E27 с преобразователем мощности на основе GaN HFET в корпусе TO-220 (секция с преобразователем мощности расширена для демонстрационных целей)

    Рисунок 5: Светодиодный модуль с 21 микросхемой белых высокомощных светодиодов Lumileds LUXEON TX, установленной на керамической плате

    Рисунок 6: Эффективность преобразования и потребление электроэнергии данной светодиодной лампы с драйвером на основе GaN (слева) и коммерческими светодиодными лампами от различных производителей дооснащения (RF) с управляющей электроникой на основе Si

    Спектральные фотометрические измерения показывают, что при том же размере лампы достигается световой поток 2676 лм, что в три раза выше, чем у коммерческих модификаций, с общей световой эффективностью 119.4 лм / Вт (рисунок 6).

    Благодаря гальванической изоляции керамической платы затраты на упаковку могут быть уменьшены даже при неизолированной топологии. Светодиоды паялись в вакууме с использованием Sn62 / Pb36 / Ag2. Светодиодный модуль достигает измеренной электрооптической эффективности 141 лм / Вт при токе 350 мА. Коррелированная цветовая температура (CCT) светодиодов близка к 5000 K, то есть светодиоды излучают холодный белый цвет. Индекс цветопередачи (CRI) 77,1 достигается с помощью светодиодного модуля.

    Выводы и перспективы

    Устройства

    GaN-on-Si обладают превосходными характеристиками в отношении низких потерь на переключение и проводимость.По сравнению с кремниевыми аналогами устройства на основе GaN достигают в 3 раза более низкого удельного сопротивления статической площади в открытом состоянии RON.A и в 3 раза меньшего статического сопротивления в открытом состоянии, умноженного на произведение заряда затвора RON.Q. Ожидается, что в отличие от SiC, GaN-на-Si в ближайшем будущем станет конкурентоспособным по стоимости. Следовательно, у него есть потенциал для использования на потребительском рынке с высокими ценами. GaN-технология все еще находится в начале своего развития, и эпитаксиальный рост, дизайн и технология сборки могут быть улучшены.В этой работе была продемонстрирована пригодность GaN-HFET для драйверов LED Retrofit. Драйверы на основе GaN превосходят современные коммерческие кремниевые устройства.

    Однако, чтобы полностью повысить потенциал GaN-транзисторов, необходимо значительно увеличить частоту переключения, чтобы уменьшить размер и стоимость пассивных компонентов. Поэтому будущая работа будет сосредоточена на методах управления частотами переключения в МГц-диапазоне, таких как схемы управления с расширенным спектром и неизолированные топологии драйверов.

    Благодарность:
    Авторы хотели бы искренне поблагодарить всех сотрудников Fraunhofer IAF, которые принимали участие в производстве устройств. Кроме того, эта работа финансировалась Министерством науки, исследований и искусства Баден-Вюртемберга (MWK) через Центр устойчивого развития Фрайбурга и проект «SusLight».

    Ссылки:
    [1] Б.Дж. Балига, «Показатели качества силовых полупроводниковых устройств для высокочастотных приложений», Письма об электронных устройствах, IEEE, дата выпуска: октябрь.1989, т. 10 iss10, pp. 455 — 457.

    [2] P. Waltereit и др., «Высоковольтные транзисторы на основе GaN для эффективного переключения мощности», Phys. Стат. Sol. C 10, No. 5, 831-834, 2013

    [3] Р. Райнер и др., «Сравнительный анализ силовых устройств на основе GaN-на-Si HFET большой площади для применения в высокоэффективных преобразователях с быстрым переключением», в Proc. CSICS 2013, стр. 1–4, октябрь 2013 г.

    [4] Yole Développement SA, «Power GaN: технологии GaN для приложений силовой электроники: состояние и прогнозы отрасли и рынка», стр.54, 94-97, 2014

    [5] А. Зибольд и др., «Высоковольтные диоды Шоттки на основе GaN в неизолированных понижающих преобразователях светодиодов», в Proc. EPE 2016 ECCE Europe, 5-9 сентября 2016 г.

