Драйвер для транзистора: Современные высоковольтные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов

Содержание

Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем — radiohlam.ru

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.

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:

R₁=2,2 кОм, R₂=100 Ом, R₃=1,5 кОм, R₄=47 Ом
D₁ — диод 1N4148 (стеклянный бочонок)
T₁, T₂, T₃ — транзисторы KST2222A (SOT-23, маркировка 1P)
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 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, H-мост или что-то ещё, а уже в эту плату останется только вертикально воткнуть в нужных местах платы драйверов.

Скачать разводку драйвера (DipTrace 2.3)

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.

Изолированные драйверы затворов транзисторов

Si82xx предназначены для гальванического разделения управляющей и силовой подсистем в схемах управления отпиранием и запиранием силовых транзисторов.

Для управления нагрузками с минимальными задержками!

Высокая надежность по выгодной цене.

Сертифицированы для автомобильной промышленности.

Серия Si822x/3x – 1-/2-канальные драйверы для создания источников питания:

версии с управлением двумя логическими уровнями либо ШИМ,
выходные токи 0,5 А, 2,5 А и 4 А,
нормированы на напряжения развязки 2,5 кВ и 5 кВ,
время распространения сигнала не более 50 нс,
расхождение во времени распространения сигнала между каналами и разными экземплярами не более 5 нс,
интервалы “мертвого времени” задаются внешними резисторами,
стойкость к синфазным помехам до 60 кВ/мкс либо до 200 кВ/мкс (в улучшенных версиях),
встроенная защита от наложения сигналов,
пример артикула: SI8233BB-D-IS.

Si826x – универсальные малопотребляющие 1-канальные драйверы на посадочное место драйверов с опторазвязкой:

выходные токи 0,6 А и 4 А,
не требуют изменения топологии печатной платы,
напряжение питания до 30 В,
защита от защелкивания при напряжениях питания/управления 5, 8 и 12 В,
время распространения сигнала не более 60 нс,
стойкость к синфазным помехам до 35 кВ/мкс,
срок службы до 60 лет.

Si828x – драйверы IGBT-транзисторов для задач управления приводами:

выходные токи 0,6 и 4 А,
версии со встроенным контроллером DC/DC и аналоговыми каналами,
время распространения сигнала не более 50 нс,
расхождение во времени распространения сигнала между каналами и разными экземплярами не более 5 нс,
стойкость к синфазным помехам до 35 кВ/мкс,

полностью интегрированная схема подавления эффекта Миллера,
защита от перегрузки по напряжению насыщения с “мягким выключением”,
защита от защелкивания при падении напряжения питания/управления.

Обзор способов применения микросхем Si82xx представлен в статье “CMOS Isolated Gate Drivers (ISOdrivers) Enhance Power Delivery Systems”

Также предлагаем ознакомиться с видеоинструкцией, показывающей способ организации питания при управлении верхними ключами в полумостовой и мостовой схеме:

Производители

Статьи

Изолированный драйвер затвора SiC МОП-транзисторов компании Cree

Транзисторы с изолированным затвором, выполненные на основе такого полупроводникового материала с широкой запрещенной зоной, как карбид кремния (SiC), позволяют реализовывать широкий спектр преобразователей большой мощности для самых разных сфер индустрии.

Эти транзисторы отличаются малыми потерями проводимости, низкими коммутационными потерями и могут работать на высоких частотах преобразования от высоковольтных шин постоянного напряжения. Однако чтобы реализовать уникальные возможности этих транзисторов, требуется соответствующее управление. В статье описывается практическая реализация изолированного драйвера затвора, подходящего для тестирования и оценки применения карбид кремниевых (SiC) МОП транзисторов в самых различных конечных приложениях.

Уже много лет компания Cree занимает ведущие позиции на рынке не только светодиодов, с которых она начала свой бизнесв 1987 году, но и силовых полупроводниковых приборов. Компания первая в мире выпустила в 1991 году коммерческие SiC-пластины, начиная с двухдюймовых и заканчивая 200-мм пластинами, обеспечивая самые надежные и высококачественные материалы в отрасли для создания устройств SiC и GaN. Выделение производства силовых и радиочастотных приборов на основе карбида кремния (SiC) в отдельную компанию Wolfspeed, A Cree Company (Wolfspeed), входящую в структуру Cree Inc.

, дало новый импульс в этом направлении — в 2014 году Cree был представлен первый в отрасли полумостовой SiC-модуль на рабочее напряжение 1700 В, обеспечивающий высокую скорость переключения, что существенно уменьшает габариты индуктивных элементов и емкость конденсаторов фильтров. Достигнутая при этом энергоэффективность силовых SiC МОП-транзисторов компании достаточна для современных инверторов для солнечной энергетики, зарядных устройств и тяговых преобразователей электромобилей, а также промышленных, серверных и телекоммуникационных источников питания, то есть везде, где требуется киловатты энергии в малых габаритах при высоких температурах и гарантированной длительной эксплуатационной надежности.

