Драйвер для полевого транзистора на биполярных транзисторах: Драйвер для полевых (MOSFET) транзисторов на дискретных компонентах (BJT) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Электротехника: Мощный полумостовой транзисторный драйвер

Мощный полумостовой транзисторный драйвер

Самостоятельное изготовление мощных драйверов какой либо индуктивной нагрузки связано с множеством трудностей. На момент написания данной статьи в продаже имеется множество готовых драйверов однако часто бывает что найти готовый для своих нужд не получается. Мощные электронные устройства, как правило, стоят гораздо дороже маломощных. Это, как правило, связано с большей стоимостью деталей для изготовления таких устройств однако стоимость их разработки тоже бывает не малой т.к. для избежания больших финансовых потерь, из за сгорающих деталей, требуется тщательный расчёт схемы. Большие токи протекающие в силовых цепях приводят к нагреву этих цепей что требует применения систем охлаждения которые тоже требуется рассчитывать причем это уже будет не только электротехнический расчёт но ещё и тепловой. Также большие токи силовых цепей создают большие электромагнитные помехи которые тоже следует учитывать при расчёте схемы и разводке платы.

В предыдущей статье (наипростейший драйвер на полевых транзисторах) имеется схема наипростейшего драйвера использовать которую не рекомендуется. В данной же рассмотрим немного улучшенную схему:

Рисунок 1 – Полумостовой транзисторный драйвер

Данный драйвер имеет два силовых полевых транзистора VT5 и VT6. Силовые транзисторы управляются эмиттерными повторителями на биполярных транзисторах VT1-VT4. Резисторы R3, R4 нудны для защиты транзисторов VT1-VT4 от больших токов возникающих при коммутации затворов полевых транзисторов на высокой частоте. R1, R2 -нужны для защиты баз транзисторов VT1-VT4 а также для защиты управляющего устройства которое управляет данным драйвером (напр. ардуины). Также данная схема имеет обратные диоды VD1, VD2 для защиты транзисторов от токов возникающих при размыкании индуктивной нагрузки. Для работы данной схемы нужны два источника питания соединенных последовательно суммарное напряжение которых не должно превышать максимального напряжения затворов транзисторов (обычно это около 20В).

Нагрузка подключается между выходом драйвера и точкой соединения источников питания. Силовые транзисторы VT5 и VT6 имеют разные типы каналов и комплементарны друг другу. Данные транзисторы должны подходить по току для той нагрузки которую они коммутируют. На рисунке 1 помимо схемы электрической принципиальной также имеется таблица управления драйвером. Если подать на вход inH высокое напряжение и при этом на вход inL низкое то оба силовых транзистора VT5 и VT6 будут закрыты и на выходе драйвера будет состояние с высоким импедансом т.е. тока в нагрузке не будет. Если подать высокое напряжение на оба входа то нижний транзистор VT6 будет открыт а верхний VT5 закрыт и ток из нижнего источника G2 пойдет через нагрузку (влево) и через этот открытый нижний транзистор. Если на оба входа inH и inL подать низкое напряжение то открыт будет верхний транзистор VT5 а нижний закрыт и ток пойдет из верхнего источника G1 через верхний транзистор и нагрузку (вправо). Если подать на вход inH низкое напряжение и при этом на вход inL высокое то открыты будут оба транзистора, ток при этом через нагрузку не пойдет но зато пойдет через от обоих источников через оба этих транзистора. Т.к. транзисторы в открытом состоянии имеют очень низкое сопротивление то ток будет большим что скорее всего приведет к перегоранию транзисторов или источника или ещё чего нибудь а возможно даже всего этого поэтому данную комбинацию надо полностью исключить. Это надо учитывать если планируется подключать данный драйвер к Ардуино.