    [6] Lumileds, «Исключительная эффективность и лучшая производительность при совместимости с LUXEON T», 2015 [Online]. Доступно: http://www.lumileds.com/ uploads / 438 / DS133-pdf. [Доступ 3 ноября 2015 г.]

    (c) Luger Research e.U. — 2017

    Коммутаторы верхнего уровня и драйверы MOSFET

    Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности.Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

    Принять и продолжить Принять и продолжить

    Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

    Строго необходимые файлы cookie:
    Это файлы cookie, которые необходимы для работы аналога.com или предлагаемые конкретные функции. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.
    Аналитические / рабочие файлы cookie:
    Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.
    Функциональные файлы cookie:
    Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.
    Целевые / профилирующие файлы cookie:
    Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.
    Отклонить файлы cookie

    Структура и принцип работы полевых транзисторов

    Полевой транзистор — это полупроводниковое устройство, которое использует эффект электрического поля входной цепи управления для управления током выходной цепи и названо в честь него. Поскольку проводимость электричества зависит только от основного носителя в полупроводнике, его также называют униполярным транзистором.FET на английском языке — полевой транзистор, сокращенно FET. Существует два основных типа: транзисторный полевой транзистор (JFET) и полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET).

    Каталог

    I Структура и принцип работы

    Полевые транзисторы делятся на две категории: полевые транзисторы (JFET) и металлические оксидные полупроводниковые полевые транзисторы ( МОП-транзистор) .

    В зависимости от типа материала канала и типа изолированного затвора различают транзисторы с каналом N и P с каналом;

    В зависимости от режима проводимости различают тип истощения и тип улучшения.Все полевые транзисторы JFET имеют истощенные типы, а полевые МОП-транзисторы имеют как типы истощения, так и типы расширения.

    1. Соединительный полевой транзистор

    (1) Структура

    Структура N-канального полевого транзистора показана на следующем рисунке. Это структура, в которой PN-переход изготовлен на каждой стороне полупроводниковой кремниевой пластины N-типа, образуя структуру, в которой два PN-перехода образуют между собой канал N-типа. Две области P являются затворами, один конец кремния N-типа — сток, а другой конец — исток.

    Рис. 1. Структура переходного полевого транзистора

    (2) Принцип работы

    Рассмотрим N-канал в качестве примера, чтобы проиллюстрировать его принцип работы.

    Когда VGS = 0, когда определенное напряжение приложено между стоком и истоком, основная несущая будет дрейфовать между стоком и истоком, создавая ток стока. Когда VGS <0, PN-переход смещен в обратном направлении, образуя обедненный слой.Канал между стоком и истоком сузится, а ID уменьшится. Если VGS продолжает уменьшаться, канал будет продолжать сужаться, и ID будет продолжать уменьшаться, пока не достигнет 0. Когда ID равен 0, соответствующий VGS называется напряжением отсечки VGS (выключено).

    (3) Характеристическая кривая переходных полевых транзисторов

    Есть две характеристические кривые переходных полевых транзисторов,

    Одна из них — выходная характеристическая кривая (ID = f (VDS) | VGS = константа) , второй — кривая передаточной характеристики (ID = f (VGS) | VDS = constant).

    Характеристическая кривая полевого транзистора с N-канальным переходом показана на рисунке ниже.

    (A) Характеристическая кривая дренажного выхода (b) Кривая передаточной характеристики

    Рис. 2. Характеристическая кривая N-канального полевого транзистора

    2. Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор

    Металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы делятся на:

    Тип истощения & rarr; Канал N, канал P

    Тип расширения & rarr; N-канал, P-канал

    (1) Структура N-канального полевого транзистора с истощением

    Структура и символ N-канального режима с истощением показаны на следующем рисунке (а).Изолирующий слой SiO2 под затвором легирован большим количеством положительных ионов металлов. Таким образом, когда VGS = 0, эти положительные ионы индуцировали инверсионный слой, образуя канал. Следовательно, пока есть напряжение сток-исток, есть ток стока.