Основа технической политики компании — высокое качество и универсальность предлагаемых ею решений. Рассматриваемое в рамках настоящей статьи решение изолированного драйвера (оригинал доступен по ссылке [1]), подходящего для тестирования и оценки применения SiC МОП-транзисторов в самых различных приложениях, также отличается универсальностью и заменяет собой предыдущие версии аналогичных драйверов, являясь их значительно усовершенствованной версией. Улучшения, в частности, заключаются в следующем:

Печатная плата была расширена, так что теперь можно использовать DC/DC-преобразователи мощностью 2 и 1 Вт. Это позволяет управлять как более мощными, так и менее мощными SiC МОП-транзисторами.
Расстояния для токов утечки и воздушный зазор, обеспечивающий устойчивость к пробою, значительно увеличены.
Для оптоизолятора добавлен отдельный стабилизатор напряжения. Это позволяет упростить обход преобразователей постоянного тока, когда требуется неизолированный вариант применения драйвера.
Схема выходных резисторов была модифици- рована дополнительным диодом для раздельной оптимизации переходных процессов при включении и выключении силового SiC МОП-транзистора.

Новая схема для улучшенного, с повышенной гибкостью драйвера затвора для исследования поведения SiC МОП-транзисторов в разных приложениях показана на рис. 1.

Схема состоит из двух изолированных преобразователей постоянного тока (X2 и X3), оптоизолятора (U1) и интегральной схемы драйвера затвора (U2). В качестве контроллера драйвера затвора использована интегральная схема драйвера IXDN609SI [2] (8-Pin Power SOIC) Clare Inc. (дочерней компании IXYS), которая может обеспечить выходное напряжение 4,5–35 В и втекающий/вытекающий ток до 9 А при типовом выходном сопротивлении 0,8 Ом. Оптоизолятор ACPL-4800-300E [3] компании Avago (дочерняя компания Broadcom Limited) с логическим выходом обладает высокой синфазной помехоустойчивостью вплоть до dv/dt = 30 кВ/мкс и может работать в пределах напряжения 4,5–20 В. Для фильтрации входного напряжения в схеме предусмотрен конденсатор (C4), который используется как опционный и может с тем или иным номиналом быть установлен при необходимости и по желанию проектировщика.

Питание обеспечивается изолированными DC/DC-преобразователями. При этом один преобразователь используется для формирования положительного смещения, а другой — для отрицательного. Оба DC/DC-преобразователя, X2 и X3, выбраны из хорошо зарекомендовавшей себя серии 1-Вт нестабилизированных изолированных DC/DC-преобразователей серии RP [4] или серии 2 Вт нестабилизированных изолированных DC/DC-преобразователей RxxP2xx [5]. Оба типа от компании RECOM [1] и имеют основную изоляцию с электрической прочностью 5,2 кВ/1 с в компактном корпусе SIP7. Кроме того, эти DC/DC-преобразователи имеют очень низкую емкость изоляции, что уменьшает ток утечки по высокой частоте. Гибкость схемы предлагаемого драйвера в зависимости от конечного приложения позволяет без проблем использовать любой вариант. В этой конкретной конфигурации, приведенной на рис. 1, DC/DC-преобразователь X2 представляет собой преобразователь «12 в 5 В», а X3 — преобразователь «12 в ±12 В». Как пока- зано на схеме, выходы преобразователей соедине- ны последовательно, а общее соединение связано с истоком силового SiC МОП-транзистора (контакт SOURCE). Следовательно, напряжение шины VCC определяет положительное напряжение импульса затвора, а шина отрицательного напряжения – VEE — отрицательное напряжение импульса затвора. Эта шина также используется в качестве опорного заземления и для оптоизолятора (U1) и интегральной схемы драйвера затвора (U2). Поскольку рекомендованное максимальное рабочее напряжение оптоизолятора ACPL-4800-300E согласно [2] составляет 20 В, что может быть ниже, чем сумма напряжений между шинами VCC и – VEE, то для ограничения напряжения оптоизолятора на уровне 17,3 В в схему добавлен параметрический стабилизатор на стабилитроне D1 и эмиттерный повторитель на транзисторе Q1. Если для эмиттерного повторителя потребуется дополнительное демпфирование, то в схеме для Q1 предусмотрен последовательно включенный базовый резистор R16. По умолчанию здесь стоит нулевая перемычка, поскольку в большинстве случаев на практике резистор с нулевым сопротивлением здесь работает нормально. Резисторы R2, R4, R5, R9–R15 и диод D2 могут быть установлены для обеспечения оптималь- ных характеристик включения и выключения. По умолчанию резисторы установлены только на позиции R2, R4 и R5 (используются рези- сторы с номинальным сопротивлением 20 Ом, рассчитанные на мощность 0,3 Вт). Чтобы минимизировать паразитную индуктивность ли- ний связи, конденсаторы C8 и C10 расположены предельно близко к выходному выводу истока (контакт SOURCE) и непосредственно к драйверу затвора (контакт GATE) внешнего силового SiC МОП-транзистора. Это необходимо для того, чтобы обеспечить самую минимальную линию подключения между выходной клеммой для подсоединения истока данного транзистора и шиной отрицательного напряжения – VEE.

