Ovladač tranzistoru s efektem diskrétního pole

Je to jedna věc, když existuje vysokorychlostní řízení výkonného tranzistoru s efektivním polem s těžkou bránou ready-made driver ve formě specializovaného čipu jako UCC37322, a zcela odlišné, když takový ovladač neexistuje, a schéma řízení klíčů napájení musí být implementováno zde a nyní.

V takových případech je často nutné uchýlit se k pomoci samostatných elektronických součástí, které jsou k dispozici, a již od nich sestavit ovladač závěrky. Zdá se však, že tento případ není složitý, aby bylo možné získat odpovídající časové parametry pro přepínání tranzistoru s efektem pole, musí být vše provedeno efektivně a správně.

Velmi užitečný, výstižný a vysoce kvalitní nápad s cílem vyřešit podobný problém navrhl již v roce 2009 Sergey BSVi ve svém blogu „Embedder Page“.

Obvod byl autorem úspěšně otestován v polo můstku na kmitočtech do 300 kHz. Zejména při frekvenci 200 kHz se zátěžovou kapacitou 10 nF bylo možné získat fronty s dobou trvání nepřesahující 100 ns. Podívejme se na teoretickou stránku tohoto řešení a pokusme se podrobně porozumět tomu, jak toto schéma funguje.

Hlavní proudy náboje a výboje brány při odemykání a blokování hlavního klíče protékají bipolárními tranzistory výstupního stupně řidiče. Tyto tranzistory musí vydržet řídicí proud špičkové brány a jejich maximální napětí kolektor-emitor (podle datového listu) musí být vyšší než napájecí napětí řidiče. Obvykle stačí 12 voltů k ovládání závěrky. Pokud jde o špičkový proud, předpokládáme, že nepřesahuje 3A.

Pokud je pro ovládání klíče zapotřebí vyšší proud, musí být tranzistory výstupní fáze také silnější (samozřejmě s vhodnou omezující frekvencí přenosu proudu).

Pro náš příklad je jako tranzistory výstupní fáze vhodný komplementární pár - BD139 (NPN) a BD140 (PNP). Mají mezní napětí kolektor-emitor 80 voltů, špičkový kolektorový proud 3A, mezní přenosovou frekvenci 250 MHz (důležité!) A minimální koeficient přenosu statického proudu 40.

Pro zvýšení proudového zisku je přidána další komplementární dvojice nízkoproudých tranzistorů KT315 a KT361 s maximálním zpětným napětím 20 voltů, minimální koeficient přenosu statického proudu 50 a mezní frekvence 250 MHz tak vysoká, jako výstupní tranzistory BD139 a BD140. .

V důsledku toho získáme dva páry tranzistorů zapojených podle Darlingtonova obvodu s celkovým minimálním součinitelem přenosu proudu 50 * 40 = 2000 as mezní frekvencí 250 MHz, což je teoreticky v limitu, spínací rychlost může dosáhnout několika nanosekund. Ale protože mluvíme o relativně dlouhých procesech nabíjení a vybíjení kapacit brány, bude tentokrát o řád vyšší.

Řídicí signál musí být dodáván do kombinované základny tranzistorů KT315 a KT361. Otvírací proudy základen NPN (horní) a PNP (spodní) tranzistory musí být odděleny.

Za tímto účelem lze do obvodu nainstalovat izolační odpory, ale řešení s instalací pomocné jednotky na KT315, rezistor a 1n4148 dioda se ukázalo jako mnohem účinnější pro tento konkrétní obvod.

Funkcí této jednotky je rychle aktivovat základnu horních tranzistorů nízkonapěťového stupně při aplikaci vyššího napětí na základnu této jednotky a právě tak rychle diodou vytáhnout základny na minus, když se na základně jednotky objeví signál nejnižší úrovně.

Aby bylo možné tento ovladač ovládat ze zdroje nízkého proudu s výstupním proudem řádově 10 mA, je v obvodu nainstalován nízkoproudový tranzistor KP501 s nízkým proudem a vysokorychlostní optočlen 6n137.

Když je řídicí proud přiváděn přes řetězec 2-3 optočlenů, výstupní bipolární tranzistor uvnitř prochází do vodivého stavu a na pinu 6 je otevřený kolektor, ke kterému je připojen rezistor, který táhne bránu nízkoproudového tranzistoru KP501 s nízkým proudem do kladné výkonové sběrnice optočlenu.

Když je tedy na vstup optočlenu přiváděn signál vysoké úrovně, bude na bráně řídicí jednotky pole KP501 signál nízké úrovně a bude se uzavírat, čímž poskytne možnost proudu protékat základnou horní jednotky podle schématu KT315 - řidič bude nabíjet bránu hlavní řídicí jednotky pole.

Pokud na vstupu optočlenu je signál nízké úrovně nebo není signál, pak na výstupu optočlenu bude signál vysoké úrovně, závěrka KP501 se nabije, její zásobní obvod se uzavře a základna horního obvodu podle obvodu KT315 bude natažena na nulu.

Výstupní fáze ovladače začne vybíjet bránu klíče, který řídí. Je důležité si uvědomit, že v tomto příkladu je napájecí napětí optočlenu omezeno na 5 voltů a hlavní fáze ovladače je napájena napětím 12 voltů.