    Когда VGS> 0, ID будет увеличиваться. Когда VGS <0, ток стока постепенно уменьшается по мере уменьшения VGS до ID = 0. VGS, когда ID = 0, называется напряжением отсечки, иногда обозначается символом VGS (выкл.) Или VP.

    Кривая передаточной характеристики N-канального обедненного режима показана на рисунке (b) ниже.

    (a) Структурная диаграмма (b) Кривая передаточной характеристики

    Рисунок 3. Структура и кривая передаточной характеристики в режиме обеднения N-канала

    (2) Тип расширения N-канала Полевой транзистор FET

    N-канальный полевой транзистор улучшенного типа имеет структуру, аналогичную структуре режима обеднения.Но когда VGS = 0 В, добавление напряжения между стоком и истоком не образует тока. При подаче напряжения на затвор, если VGS> VGS (th), образуется канал, соединяющий сток и исток. Если в это время приложено напряжение сток-исток, может быть сформирован идентификатор.

    Когда VGS = 0V, ID = 0, и ток стока улучшенного типа появится только после VGS> VGS (th).

    ВГС (th) — напряжение открытия или напряжение клапана;

    Рисунок 4.N-канальный тип расширения FET

    (3) P-канальный режим расширения и режим истощения MOSFET

    Принцип работы P-канального MOSFET точно такой же, как у N-канального MOSFET, за исключением того, что токопроводящие носители и полярность питающего напряжения различны. Это похоже на типы биполярных транзисторов NPN и PNP.

    3. Вольт-амперная характеристика полевого транзистора

    Существует много типов характеристических кривых полевых транзисторов.Имеются четыре кривые передаточной характеристики и кривые выходной характеристики в соответствии с различными проводящими каналами и независимо от того, улучшены они или истощены, а их направления напряжения и тока также различаются. Если положительное направление задано равномерно, характеристические кривые будут построены в разных квадрантах. Чтобы упростить рисование, положительное направление транзистора с каналом P обратное. Соответствующие кривые показаны на рисунке ниже.

    Рисунок 5.Кривая вольт-амперной характеристики полевых транзисторов

    4. Сравнение различных характеристик полевых транзисторов

    (a) Кривая передаточной характеристики (b) Кривая выходной характеристики

    Рисунок 6. Сравнение различных характеристик полевых транзисторов

    II Параметры полевого транзистора

    Существует множество параметров полевых транзисторов, включая параметры постоянного тока, параметры переменного тока и предельные параметры, но в целом нам нужно обратить внимание только на следующие параметры.

    (1) Напряжение отсечки (UP)

    Это относится к напряжению UGS, приложенному к затвору, когда ток стока / D (т. Е. Ток канала) равен нулю или меньше небольшого значения тока (например, 1 мкА. 10 мкА) при указанном напряжении стока UDS. Это важный параметр полевых МОП транзисторов переходного или обедненного типа.

    (2) Напряжение включения (UT)

    Это напряжение затвора UGS, когда токопроводящий канал (между стоком и истоком) только что включен, когда напряжение стока UDS имеет определенное значение .Это важный параметр усиленного полевого транзистора. Когда напряжение затвора UGS меньше абсолютного значения напряжения включения, полевой транзистор не может быть включен.

    (3) Ток утечки насыщения (DSS)

    Это относится к току утечки насыщения тока стока D, вызванному определенным напряжением стока UDS (больше, чем напряжение отсечки), когда затвор и исток закорочены (UGS = 0). Он отражает проводимость исходного канала при нулевом напряжении на затворе, что является важным параметром истощенных полевых транзисторов.

    (4) Низкочастотная крутизна (gm)

    Когда напряжение стока UDS имеет заданное значение, отношение изменения тока стока к изменению напряжения затвора △ UGS, которое вызывает это изменение, называется крутизной , то есть:

    Общая единица измерения грамма — мСм (миллисименс). gm — это параметр, который измеряет силу напряжения затвора полевого транзистора при управлении током стока, а также эффект усиления.Он аналогичен коэффициенту усиления переменного тока транзистора β и связан с рабочей площадью транзистора. Чем больше ток стока / D, тем больше gm.