Работа драйвера затвора заключается в следующем. Импульс напряжения амплитудой в пределах от +10 до +12 В, приложенный к оптрону (между контактами INPUT HIGH и INPUT LOW), приводит к тому, что на выходе управления затвором внешнего силового SiC МОП-транзистора (контакт GATE) устанавливается высокий уровень напряжения. Поскольку одна из целей этой схемы — универсальность и обеспечение максимальной гибкости, то для его формирования использованы нестабилизированные DC/DC- преобразователи. Таким образом, необходимые для управления затвором положительные и отрицательные уровни выходного импульса драйвера можно устанавливать относительно «земли». Положительный уровень напряжения на затворе регулируется изменением напряжения между контактами VCC HIGH и VCC HIGH RTN, а уровень напряжения отрицательного импульса регулируется изменением напряже- ния между контактами VCC LOW и VCC LOW RTN. Процедура заключается в наблюдении за выходом платы драйвера затвора с помощью осциллографа и настройке входных напряжений VCC HIGH и VCC LOW до тех пор, пока импульс управления затвора не будет установлен на желаемые значения. Во время регулировки необходимо соблюдать осторожность, поскольку следует быть уверенным, что напряжение между шинами VCC и –VEE не превышает максимальные значения рабочего напряжения микросхемы драйвера U2, которое согласно [2] равно 35 В.

Гибкость предложенного решения позво- ляет вносить в него изменения, например для изменения схемы, чтобы реализовать подключение шин VCC и –VEE напрямую к внешним источникам питания, а изолированные DC/DC-преобразователи удалить. Удаление преобразователей выполняется путем их замены. Такая модифицированная схема показана на рис. 2. Здесь модули DC/DC-преобразователей X2 и X3 были удалены и заменены перемычками, выделенными толстыми линиями синего цвета.

Также обратите внимание, что предлагаемое решение драйвера затвора можно сконфигурировать на исключение отрицательного смещения затвора. Для этого необходимо просто исключить DC/DC-преобразователь, формирующий отрицательное смещение затвора, как показано на рис. 3, заменив его перемычкой. Здесь модуль DC/DC-преобразователя X3 удален и заменен перемычкой, также выделенной толстыми линиями синего цвета.

Перечень элементов для предлагаемого компанией Cree изолированного драйвера затвора силового SiC МОП-транзистора приведен в таблице. Обратите внимание, что это не догма, здесь могут использоваться и другие варианты DC/DC-преобразователей от компании RECOM. В перечне указаны номинальные значения и тип для элементов C4, D2 и R9–R15, поскольку их выбор и номиналы зависят от тех или иных требований конкретного приложения и, в зависимости от последнего, выбираются проектировщиком.

На рис. 4 приведена фото общего вида представление рассмотренного в рамках статьи драйвера, вариант которого поставляется компанией Wolfspeed под каталожным номером CRD-001 [6], а на рис. 5 приведены чертежи печатной платы, габариты которой составляют всего лишь 37,6×33,5×19,6 мм. Увеличение воздушного зазора достигает- ся с помощью канавки на печатной плате. Часть компонентов это, элементы C4, D2 и R9-R15 изначально не установлены, так как они предназначены для достижения необхо- димой гибкости при конфигурировании вы- ходной схемы драйвера под конкретный ис- следуемый силовой SiC МОП-транзистор.

CRD 0001. Изолированный драйвер затвора SiC МОП транзисторов, основные технические характеристики:

Электрическая прочность изоляции — 1700 В
Выход — шесть контактов (штыревой разъем)
Пиковый выходной ток — 9 А
Число каналов управления — 1
Максимально допустимая скорость нараста- ния синфазной помехи dv/dt — до 30 кВ/мкс
Габариты платы: 33,5×37,6 мм
Доступен полный комплект конструктор- ской документации.

Таблица. Перечень элементов для изолированного драйвера затвора силового SiC МОП транзистора