Детали:
IRF540 http://got.by/32ho4s
IRF9540 http://got.by/32hogn
TIP41 http://got.by/32hoot
TIP42 http://got.by/32hotv
BYV34 http://got.by/32hpm2

КАРТА БЛОГА (содержание)

Следующее Предыдущее Главная страница

Подписаться на: Комментарии к сообщению (Atom)

Полевой транзистор в качестве ключа схема

Автор admin На чтение 15 мин Просмотров 3 Опубликовано 27 марта 2023 Обновлено 27 марта 2023

Содержание

1. Полевой транзистор в качестве ключа схема
2. Ключи на полевых транзисторах в схемах на микроконтроллере
3. Транзисторы работающие как реле в ключевом режиме
4. Биполярный транзистор или полевой
5. Управление полевым транзистором от микроконтроллера

Полевой транзистор в качестве ключа схема

Из-за того, что в открытом состоянии транзистор имеет очень малое сопротивление сток-исток, падение напряжения на нём мало. Именно поэтому имеет значение в какое «плечо» включать нагрузку. Например, для открытия полевого транзистора N-типа на затвор нужно подать положительное напряжение относительно истока. Рассмотрим случай, когда нагрузка включена в цепь истока (в нижнее плечо). Напряжение на истоке в таком случае будет равно:

Здесь R_отк. это сопротивление открытого транзистора. Так как данное сопротивление мало (десятки-сотни миллиом), если притянуть затвор к питанию, разница напряжений между затвором и истоком будет недостаточна для полного открытия транзистора даже при большом токе. Данное ограничение можно обойти используя разные источники для питания нагрузки и для управления затвором, но нужно чётко понимать как это работает.

Одна из особенностей подключения MOSFET транзистора к цифровым схемам — это необходимость подачи достаточного напряжения затвор-исток. В даташитах на транзистор пороговое напряжение затвор-исток (gate-source), при котором он начинает открываться называется gate threshold voltage (V_GS). для полного открытия таким транзисторам надо подать на затвор довольно большое напряжение. Обычно это около 10 вольт, а микроконтроллер чаще всего может выдать максимум 5В. Есть несколько вариантов решения данной проблемы:

• На биполярных транзисторах соорудить цепочку, подающую питание с высоковольтной цепи на затвор.
• Применить специальную микросхему-драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117. Надо только не забывать, что есть драйверы как верхнего так и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и коммутирующего транзистора. Для того, чтобы поддерживать N-канальный транзистор открытым в верхнем плече, ему на затвор нужно подать напряжение выше напряжения истока, а с учётом малого падения на самом транзисторе, получается что это выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Этим и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

Также возможно просто использовать транзистор с малым отпирающим напряжением (т.н. logic level транзисторы). Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Никогда не оставляйте затвор «болтаться» в воздухе — так как транзистор управляется «полем», на затворе могут наводиться помехи от окружающих электро-магнитных полей, поэтому желательно всегда притягивать его через большое сопротивление либо к питанию, либо к земле, в зависимости от схемы. Сказанное верно, даже если вы используете микроконтроллер для управления транзистором — это поможет избежать неопределённых состояний, когда управляющее устройство, например, перезагружается.

Наличие емкости на затворе создаёт бросок «зарядного» тока при открытии, поэтому для его ограничения рекомендуется ставить небольшой резистор в цепь затвора. Ограничив ток резистором вы также увеличите время открытия транзистора.

Для шунтирования импульса тока, образующегося при отключении индуктивной нагрузки, добавляют быстрый защитный диод (TVS-диод), включённый параллельно истоку-стоку. Если имеется однонаправленный супрессор используется обратное включение, хотя допустимо также использовать двунаправленные TVS-диоды. Также, если транзисторы работают в мостовой или полумостовой схеме на высокой частоте (индукционные нагреватели, импульсные источники питания и т.п.), то в цепь стока встречно включается диод Шоттки для блокирования паразитного диода. Паразитный диод имеет большое время запирания, что может привести к сквозным токам и выходу транзисторов из строя.