    (5) Напряжение пробоя истока стока (BUDS)

    Это относится к максимальному напряжению стока, которое может выдержать полевой транзистор при постоянном напряжении затвора UGS. Это эквивалентно напряжению пробоя коллектор-эмиттер V (BR) ceo (т.е. BUceo) обычного кристаллического транзистора.Это предельный параметр, и рабочее напряжение, подаваемое на полевой транзистор, должно быть меньше BUDS.

    (6) Максимальный ток сток-исток (DSM)

    Это относится к максимальному току, допустимому между стоком и истоком, когда полевой транзистор работает нормально. Это эквивалентно рабочему току обычного кристаллического транзистора. Этот предельный параметр не должен превышаться.

    (7) Максимальное рассеивание мощности (PDSM)

    Это относится к максимально допустимому рассеиванию мощности стока, когда характеристики полевого транзистора не ухудшаются, что эквивалентно Pcm обычного транзистора.При использовании фактическая потребляемая мощность полевого транзистора (PD = UDS & times; / D) должна быть меньше этого предельного параметра и оставлять определенный запас.

    III Полевой транзистор Метод тестирования

    1. Идентификация выводов JFET

    Затвор полевого транзистора эквивалентен базе транзистора, а исток и сток соответствуют эмиттер и коллектор транзистора соответственно.Установите мультиметр на «R × 1k» и используйте два измерительных провода для измерения прямого и обратного сопротивления между каждыми двумя контактами. Когда положительное и обратное сопротивление двух выводов составляют несколько тысяч Ом, тогда эти два вывода являются стоком и истоком (взаимозаменяемы), а оставшийся вывод — затвором. Для соединительных полевых транзисторов с 4 контактами другой полюс является полюсом экранирования (заземление при использовании).

    2. Решение затвора

    Подключите черный измерительный провод мультиметра к одному электроду транзистора, а красный измерительный провод — к двум другим электродам соответственно.Если значения сопротивления, измеренные дважды, очень велики, это означает, что они являются обратными сопротивлениями. Итак, это N-канальный полевой транзистор, и черный провод подключен к затвору.

    Рис. 7. Тестовый полевой транзистор с мультиметром

    В процессе производства установлено, что исток и сток полевого транзистора симметричны и могут использоваться взаимозаменяемо , не влияя на нормальную работу цепи, поэтому нет необходимости их различать.Сопротивление между истоком и стоком составляет около нескольких тысяч Ом.

    Обратите внимание, что этот метод не может использоваться для определения затвора полевого МОП-транзистора. Поскольку входное сопротивление полевого МОП-транзистора чрезвычайно велико, а межэлектродная емкость между затвором и истоком очень мала, до тех пор, пока во время измерения имеется небольшое количество зарядов, на межэлектродной емкости может формироваться высокое напряжение, что легко повредить транзистор.

    3. Оценка усиления

    Установите мультиметр на «R × 100» и подключите красный измерительный провод к источнику, а черный измерительный провод к стоку, что эквивалентно добавлению 1.Напряжение питания 5В на полевой транзистор. В это время стрелка указывает значение сопротивления между стоком и истоком.

    Затем зажмите затвор пальцем, чтобы подать индуцированное напряжение человеческого тела в качестве входного сигнала на затвор. Из-за эффекта усиления транзистора изменятся как UDS, так и ID, что означает, что сопротивление между стоком и истоком также изменится, и измерительный провод сильно колеблется. Если качание небольшое, когда вы зажимаете затвор, это означает, что способность транзистора к увеличению мала; если вывод не двигается, это означает, что транзистор поврежден.

    Поскольку напряжение переменного тока 50 Гц, индуцированное человеческим телом, довольно велико, и разные полевые транзисторы могут иметь разные рабочие точки при измерении с помощью резистивного механизма, руки могут качаться вправо или влево, когда затвор защемлен. рука. Когда RDS транзисторов уменьшается, измерительный провод поворачивается вправо, в то время как он поворачивается влево, если RDS увеличивается.