№ п/п	Кол-во	Поз.	Тип/номинальноезначение	Рекомендованныйпроизводитель	Номер длязаказа по каталогу производителя
1	3	C1, C2, C3	Керамический многослойный конденсатор X5R 0603 1 мкФ, 25 В	AVX	06033D105MAT2A
2	1	C4	Керамический многослойный конденсатор 0805 устанавливается по необходимости
3	2	C5, C6	Керамический многослойный конденсатор X7R 0805 100 нФ, 50 В	Kemet	C0805C104K5RACTU
4	1	C7	Керамический многослойный конденсатор X5R 1206 4,7 мкФ, 50 В	Kemet	C1206C475K5PACTU
5	1	C8	Керамический многослойный конденсатор 10 нФ 50 В, NP0 1210	Kemet	C1210C103J5GACTU
6	1	C9	Керамический многослойный конденсатор 100 нФ 50В, X7R 1206	Kemet	C1206C104K5RACTU
7	1	C10	Керамический многослойный конденсатор 10 мкФ, 16В X5R 1210	Kemet	C1210C106K4PACTU
8	1	D1	Стабилитрон MMSZ5248B7-F 18 В, 500 мВт, SOD123	Diodes Inc.	MMSZ5248B-7-F
9	1	D2	Диод, SOD-123AC устанавливается по необходимости
10	2	JP1, JP2	Трехконтактный, обрезан по длине	Sullins Connector Solutions	PBC36SAAN
11	1	J2	Шестиконтактный, обрезан по длине	Sullins Connector Solutions	PBC36SAAN
12	1	Q1	Транзистор DXT2222A	Diodes Inc.	DXT2222A-13
13	1	R1	Резистор 10 кОм, 1/8 Вт, 5% 0805	Vishay/Dale	CRCW080510K0JNEA
14	3	R2, R4, R5	Резистор, 20 Ом, 1/3 Вт, 5% 1210	Vishay/Dale	CRCW121020R0JNEA
15	7	R9-R15	Резистор 1210 устанавливается по необходимости
16	2	R3, R6	Резистор, 620 Ом, 1/8 Вт, 5% 0805	Vishay/Dale	CRCW0805620RJNEA
17	2	R7, R8	Резистор, 47 кОм, 1/10 Вт, 5% 0603	Vishay/Dale	CRCW060347K0JNEA
18	1	R16	Резистор, 10 кОм, 1/8 Вт, 5% 0805	Vishay/Dale	CRCW08050000Z0EA
19	1	U1	Оптрон ACPL-4800300E	Avago	ACPL-4800-300E
20	1	U2	Драйвер затвора IXDN609SI	IXYS	IXDN609SI
21	1	X2	DC/DC-преобразователь RP-1205S	Recom	RP-1205S
22	1	X3	DC/DC-преобразователь RP-1212D	Recom	RP-1212D

Заключение

Достоинством предлагаемого компанией Wolfspeed решения изолированного драйвера, предназначенного для оперативной оценки поведения силовых SiC МОП-транзисторов в разных режимах управления, являются DC/DC-преобразователи без стабилизации их выходного напряжения. Это позволяет легко и просто устанавливать необходимые уровни отпирающего и запирающего силовой транзистор напряжения относительно «земли». Уровень положительного напряжения устанавливается по входу VCC HIGH относительно контакта VCC HIGH RTN, а низкого (отрицательного) — по входу VCC LOW относительно контакта VCC LOW RTN. Процедура состоит в том, чтобы наблюдать выходной сигнал платы драйвера затвора с помощью осциллографа и регулировать уровни VCC HIGH и VCC LOW, пока желаемый результат не будет достигнут.

Использование предлагаемого компанией Wolfspeed универсального изолированного драйвера силовых SiC МОП-транзисторов позволит исследовать и отладить на прототипе их управление, что откроет возможности для разработки оптимального решения и сэкономит время и деньги при проектировании конечного продукта.

Авторы: Владимир Рентюк, Валерия Смирнова, [email protected]

Литература

SiC MOSFET Isolated Gate Дрйвер, Cree, Inc. CPWR-AN10, REV-C. www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/151/product/0/sic_ mosfet_isolated_gate_driver.pdf
IXD_609 9-Ampere Low-Side Ultrafast MOSFET Drivers, 2017, IXYS Integrated Circuits Division. www.ixysic.com/home/pdfs. nsf/www/IXD_609.pdf/$file/IXD_609.pdf
ACPL-4800-000E High CMR Intellligent Power Module and Gate Drive Interface Optocoupler. www.broadcom.com/products/optocouplers/ industrial-plastic/ipm-interfaces/acpl-4800-000e
RP 1 Watt SIP7 Single and Dual Output. REV.: 6/2019, RECOM. www.recom-power.com/pdf/ Econoline/RP.pdf
RxxP2xx 2 Watt SIP7 Single and Dual Output. REV.: 6/2018, RECOM. www.recom-power.com/pdf/Econoline/RxxP2xx.pdf
CRD-001 Gate Driver Board for 2nd Generation (C2M) MOSFETs. www.wolfspeed.com/crd-001

Журнал Силовая электроника № 2, 2020 год.

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.

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 ))
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.
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.
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!
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/
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.
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.
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.
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.
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)
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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!!!
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.
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.
TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 22:24
ясно(спасибо
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

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.

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

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

Собранное устройство выглядит вот так:

Как собрать драйвер полевого транзистора из дискретных компонентов

Драйвером обычно называется отдельное устройство или отдельный модуль, микросхема в устройстве, обеспечивающие преобразование электрических управляющих сигналов в электрические или другие воздействия, пригодные для непосредственного управления исполнительными или сигнальными элементами.

Весьма стоящая, лаконичная и качественная идея с целью решения аналогичной задачи была предложена еще в 2009 году Сергеем BSVi в его блоге «Страничка эмбеддера».

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.

Ранее ЭлектроВести писали, почему в современных инверторах используют транзисторы, а не тиристоры.

По материалам: electrik.info.

Драйвер мосфет на транзисторах

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:

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:

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.