Если вы планируете использовать полевой транзистор в качестве быстрого высокочастотного ключа и\или для коммутации мощной или индуктивной нагрузки, необходимо использовать т.н. снабберные цепи — часть схемы, замыкающая токи переходных процессов на себя, уменьшая паразитный нагрев транзистора. Снаббер также защищает от самооткрывания транзистора при превышении скорости нарастания напряжения на выводах сток-исток.

Источник

Ключи на полевых транзисторах в схемах на микроконтроллере

Полевые транзисторы служат опорой современной микроэлектроники. Без них не было бы ни СБИС, ни ПЛИС, ни MK. Все современные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки построены на полевых транзисторах, и достойной альтернативы им пока не видно.

На выходах портов MK находятся каскады с полевыми транзисторами. Казалось бы, что подключить к ним ещё одного полевого «тёзку» — проще простого. Однако новичок-радиолюбитель впадает в шоковое состояние, узнав, что существуют десятки разновидностей полевых транзисторов с разной структурой проводимости, разной топологией изоляции затвора, разной технологией легирования канала, разными фирменными названиями и брэндами, а также разными условными графическими изображениями на электрических схемах.

К счастью, в цифровой, импульсной и преобразовательной технике, как правило, используются полевые МДП-транзисторы с изолированным затвором, имеющие n- или -проводимость канала. Это достаточно узкий класс электронных приборов, хорошо исследованный и легко поддающийся изучению.

Для прямого сопряжения с MK подойдут те полевые транзисторы, которые имеют низкое напряжение отсечки «затвор — исток» (параметр Gate Theshold Voltage в пределах 0.5…2.5 В). Технологические достижения последнего десятилетия сделали такие транзисторы малогабаритными и дешёвыми. Мощные полевые транзисторы обычно подключаются к MK через буферные каскады.

Если сравнивать полевые и биполярные транзисторы, то выводы «база — коллектор — эмиттер» (Base — Collector — Emitter) в первом приближении эквивалентны выводам «затвор — сток — исток» (Gate — Drain — Source). Соответственно, схемы ключевых каскадов у них будут очень похожими. Из отличий — полевые транзисторы управляются напряжением, а не током. Они имеют высокое входное и низкое выходное сопротивление, что улучшает экономичность. С другой стороны, большая ёмкость перехода «затвор — исток» 100…3000 пФ снижает быстродействие, а значительный технологический разброс параметров заставляет проектировать схемы с перестраховкой и с запасом «на всякий пожарный случай».

На Рис. 2.69, а…ж и Рис. 2.70, a…r приведены схемы ключевых каскадов соответственно с одним и двумя полевыми транзисторами. На Рис. 2.71, a…r представлены варианты совместного включения полевых и биполярных транзисторов.

Таблица 2.11. Параметры полевых транзисторов

В Табл. 2.11 приведены типовые параметры полевых транзисторов разной мощности. Транзисторы с я-каналом аналогичны транзисторам структуры п—р—п, а транзисторы с -каналом — транзисторам структуры р—п—р. Только вот стрелки на условном изображении полевых транзисторов имеют направление, прямо противоположное своим биполярным аналогам.

Рис. 2.69. Схемы подключения одного полевого транзистора к MK (начало):

а) классический инвертирующий ключ на л-канальном транзисторе VT1. Главным параметром при выборе транзистора является напряжение отсечки затвора, которое при рабочем токе нагрузки R_H не должно превышать напряжение питания MK. Резистор R3 (R1) сопротивлением 51…510 кОм ставят, чтобы транзистор VT1 был закрыт в следующих случаях: при рестарте MK, при срабатывании супервизора просадок питания, при пропадании напряжения +5 В, при переводе линии MK в Z-состояние. Резистор R3 ускоряет разряд ёмкости затвора. Резистор R2 защищает линию MK от наводок большой амплитуды через цепь затвора со стороны стока при коммутации мощных нагрузок. Он обязателен при высоких напряжениях в нагрузке и большом уровне помех. Резисторы R1, R3 допускается не ставить, если нагрузка не критична к случайным включениям. По большому счёту затвор полевого транзистора VT1 в данной схеме может «висеть в воздухе», поскольку его защищают от статического электричества внутренние диоды MK;