    Независимо от направления движения стрелок, пока есть четкое движение, это означает, что транзистор может усиливать.

    Этот метод также подходит для измерения МОП-транзисторов. Для защиты полевого МОП-транзистора необходимо удерживать изолирующую ручку и соединить затвор с помощью металлического стержня, чтобы предотвратить непосредственное добавление индуцированного телом человека заряда к затвору и повреждения транзистора.

    После каждого измерения МОП-транзистора будет небольшое количество зарядов на конденсаторе перехода G-S, и будет установлено напряжение UGS. Затем, если вы продолжите тест, измерительный провод может не двигаться, и короткое замыкание цепи между полюсом G-S решит проблему.

    IV Меры предосторожности

    1. Для безопасного использования полевого транзистора в схемотехнике ограничивают параметры , такие как рассеиваемая мощность, максимальное напряжение сток-исток, максимальное сопротивление затвор-исток. напряжение, и максимальный ток не должен быть превышен.

    2. При использовании различных типов полевых транзисторов их необходимо вставлять в схему в строгом соответствии с требуемым смещением и соблюдать полярность смещения полевого транзистора.Например, существует PN-переход между истоком и стоком затвора с полевым эффектом перехода, поэтому затвор N-канала не может быть смещен положительно, а затвор P-канала не может быть смещен отрицательно.

    3. Из-за чрезвычайно высокого входного сопротивления полевого МОП-транзистора выводные контакты должны быть закорочены во время транспортировки и хранения. Кроме того, следует использовать металлический экранирующий пакет, чтобы предотвратить повреждение затвора внешним наведенным потенциалом.

    В частности, полевой МОП-транзистор лучше хранить в металлическом корпусе , чем в пластиковом. Также следует отметить влагостойкость транзистора.

    4. Во избежание индукционного пробоя затвора полевого транзистора все испытательные приборы, рабочие столы, электрические утюги и сама цепь должны быть хорошо заземлены, что означает:

    (1) При пайке булавки, сначала припаяйте электрод истока.

    (2) Перед подключением к цепи все выводы транзистора должны быть закорочены друг с другом, а закорачивающий материал удаляется после сварки.

    (3) Когда вы вынимаете транзистор из стойки для компонентов, человеческое тело должно быть правильно заземлено, , как с помощью заземляющего кольца.

    (4) Если вы используете современный газонагревательный электрический паяльник, сваривать полевой транзистор удобнее, но вы должны обеспечить безопасность.

    Рисунок 8. Газонагревательная пайка

    (5) категорически запрещается вставлять или втягивать транзистор в схему без отключения питания.

    5. При установке полевого транзистора положение установки должно сохраняться как можно дальше от нагревательного элемента . А чтобы не допустить вибрации транзистора, необходимо закрепить корпус транзистора. Также, когда мы сгибаем штифт, он должен быть на 5 мм выше основания, чтобы не повредить штифт и не вызвать утечку воздуха.

    6. При использовании транзистора VMOS необходимо добавить соответствующий радиатор. Взяв VNF306 в качестве примера, максимальная мощность может достигать 30 Вт только после того, как транзистор оснащен 140-кратным радиатором диаметром 140 и 4 мм.

    7. После параллельного соединения нескольких транзисторов высокочастотные характеристики усилителя ухудшаются из-за увеличения межэлектродной емкости и распределенной емкости , и легко вызвать высокочастотные паразитные колебания. через обратную связь. По этой причине обычно используется не более четырех параллельных составных транзисторов, и сопротивление антипаразитных колебаний должно быть подключено последовательно на базе или затворе каждого транзистора.

    8. Напряжение затвор-исток переходного полевого транзистора не может быть изменено на противоположное и может сохраняться в открытом состоянии. Когда полевой МОП-транзистор не используется из-за очень высокого входного сопротивления, каждый электрод должен быть закорочен, чтобы предотвратить повреждение транзистора внешним электрическим полем.