Амплитуда управляющего напряжения — 12 вольт

Полный заряд затвора Qg

Пиковый ток драйвера Iмакс

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

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

Собранное устройство выглядит вот так:

Страничка эмбеддера » Драйвер полевых транзисторов из хлама

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:

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

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.

Драйвер биполярного MOSFET-транзистора UPc Interfacing

by Lewis Loflin

Выходной сигнал большинства цифровых схем и микропроцессоров составляет всего пять вольт, самое большее несколько миллиампер. Большинству электрических и электронных устройств требуются напряжения и токи, которые разрушают цифровые схемы, поэтому мы должны полагаться на то, что я обычно называю схемами драйверов. Выше показан цифровой выходной сигнал, управляющий типичными маломощными светоизлучающими диодами.

На этой странице мы рассмотрим схемы транзисторных драйверов, в которых используются как биполярные транзисторы, так и силовые полевые МОП-транзисторы, и будем использовать их в качестве электрических переключателей.Также обратите внимание на концепцию приемника / источника по мере продвижения. Когда «выключатель» подает напряжение (на «горячей» стороне), например, домашний выключатель света, мы говорим, что выключатель «источник» напряжения. Если мы помещаем переключатель на нейтральную сторону нагрузки, мы говорим, что «опускаем» напряжение. Все приведенные ниже примеры предполагают отрицательное общее общее.

Выше показана наиболее распространенная схема драйвера транзистора. Он состоит из биполярного транзистора NPN, управляющего мощным светоизлучающим диодом, подключенным к 12-вольтовой батарее.У нас есть отрицательное заземление аккумулятора, связанное с цифровым заземлением. Обратите внимание, что цифровое «ВЫСОКОЕ» – это 5 вольт, а цифровое «НИЗКОЕ» – это ноль вольт. «ВЫСОКИЙ» переключается на 5 В внутри «микросхемы» микроконтроллера, а «НИЗКИЙ» переключается на землю внутри «микросхемы». Другое цифровое состояние, известное как плавающее, как следует из названия, ни к чему не привязано.

В этом примере цифровой «ВЫСОКИЙ» на входе «источник» тока в базе / эмиттере Q1 (ограничен R1), который вызывает больший ток в цепи коллектор / эмиттер и через светодиод-резистор.Если Q1 имеет коэффициент усиления 50, а базовый ток через R1 равен 5 мА, то ток коллектора будет 250 мА. В данном случае он ограничен светодиодом всего на 100 мА. Во многих из этих транзисторных схем R1 составляет от 1000 до 2200 Ом на 5 вольт.

В этом примере мы используем транзистор Дарлингтона NPN. У них очень высокий коэффициент усиления и небольшой базовый ток. На самом деле это два транзистора с общими коллекторами и эмиттером, один из которых подключен к базе другого. Если бы каждый транзистор имел коэффициент усиления 100, то общий коэффициент усиления был бы 100 X 100 = 10 000.

Здесь мы бы сказали, что транзистор «втягивает» 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 вольт Rc и Rb должны быть 2200 Ом.

Внутренние цепи двух вышеуказанных Дарлингтонов имеют противоположные электрические полярности. Диоды служат для защиты транзисторов от скачков напряжения, возникающих при переключении магнитных нагрузок.

Включение полевого МОП-транзистора

Вот базовый драйвер, использующий N-канальный MOSFET. В отличие от биполярных транзисторов, полевые МОП-транзисторы – это устройства, работающие от напряжения, а не от тока. Электрический заряд (напряжение) на затворе (G) относительно источника (S) включит устройство. Единственная цель Rg (10K) – сбросить оставшийся заряд на клеммах затвора, чтобы закрыть транзистор. В этом случае мы «топим» 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, понижая напряжение коллектора до нуля. Q2 включится и станет источником нагрузки. Rg должно быть 10 000 Ом.

Вкратце мы рассмотрели ряд схем драйверов на биполярных транзисторах и полевых МОП-транзисторах. У всех них есть недостаток в том, что они должны быть электрически подключены к цифровым схемам низкого напряжения. С помощью оптоизоляторов мы можем при желании полностью отключить это соединение высоковольтных источников питания от низковольтных цифровых схем.Фактически, мы даже можем изменить полярность источников более высокого напряжения без учета общего отрицательного заземления цифровой схемы.

См. Часть 2: Драйверы оптоизолированных транзисторов для микроконтроллеров.

Усилитель

– Драйверный транзистор – для чего он нужен?

Вот усилитель с эмиттерным повторителем \ $ 10 \: \ textrm {W} \ $ для вас, в котором используются детали, которые могут обрабатывать текущие согласования с некоторым остаточным коэффициентом усиления по току. Они могут даже справиться с рассеянностью, если вы сумеете применить все необходимые детали.

Это действительно просто. Только источник тока плюс выход эмиттерного повторителя класса A:

^{смоделировать эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Конечно. Вам понадобится пара блоков питания, каждый из которых может выдерживать почти \ $ 10 \: \ textrm {A} \ $ ток. Однако всего в нескольких минутах ходьбы от магазина. Без проблем.