б) диоды VD1, VD2 ставят для защиты полевого транзистора VT1 от выбросов напряжения в индуктивной нагрузке и для снижения помех в цепи питания. Современные полевые транзисторы серии MOSFET имеют встроенные мощные диоды, аналогичные VD2. Резисторы R1, R2 можно не ставить при низких напряжениях и резистивной нагрузке;

в) гальванически изолированое включение/выключение транзистора VT1. На выходе MK генерируется ВЧ-сигнал, который выпрямляется и фильтруется элементами VD1…VD4, C3, R2. Стабилитрон VD5 защищает затвор транзистора VT1. Трансформатор T1 наматывается на кольце из феррита N30, обмотка I содержит 15, а обмотка II — 30 витков провода ПЭВ-0.2;

г) ключ на полевом -канальном транзисторе VT1 эквивалентен ключу на биполярном транзисторе р—п—р. При ВЫСОКОМ уровне на выходе МК транзистор VT1 закрыт, а при переводе в режим входа с Z-состоянием транзистор открывается из-за наличия резистора R1\ О

О Рис. 2.69. Схемы подключения одного полевого транзистора к MK (окончание):

д) предохранитель FU1 срабатывает при аварийном токе в нагрузке R_H;

е) часть схемы электронного дверного звонка. Защита транзистора VT1 производится варторами RU1, RU2n конденсатором C1. Индикатор прихода гостей — светодиод HL1\

ж) диод VD1 защищает линию МК от высокого напряжения при пробое транзистора VT1 и от наведенных помех при наличие мощной индуктивной нагрузки R_H.

а) последовательное включение n- и -канальных транзисторов VT1, VT2 для коммутации «высоковольтной» нагрузки R_H. Диод VD1 ускоряет разряд ёмкости затвора транзистора VT1\

б) параллельное включение двух полевых транзисторов для увеличения тока нагрузки;

в) DA1 — это специализированный драйвер (фирма International Rectifier), обслуживающий мощные полевые транзисторы VT1, VT2 (ток до 1.5 А). Диод VD1 повышает надёжность; О

О Рис. 2.70. Схемы подключения двух полевых транзисторов к MK (окончание):

г) преобразователь постоянного напряжения 12 В в переменное напряжение 220 В (DC/AC). Двухтактный каскад на транзисторах K77, VT2 управляется буферной логической микросхемой DD1. Сигналы с выходов МК должны быть противофазными, но с небольшой «бестоковой» паузой, равной 10% от длительности периода (для устранения сквозныхтоков и повышения КПД). Конденсатор С/ компенсирует реактивность обмотки трансформатора T1 и приближает форму выходного сигнала 50 Гц к синусоиде.

Рис. 2.71. Схемы подключения одного полевого и одного биполярного транзисторов к MK

а) буферный биполярный транзистор VT1 управляет мощным полевым транзистором VT2. Подбором резистора R4 можно уменьшить выбросы напряжения на стоке транзистора VT2, возникающие в момент переключения сигнала;

б) биполярный ключ на транзисторе VT1 (возможная замена KT503) ускоряет разряд ёмкости затвора мощного полевого транзистора VT2. Конденсатор C1 увеличивает крутизну фронта сигнала, поступающего с выхода MK. Резистор R1 обеспечивает открытое состояние транзистора VT1 и закрытое состояние транзистора VT2 при рестарте MK; О

О Рис. 2.71. Схемы подключения одного полевого и одного биполярного транзисторов к MK

в) резисторы R1, R2 одновременно не дают «висеть в воздухе» базе транзистора VT1 и затвору транзистора VT2npu рестарте MK;