    9. Во время сварки внешняя оболочка электрического паяльника должна быть снабжена внешним заземляющим проводом , чтобы предотвратить повреждение транзистора из-за заряженного электрического утюга.Для небольшого количества пайки вы также можете отключить паяльник после его нагрева или отключить питание и припаять его. Особенно при сварке полевых МОП-транзисторов, исток-сток-затвор следует сваривать по порядку, а цепь должна быть отключена.

    10. При сварке электрическим паяльником мощностью 25 Вт работа должна быть быстрой. Если вы используете электрический паяльник мощностью от 45 до 75 Вт, воспользуйтесь пинцетом, чтобы зажать основание штифта, чтобы улучшить отвод тепла. Используйте мультиметр, чтобы проверить качество полевого транзистора перехода (например, сопротивление между прямым и обратным сопротивлением каждого PN перехода и сток-исток).Однако полевой МОП-транзистор нельзя проверить мультиметром, вместо этого необходимо использовать тестер. А линию короткого замыкания каждого электрода можно удалить только после подключения тестера. При снятии мы должны сначала устранить короткое замыкание, а затем удалить его, чтобы избежать плавающего затвора.

    Рис. 9. Тестер полевого МОП-транзистора

    При высоком входном импедансе необходимо принять меры по защите от влаги, чтобы предотвратить снижение входного сопротивления полевого транзистора из-за температуры.Если используется четырехпроводной полевой транзистор, провод подложки следует заземлить. Транзистор с керамическим корпусом стоит, поэтому его следует защищать от света.

    Для силовых полевых транзисторов должны быть хорошие условия отвода тепла . Поскольку силовой полевой транзистор используется в условиях высокой нагрузки, необходимо разработать достаточно радиаторов, чтобы температура корпуса не превышала номинальное значение, чтобы устройство могло стабильно работать в течение длительного времени.

    Вкратце, чтобы гарантировать безопасное использование полевого транзистора, следует обратить внимание на ряд факторов, а также различные меры безопасности. Огромному количеству профессионального и технического персонала, особенно энтузиастам электроники, следует принять практические меры для безопасного и эффективного использования полевых транзисторов в соответствии с их реальной ситуацией.

    V Полевой эффект Transisto r VS. Транзистор

    1. Исток S, затвор G и сток D полевого транзистора соответствуют эмиттеру E, базе B и коллектору C транзистора соответственно, и их функции аналогичны.

    2. Полевой транзистор представляет собой управляемое напряжением устройство тока для управления идентификатором посредством VGS, и его коэффициент усиления gm, как правило, невелик, поэтому способность полевого транзистора к усилению невысока. Транзистор представляет собой устройство , управляемое током, для управления током IC с помощью iB (или iE).

    3. Затвор полевого транзистора почти не потребляет ток, в то время как база транзистора поглощает определенный ток во время работы. Следовательно, входное сопротивление полевого транзистора выше, чем у транзистора.

    4. Полевой транзистор является проводящим с большинством несущих . Транзистор может проводить электричество как с большинством, так и с неосновными носителями. Поскольку на концентрацию неосновных носителей сильно влияют температура, излучение и другие факторы, полевой транзистор имеет лучшую температурную стабильность и радиационную стойкость, чем транзистор.

    Рис. 10. Мажоритарный и второстепенный поток несущей PNP-транзистора

    Полевой транзистор следует использовать в условиях окружающей среды (температура и т. Д.)) сильно различаются.

    5. Когда металл истока соединен с подложкой, электрод истока и электрод стока могут использоваться взаимозаменяемо, , и их характеристики не сильно меняются. Однако, если коллектор и эмиттер транзистора используются взаимозаменяемо, его характеристики будут сильно отличаться, и значение β сильно уменьшится.

    6. Коэффициент шума полевого транзистора очень мал, поэтому полевой транзистор следует выбирать в схеме малошумящего усилителя, где входной каскад требует высокого отношения сигнал / шум (SNR).

    7. Полевые транзисторы и транзисторы могут образовывать различные и переключающие схемы, но полевой транзистор более широко используется в крупномасштабных и сверхбольших интегральных схемах из-за его простого производственного процесса, низкого энергопотребления, хорошей термостойкости.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.