Я подумал, что просто буду использовать большие упакованные устройства TO-220 для BJT. Их ранний эффект ужасен, поэтому я использую зеркало Вильсона, чтобы с ним справиться (четыре BJT.) \ $ Q_1 \ $, \ $ Q_2 \ $ и \ $ Q_4 \ $ будет примерно \ $ 100 \: \ textrm {mW} \ $ каждый. Так что это легко. \ $ Q_3 \ $ и \ $ Q_6 \ $ рассеивают что-то вроде \ $ 3-4 \: \ textrm {W} \ $. Так что, возможно, сейчас только начинает немного нагреваться.

Но \ $ Q_5 \ $ будет рассеиваться ближе к \ $ 40 \: \ textrm {W} \ $ !! Это в пределах максимальных значений, указанных в таблице данных, поэтому должен быть какой-то способ справиться с таким большим рассеиванием.

И это неплохие новости !!

\ $ R_2 \ $ будет выгорать что-то вроде \ $ 120 \: \ textrm {W} \ $ !!! Здесь вам понадобится очень серьезный резистор! Найдите фразу «неиндуктивный фиктивный резистор нагрузки», чтобы увидеть, как они выглядят.

Итак, выбросив около \ $ 170 \: \ textrm {W} \ $ в самой схеме усилителя (не считая вашего динамика или неэффективности ваших шин питания), вы получите возможность управлять этим \ $ 8 \: \ Omega \ $ динамик с примерно \ $ 10 \: \ textrm {W} \ $.

Хорошо. Вот и все. Вы можете согреть руки в очень холодный день, слушая музыку!

Или, может быть, теперь вы понимаете, почему вы «не можете найти никаких схем для простого в Интернете»? (До сих пор.)

Конечно, вам все равно понадобится усилитель напряжения, способный управлять нагрузкой \ $ 10 \: \ textrm {k} \ Omega \ $. Эта схема – всего лишь драйвер питания для динамика. Фактически он не увеличивает напряжение в процессе. Так что вам нужно что-то еще, чтобы довести его до \ $ \ pm 13 \: \ textrm {V} \ $. (Происходит из \ $ \ pm \ sqrt {2 \ cdot P \ cdot R} = \ pm \ sqrt {2 \ cdot 10 \: \ textrm {W} \ cdot 8 \: \ Omega} \ приблизительно \ pm 12.7 \: \ textrm {V} \ $, плюс немного из-за усиления напряжения чуть меньше единицы.)

Думаю, теперь вы понимаете, почему стоит превратить его в двухквадрантный драйвер вывода. Небольшая добавленная сложность имеет большое значение.

Анализ драйвера транзисторного реле

Из вашей диаграммы не ясно, что вход должен быть \ $ + 12 \: \ textrm {V} \ $ для активации реле. Но давайте предположим, что вы правы в этой детали. (У меня нет причин не соглашаться с вами по этому поводу.)

Начнем с \ $ 2.2 \: \ textrm {k} \ Omega \ $ резистор от базы к земле. Этот резистор помогает удерживать базу около земли (BJT = OFF ), если на входе нет определенного сигнала активации; помогает защитить базу BJT от возможных повреждений обратных напряжений; и обеспечивает простой путь постоянного тока к земле от базы BJT (который в противном случае может иметь только диодный путь к земле). Представьте себе случай, когда где-то в цепи также есть источник \ $ – 12 \: \ textrm {V} \ $, также. И предположим, что это случайно было подключено к активирующему входу (левая часть \ $ 4.7 \: \ textrm {k} \ Omega \ $ resistor) неуклюжего идиота. Переход база-эмиттер BJT будет иметь обратное смещение и, следовательно, подвергаться прямому действию полного напряжения. Но большинство малосигнальных BJT не могут выдерживать более \ $ 5-6 \: \ textrm {V} \ $ обратного напряжения до схода лавины (и, возможно, приводящего к необратимому повреждению). В этом случае \ $ 2.2 \: \ textrm {k} Резистор \ Omega \ $ очень помогает, поддерживая достаточно низкое обратное напряжение, чтобы быть в безопасности. Я мог бы продолжить. Но идея состоит в том, чтобы сделать ввод надежным .

В дополнение к защите / надежности, их выбор упорядочивает вещи так, что 32% приложенного входного напряжения становится приложенным напряжением Тевенина, приложенным через эквивалентный последовательный резистор \ $ 1.5 \: \ textrm {k} \ Omega \ $. Таким образом, базовый ток будет \ $ I_B = \ frac {0.32 \ cdot V_ {IN} -V_ {BE}} {1.5 \: \ textrm {k} \ Omega} \ $. В вашем примере это примерно \ $ 2 \: \ textrm {mA} \ $ базового тока для приложенного \ $ + 12 \: \ textrm {V} \ $ напряжения активации.

Ваше реле, как вы его описываете, требует \ $ \ frac {12 \: \ textrm {V}} {392 \: \ Omega} \ приблизительно 31 \: \ textrm {mA} \ $.Назовем это \ $ 30 \: \ textrm {mA} \ $. При \ $ 2 \: \ textrm {mA} \ $ базовом токе это означает \ $ \ beta = 15 \ $. Это часто нормально для насыщения \ $ \ beta \ $ с использованием малосигнальных BJT. Так что я был бы счастлив оставить эту схему базового привода в покое.