г) маломощный биполярный транзистор VT1, как правило, дешевле полевого аналога, а полевой транзистор VT2 обеспечивает более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем биполярный аналог.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Источник

Транзисторы работающие как реле в ключевом режиме

Если нужно использовать транзистор в качестве «реле», то есть чтоб он или был полностью открыт, или полностью закрыт (не проводил ток совсем), лучше всего подключить его в конфигурации с общим эмиттером (если это биполярный транзистор) или с общим истоком, если используем полевой МОП-транзистор. В зависимости от того как требуется управлять нагрузкой и надо выбрать соответствующий транзистор:

• NPN (биполярный) или с каналом N-типа (MOSFET), если отрицательный кабель должен быть отключен, а положительный — подключен постоянно,
• PNP (биполярный) или с каналом P-типа (MOSFET), если положительный кабель должен быть отключен, а отрицательный подключен постоянно.

Все четыре варианта включения показаны на схемах ниже:

Чтобы включить такой транзистор, на его базу или затвор должно подаваться напряжение:

• выше, чем на эмиттер или исток (для транзисторов NPN или с каналом N)
• ниже, чем на эмиттер или исток (для транзисторов PNP или с каналом P).

Напряжение может поступать от микроконтроллера, оптрона или другой схемы управления, например компаратора. Вот как это делается на практике.

В случае биполярных транзисторов надо установить соответствующий высокий базовый ток. Только тогда транзистор может насыщаться и нормально функционировать как реле. А двухпозиционное транзисторное управление ограничит потери рассеиваемой мощности.

Если нужно использовать MOSFET, значение этого управляющего напряжения должно превышать пороговое напряжение UGSth транзистора в несколько раз. Затвор полевого МОП-транзистора не потребляет ток, когда он полностью открыт. Для перезарядки пропускной способности затвора требуется протекание тока. Также обратите внимание на максимальное напряжение затвор-исток, которое обычно составляет 12 — 20 В — подробности в даташите для данного транзистора. Превышение этого значения может привести к выходу из строя радиоэлемента.

Транзистор выключается путем приведения его напряжения база-эмиттер (или затвор-исток) к нулю. Самый простой способ сделать это — подключить управляющий вход к линии, к которой подключен эмиттер (или исток). Остерегайтесь PNP или P-канальных транзисторов — если схема управления запитана от напряжения ниже чем транзистор, его нельзя будет выключить. Тут необходимо использовать дополнительную схему управления или брать транзистор типа NPN (или с каналом N).

Резисторы R1 в каждом из решений отключают транзистор, когда управляющий сигнал не подан. Его сопротивление не критично, обычно принимают в пределах 10 — 100 кОм. Резисторы R2 ограничивают ток, протекающий через базы биполярных транзисторов, и их сопротивление можно рассчитать по формуле:

R2 = ((USTER — UBE) · bMIN) / (Icmax · k)

• Icmax — максимальный ток, который может потреблять нагрузка.
• bMIN — минимальное значение коэффициента усиления по току данного транзистора.
• USTER — базовое управляющее напряжение от цепи управления.
• UBE — напряжение в открытом состоянии база-эмиттер (около 0,7 В для обычных биполярных транзисторов, около 1,5 В для транзисторов Дарлингтона).
• k — коэффициент ограничения, определяющий степень насыщения транзистора. Предполагается, что должен быть 2 и более.

Резисторы R3 играют аналогичную роль — ограничивают ток затвора. Однако их значение не так критично, потому что они ограничивают ток только при переключении транзистора. Обычно можно использовать тоже 10 — 100 Ом.

Биполярный транзистор или полевой

Когда следует выбирать биполярный транзистор, а когда — полевой МОП-транзистор? В подавляющем большинстве устройств MOSFET победит — у него низкие потери мощности. Биполярный же транзистор стоит рассмотреть при низком управляющем напряжении (например, 1,8 В).

