Pilote de transistor à effet de champ à composants discrets

C'est une chose quand pour le contrôle à grande vitesse d'un transistor à effet de champ puissant avec une grille lourde, il y a pilote prêt à l'emploi sous la forme d'une puce spécialisée comme UCC37322, et tout à fait différent quand il n'y a pas un tel pilote, et le schéma de contrôle de la clé d'alimentation doit être implémenté ici et maintenant.

Dans de tels cas, il est souvent nécessaire de recourir à l'aide de composants électroniques discrets qui sont disponibles, et déjà à partir d'eux pour assembler le pilote d'obturateur. Il semble que le cas ne soit pas délicat, cependant, afin d'obtenir des paramètres temporels adéquats pour commuter le transistor à effet de champ, tout doit être fait efficacement et fonctionner correctement.

Une idée très intéressante, concise et de haute qualité dans le but de résoudre un problème similaire a été proposée en 2009 par Sergey BSVi dans son blog «Embedder Page».

Le circuit a été testé avec succès par l'auteur dans le demi-pont à des fréquences allant jusqu'à 300 kHz. En particulier, à une fréquence de 200 kHz, avec une capacité de charge de 10 nF, il a été possible d'obtenir des fronts d'une durée ne dépassant pas 100 ns. Examinons le côté théorique de cette solution et essayons de comprendre en détail comment ce schéma fonctionne.

Les principaux courants de charge et de décharge de la porte lors du déverrouillage et du verrouillage de la clé principale traversent les transistors bipolaires de l'étage de sortie du conducteur. Ces transistors doivent résister au courant de commande de grille de crête et leur tension collecteur-émetteur maximale (selon la fiche technique) doit être supérieure à la tension d'alimentation du pilote. En règle générale, 12 volts est suffisant pour contrôler l'obturateur de champ. Quant au courant de crête, nous supposons qu'il ne dépasse pas 3A.

Si un courant plus élevé est nécessaire pour contrôler la clé, les transistors de l'étage de sortie doivent également être plus puissants (bien sûr, avec une fréquence limite de transfert de courant appropriée).

Pour notre exemple, une paire complémentaire - BD139 (NPN) et BD140 (PNP) convient comme transistors de l'étage de sortie. Ils ont une tension limite collecteur-émetteur de 80 volts, un courant de collecteur de pointe de 3A, une fréquence de transfert de courant de coupure de 250 MHz (important!), Et un coefficient de transfert de courant statique minimum de 40.

Pour augmenter le gain de courant, une paire complémentaire complémentaire de transistors à faible courant KT315 et KT361 avec une tension inverse maximale de 20 volts, un coefficient de transfert de courant statique minimum de 50 et une fréquence de coupure de 250 MHz est ajoutée aussi haut que les transistors de sortie BD139 et BD140 .

En conséquence, nous obtenons deux paires de transistors connectés selon le circuit de Darlington avec un coefficient de transfert de courant minimum total de 50 * 40 = 2000 et avec une fréquence de coupure de 250 MHz, c'est-à-dire théoriquement dans la limite, la vitesse de commutation peut atteindre plusieurs nanosecondes. Mais comme nous parlons de processus relativement longs de charge et de décharge de la capacité de grille, cette fois sera d'un ordre de grandeur supérieur.

Le signal de commande doit être fourni à la base combinée des transistors KT315 et KT361. Les courants d'ouverture des bases des transistors NPN (supérieur) et PNP (inférieur) doivent être séparés.

À cette fin, des résistances d'isolement pourraient être installées dans le circuit, mais la solution avec l'installation d'une unité auxiliaire sur le KT315, la résistance et la diode 1n4148 s'est avérée beaucoup plus efficace pour ce circuit particulier.

La fonction de cette unité est d'activer rapidement la base des transistors supérieurs de la cascade à faible courant lors de l'application d'une tension plus élevée à la base de cette unité, et tout aussi rapidement à travers la diode pour tirer les bases à moins lorsqu'un signal de bas niveau apparaît sur la base de l'unité.

Afin de pouvoir contrôler ce pilote à partir d'une source de signal à faible courant avec un courant de sortie de l'ordre de 10 mA, un transistor à effet de champ à faible courant KP501 et un optocoupleur à grande vitesse 6n137 sont installés dans le circuit.

Lorsqu'un courant de commande est appliqué à travers une chaîne de 2-3 optocoupleurs, le transistor bipolaire de sortie à l'intérieur de celui-ci passe dans un état conducteur, et à la borne 6 il y a un collecteur ouvert auquel une résistance est connectée, qui tire la grille du transistor à effet de champ à faible courant KP501 vers le bus de puissance positive de l'optocoupleur.

Ainsi, lorsqu'un signal de haut niveau est fourni à l'entrée de l'optocoupleur, un signal de bas niveau sera sur la porte du contrôleur de terrain KP501, et il se fermera, offrant ainsi la possibilité pour le courant de traverser la base du supérieur selon le schéma KT315 - le conducteur chargera la porte du contrôleur de terrain principal.

Si à l'entrée de l'optocoupleur il y a un signal de bas niveau ou qu'il n'y a pas de signal, alors à la sortie de l'optocoupleur il y aura un signal de haut niveau, l'obturateur KP501 se chargera, son circuit de stockage se fermera et la base du circuit supérieur selon le circuit KT315 sera tirée à zéro.

L'étage de sortie du pilote commencera à décharger la porte de la clé qu'il contrôle. Il est important de noter que dans cet exemple la tension d'alimentation de l'optocoupleur est limitée à 5 volts, et l'étage principal du pilote est alimenté par une tension de 12 volts.