Но, читая ваш “анализ”, вы, кажется, думаете, что будет достаточно чего-нибудь лучше, чем примерно \ $ 100 \: \ mu \ textrm {A} \ $ base current. Вы аргументируете это на основании \ $ \ beta = 300 \ $ для 2N3904. Проблемы здесь следующие: (1) хотя \ $ \ beta \ $ для любого одного BJT может быть относительно плоским в широком динамическом диапазоне коллекторных токов, \ $ \ beta \ $ любого конкретного BJT будет отличаться друг от друга на в 2 раза или около того; и (2) эти более высокие “плоские” значения \ $ \ beta \ $ применяются только тогда, когда напряжение коллектор-эмиттер больше одного или двух вольт, и вы хотите использовать его в качестве переключателя, поэтому это значение \ $ \ beta \ $ больше не применимо; и (3) поэтому вам нужно запланировать использование гарантированного насыщения \ $ \ beta \ $, что будет намного меньше.Я бы посчитал \ $ \ beta \ le 20 \ $ для 2N3904 “достаточно хорошим”. Значение вашей схемы \ $ \ beta = 15 \ $ прекрасно лежит в этом кармане. Так что я оставлю это себе.

Ваше реле включает в себя не только указанное вами сопротивление, но и индуктивность. В самые первые моменты активации, прежде чем сопротивление станет преобладающим, индуктивность ограничит скорость изменения тока. Короче говоря, току потребуется немного времени, чтобы достичь предельного значения около \ $ 30 \: \ textrm {mA} \ $, обсуждавшегося ранее, потому что индуктивность имеет “инерцию” (относительно быстрого изменения тока). и удерживает ток от мгновенного достижения этого значения.Однако эта инерция работает в обоих направлениях. Поэтому, когда вы пытаетесь отключить источник тока, отключив BJT от , индуктивность реле сопротивляется этому так же сильно.

Знак напряжения на индуктивности вашего реле основан ТОЛЬКО на направлении изменения тока. Таким образом, при повороте на приложенное напряжение, конечно же, будет положительным, поскольку ток «нарастает». Но при выключении знак напряжения меняется на противоположный. Теперь величина этого обратного напряжения зависит от того, насколько быстро падает ток.Если оно мгновенно упадет до нуля (невозможно), то обратное напряжение будет бесконечным. Мы оба знаем, что этого не происходит. Но именно поэтому здесь помогает какая-то защита. Вам необходимо обеспечить некоторый метод «мягкой посадки», чтобы индуктивность не вызывала очень высокое обратное напряжение, которое повреждает все, что находится рядом с ней. Диод отлично справляется с этим. Некоторые люди будут использовать стабилитрон плюс диод, чтобы обеспечить более высокое напряжение и, следовательно, более быстрое падение тока.

Это закрывает диод реле.Диод на переходе коллектор-эмиттер BJT – это совсем другая история, и, вероятно, в нем нет необходимости. Но все BJT также могут быть переведены в реверсивно-активный режим, и этот диод будет препятствовать тому, чтобы коллектор BJT был достаточно отрицательным, чтобы его можно было повернуть с на через \ $ 2.2 \: \ textrm {k} \ Omega \ $, если коллектор почему-то загнали больше отрицательного, чем заземленного. Я предполагаю, что, возможно, кто-то может добавить его (если не вы просто зададите вопрос), потому что узел сборщика выведен на винтовой зажим и…. еще раз … дизайнер защищает от “идиотов”, которые могут вызвать проблемы при подключении (в зависимости от предохранителя, который, возможно, перегорит, чтобы “исправить” проблему, созданную идиотом). Но я ‘ Я просто любитель и, возможно, профессиональный инженер научит меня кое-чему в этом аспекте.

Мне не так интересно писать книгу по осциллографам. И здесь есть гораздо лучшие люди, которые могли бы написать его, если бы это было необходимо. Но я думаю, вам будет хорошо, если вы научитесь использовать свой прицел на этой схеме.Вы можете использовать зонд 10X, если он у вас есть (вы должны). Я думаю, что на этих ранних этапах у вас будет больше всего проблем с самого начала, и у вас будет самая большая потребность в изучении запуска. Как только вы освоитесь с этим, все остальное будет проще. Но есть много обучающих программ.

Транзисторный переключатель на стороне низкого и высокого уровня

Обычная задача транзистора – это включение и выключение устройства. Существует две конфигурации транзисторного переключателя: со стороны низкого и высокого уровня.Расположение транзистора определяет тип схемы и ее название. Любая конфигурация транзистора может использовать BJT или MOSFET.

В этом посте я рисую конфигурацию для обоих типов транзисторов, рассказываю о том, для чего требуется драйвер, и объясняю, почему вы должны использовать любой из них. Если вы плохо знакомы с транзисторами, ознакомьтесь с ссылками на ресурсы внизу. У меня есть несколько видеороликов, которые я снял, и некоторые из «Учебной схемы element14», которые отлично справляются с внедрением транзисторов.