В схемах с биполярными транзисторами резисторы R1 подключались непосредственно рядом с управляющим выходом, а в случае полевых МОП-транзисторов — между затвором и истоком. В связи с этим они не принимают базовый ток биполярных транзисторов, необходимый для их надлежащего насыщения. С другой стороны, в случае полевых МОП-транзисторов резисторы R1 не оказывают такого большого влияния на их работу, потому что сопротивления R1 и R3 существенно различаются, R1 больше R3.

Далее приведены 4 примера управления Arduino нагрузкой, потребляющей ток до 0,5 А. Все питаются от 5 В.

Если данная нагрузка включает в себя катушку или двигатель, соответствующий защитный диод должен быть обязательно подключен параллельно к ней. Это защитит транзистор от повреждения во время его выключения при возникновении перенапряжения на индуктивности.

Управление полевым транзистором от микроконтроллера

При управлении полевыми МОП-транзисторами непосредственно с выхода микроконтроллера следует помнить о нескольких вещах: пороговое напряжение транзистора UGSth, входная емкость транзистора, уровень напряжения, если стоит P-канальный.

Резистор R2 (схема выше) удерживает транзистор закрытым при выключении микроконтроллера. Его сопротивление не критично, обычно его принимают в пределах 10 кОм — 100 кОм. С другой стороны, резистор R1 снижает ток потребляемый с выхода микроконтроллера, при изменении логического состояния. Точное значение определить сложно, поэтому оно может быть в диапазоне от 10 Ом до 100 Ом. Схема для MOSFET-P будет работать только тогда, когда напряжение питания микроконтроллера и схемы, управляемой транзистором, одинаковы.

Для полного открытия полевого МОП-транзистора требуется напряжение затвор-исток, в 2 — 3 раза превышающее пороговое напряжение. Если производитель указывает, что например у BUZ11, пороговое напряжение UGSth не более 4 В, то полное открытие произойдет при UGS = 8 — 12 В. Так что управление им с микроконтроллера на 5 В точно будет некорректным. Понадобится использовать транзистор с более низким пороговым напряжением, например IRLML0030, где максимальное UGSth = 2,3 В.

Входная емкость полевого МОП-транзистора составляет от нескольких сотен пикофарад до нескольких нанофарад. Выход микроконтроллера может проводить ток в несколько десятков миллиампер. Это означает, что время перезарядки затвора значительно. Например, току 20 мА требуется 1 мкс, чтобы перезарядить емкость 4 нФ на 5 В.

Ещё одна проблема возникнет только с транзисторами с каналом P-типа. Для их выключения необходимо довести напряжение затвор-исток до нуля, что предполагает уравнивание потенциала затвора с потенциалом истока. Следовательно, в такой схеме транзисторный исток может быть подключен к тому же напряжению, от которого запитан микроконтроллер, то есть 5 В. Управление транзистором (отключение) будет некорректным, если напряжение затвор-исток слишком сильно отличается от нуля.

Так что если: транзистор с высоким пороговым напряжением UGSth должен быть активирован, напряжение питания микроконтроллера очень низкое (например 1,8 В), сигнал ШИМ имеет высокую частоту, или транзистор с каналом P подключен к гораздо более высокому напряжение (например, 24 В), тогда необходимо использовать драйвер MOSFET. На рынке есть множество таких типов микросхем. Они обеспечат соответствующую скорость переключения и регулируют уровни напряжения. Пример — TC4426. Он работает с напряжением до 18 В и хорошо поддерживает выходы микроконтроллеров даже от 3,3 В.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый — фотографии процесса и получившийся результат.

Обзор китайского устройства для электролиза воды — фото, видео, описание работы.

Микрофоны MEMS — новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.

Источник

Биполярные транзисторы | Avalanche, Darlington, BJT и драйвер затвора

Годы разработки, собственной упаковки и инноваций в процессах расширяют наше лидерство в биполярной обработке и разработке в создании быстропереключаемых транзисторов со сверхнизким насыщением до 900 В.

За счет оптимизации процессов для обеспечения минимального напряжения насыщения, уменьшения площади кристалла и улучшения характеристик переключения (таким образом, уменьшая рассеиваемую мощность) наш широкий ассортимент биполярных транзисторов позволяет создавать компактные корпуса для поверхностного монтажа, отвечающие требованиям многих целевых приложений, в том числе с требованиями AEC-Q101.

Присущая устойчивость к электростатическому разряду и очень низкое удельное сопротивление в открытом состоянии также делают эти биполярные транзисторы подходящими в качестве экономичной альтернативы технологии MOSFET в широком диапазоне топологий схем.

---

• Биполярные транзисторы Брошюра

 

• Лавинные транзисторы

• Транзисторы драйвера затвора

• Транзисторы предварительного смещения

• Устройства специального назначения

  • Контроллер активного ИЛИ
  • Линейные регуляторы высокого напряжения
  • Светодиодные драйверы
  • Драйвер реле
  • Синхронный контроллер
  • Контроллер идеальных диодов

• Транзистор (BJT) Основная таблица

  • Транзисторы < 30 В
  • Транзисторы от 30 В до 59 В
  • Транзисторы от 60 до 100 В
  • Транзисторы > 100 В
  • Транзисторы Дарлингтона
  • Подходящие пары

Bi-Polar MOSFET Transistor Driver UPc Interfacing

by Lewis Loflin

Выходное напряжение большинства цифровых схем и микропроцессоров составляет всего пять вольт, максимум несколько миллиампер. Большинству электрических и электронных устройств требуются напряжения и токи, которые разрушат цифровые схемы, поэтому мы должны полагаться на то, что я в широком смысле назову схемами драйверов. Выше показан цифровой выход, управляющий типичными маломощными светоизлучающими диодами.

На этой странице мы рассмотрим схемы управления транзисторами, использующие как биполярные транзисторы, так и силовые МОП-транзисторы, и будем использовать их в качестве электрических переключателей. Также обратите внимание на концепцию приемника/источника.

Когда «переключатель» подает напряжение (на «горячей» стороне), например, домашний выключатель света, мы говорим, что переключатель «вырабатывает» напряжение. Если мы поместим переключатель на нейтральную сторону нагрузки, мы говорим, что «погружаем» напряжение. Во всех приведенных ниже примерах предполагается наличие отрицательного общего общего.

Выше показана наиболее распространенная схема управления транзисторами.

Он состоит из биполярного транзистора NPN, управляющего мощным светодиодом, подключенным к 12-вольтовой батарее. У нас есть минусовая земля аккумулятора, привязанная к цифровой земле. Обратите внимание, что цифровой «ВЫСОКИЙ» соответствует 5 вольт, а цифровой «НИЗКИЙ» — ноль вольт.

«ВЫСОКИЙ» переключается на 5 вольт внутри «чипа» микроконтроллера, а «НИЗКИЙ» переключается на землю внутри «чипа». Другое цифровое состояние известно как плавающее, которое, как следует из названия, не привязано ни к чему.

В этом примере цифровое «HIGH» на входе «источает» ток в базе/эмиттере транзистора Q1 (ограниченный резистором R1), что вызывает больший ток в цепи коллектор/эмиттер и через светодиод-резистор.

Если Q1 имеет коэффициент усиления 50 и ток базы через R1 равен 5 мА, то ток коллектора будет 250 мА.

В данном случае это всего 100 мА, ограниченное светодиодом. Во многих из этих транзисторных схем R1 колеблется от 1000 до 2200 Ом на 5 вольт.

В этом примере мы используем транзистор Дарлингтона NPN. Они имеют очень высокий коэффициент усиления и требуют небольшого базового тока. На самом деле это два транзистора с общими коллекторами и эмиттерами одного, подключенными к базе другого. Если бы коэффициент усиления каждого транзистора был равен 100, то общий коэффициент усиления составил бы 100 х 100 = 10 000.

Здесь мы бы сказали, что транзистор «поглощает» ток. В случае использования TIP120 R2 должно быть 1000 Ом.

В этом примере мы используем PNP Darlington. (TIP125) Когда Q2 включается, ток течет через Rc, включая Q2. Здесь Q2 будет «источником» нагрузки. В случае использования 12-вольтовых Rc и Rb должно быть 2200 Ом.

Внутренние схемы двух вышеуказанных Дарлингтонов имеют противоположную электрическую полярность. Диоды служат для защиты транзисторов от перенапряжений, возникающих при переключении магнитных нагрузок.

Включение МОП-транзистора

Вот базовый драйвер, использующий N-канальный МОП-транзистор. В отличие от биполярных транзисторов, МОП-транзисторы работают от напряжения, а не от тока. Электрический заряд (напряжение) на затворе (G) относительно источника (S) включит устройство.

Единственной целью Rg (10K) является сброс любого оставшегося заряда на клемме затвора, чтобы закрыть транзистор. В этом случае мы «утопим» груз.

В этом примере мы используем силовой МОП-транзистор с P-каналом. Клемма источника (S) подключена к плюсу источника питания, и пока Q1 выключен (нет 5 вольт), у нас есть 12 вольт на коллекторе (C) Q1.

При подаче 5 вольт Q1 включается, сбрасывая напряжение коллектора до нуля. Q2 включится и «подключит» нагрузку. Rg должно быть 10000 Ом.

Летом мы рассмотрели несколько схем драйверов биполярных транзисторов и полевых МОП-транзисторов. Все они имеют недостаток в том, что они должны быть электрически подключены к низковольтным цифровым схемам. С помощью оптоизоляторов мы можем при желании полностью отделить это соединение высоковольтных источников питания от низковольтных цифровых цепей.

На самом деле мы можем даже изменить полярность источников питания более высокого напряжения без учета общего отрицательного заземления цифровой схемы.

См. Часть 2: Драйверы оптоизолированных транзисторов для микроконтроллеров.

• Быстрая навигация по этому сайту:
• Базовое обучение электронике и проекты
• Основные проекты твердотельных компонентов
• Проекты микроконтроллеров Arduino
• Электроника Raspberry Pi, программирование

• ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем
• Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125
• Управление транзисторами Дарлингтона 2N3055-MJ2955
• Общие сведения о биполярных транзисторных переключателях
• Учебное пособие по переключению мощных N-канальных МОП-транзисторов
• Учебное пособие по силовым P-канальным переключателям MOSFET
• H-мост управления двигателем с мощными МОП-транзисторами
• Управление высоковольтным двигателем H-Bridge на базе IR2110, управляемое Arduino
• Управление высоковольтным мостом постоянного тока на базе IGBT
• Дополнительные примеры схем H-моста MOSFET
• Сборка высокомощного транзисторного управления двигателем H-Bridge

• Связанные:
• Учебное пособие по переключению мощных N-канальных МОП-транзисторов
• Учебное пособие по силовым P-канальным переключателям MOSFET
• Испытание силовых МОП-транзисторов, наблюдения
• Проблемы с параллельным подключением МОП-транзисторов
• Базовые схемы тестирования транзисторов MOSFET
• Цепи переключения высоковольтных МОП-транзисторов
• Почему ваши MOSFET-транзисторы становятся горячими YouTube
• Проблемы с параллельным подключением МОП-транзисторов YouTube
• Простые схемы для тестирования MOSFET-транзисторов YouTube

• Основные симисторы и SCR
• Цепи постоянного тока с LM334
• LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами
• LM317 Цепи источника постоянного тока
• TA8050P H-образный мост управления двигателем
• Все транзисторы NPN H-Bridge Control Motor Control
• Основные симисторы и SCR
• Учебное пособие по теории компараторов

Веб-сайт Copyright Lewis Loflin, Все права защищены.