Конфигурация транзисторов нижнего плеча

Когда транзистор заземлен, это означает, что нагрузка находится между + V и транзистором.Поскольку транзистор переключает путь на землю или находится на стороне низкого напряжения нагрузки, он называется переключателем низкого уровня.

Обычно они используют NPN BJT или N-канальный MOSFET.

Примеры транзисторов нижнего уровня (обратите внимание, что полевой транзистор имеет понижающий резистор.)

Для NPN BJT эмиттер подключается к земле, а коллектор подключается к отрицательной стороне нагрузки. В качестве переключателя BJT работает в режиме насыщения. Насыщение означает, что ток базы достаточен для полного включения транзистора.

Для N-канального MOSFET исток подключается к земле, а сток подключается к отрицательной стороне нагрузки. Хотя вы можете использовать JFET для этой схемы, MOSFET в режиме улучшения работает лучше.

Переключатель на транзисторах верхнего плеча

Переключатель со стороны высокого давления противоположен переключателю со стороны низкого давления. Этот транзистор соединяет + V и нагрузку. Из-за того, как работают транзисторы, их может быть немного сложнее использовать в схеме Arduino или Raspberry Pi.

Обычно они используют PNP BJT или MOSFET с каналом P.

Транзисторы верхнего плеча (обратите внимание, что полевой транзистор имеет подтягивающий резистор.)

Для PNP BJT эмиттер подключается к источнику напряжения, а коллектор подключается к положительной стороне нагрузки. Глядя на схематический рисунок для NPN и PNP, PNP может выглядеть так, как будто он перевернут. Как и NPN, PNP BJT должен работать в области насыщения, чтобы полностью включить транзистор.

Для P-канального MOSFET исток подключается к источнику напряжения, а сток подключается к положительной стороне нагрузки.Как и в случае с нижней стороной, вы, вероятно, захотите использовать MOSFET в режиме улучшения. Имейте в виду, что вы никогда не найдете P-Channel в режиме истощения. Они существуют только в учебниках и как ошибки при вводе данных.

МОП-транзистор с каналом P с одинаковым напряжением нагрузки

При использовании транзистора P-типа при напряжении нагрузки, которое имеет тот же уровень напряжения, что и сигнал, управляющий транзистором, приведенная выше схема работает нормально. Ну, логика перевернута, но в остальном все в порядке. Для подробного объяснения ознакомьтесь с этим сообщением, которое я написал в Учебном пособии по P-Channel MOSFET только с положительным напряжением.

Когда напряжение нагрузки ВЫШЕ, чем напряжение сигнала, вам нужен драйвер. Затем давайте посмотрим, как драйвер используется с транзисторными переключателями низкого и высокого уровня.

Транзистор управляет другим транзистором

Схема задающего транзистора – это схема, которая управляет другим транзистором. Эта схема отличается от пары Дарлингтона BJT, которая представляет собой BJT с высоким коэффициентом усиления. Вместо этого используется драйвер транзистора, когда напряжение (или ток) управляющего сигнала несовместимо с нагрузочным транзистором.Ниже приведены два случая, когда вам может потребоваться драйвер транзистора. Это ни в коем случае не единственные. Так что, если вы знаете о каком-либо случае или подозреваете, что он вам нужен, оставьте комментарий.

Примеры транзисторных драйверов

Сильноточные полевые МОП-транзисторы имеют значительный порог Vgs. Хотя 5 вольт на выводе Arduino GPIO может быть достаточно для включения транзистора, этого недостаточно, чтобы довести его до насыщения. Пока полевой транзистор не будет насыщен, его Rds-ON может быть относительно высоким, ограничивая максимальный ток, который он может выдержать.

Часто используется драйвер NPN с PNP BJT или P-канальным MOSFET, когда напряжение нагрузки выше, чем напряжение сигнала. Без драйвера транзистор может никогда не выключиться. Драйвер, по сути, повышает управляющее напряжение до достаточно высокого уровня, чтобы не смещать переход Vbe или Vgs транзистора. Мой учебник по ШИМ-вентилятору для ПК – это пример того, как Arduino управляет вентилятором на 12 В с помощью PNP.

Зачем вообще заморачиваться с транзисторами верхнего плеча?

Как для BJT, так и для MOSFET транзисторов их P-тип обычно имеет большее сопротивление (или более низкую допустимую нагрузку по току), чем их аналоги N-типа.По этой причине некоторые могут прийти к выводу, что вам всегда следует использовать N-тип в конфигурации низкого уровня.

Однако сделайте шаг назад и подумайте на секунду, что делают два разных типа схем. Переключатель нижнего плеча подключает массу, в то время как выключатель верхнего плеча подключает источник напряжения. Как правило, в цепи вы хотите, чтобы земля оставалась подключенной, а питание переключалось. Одна из причин заключается в том, что даже когда транзистор полностью открыт, на нем все еще есть небольшое падение напряжения. Это падение напряжения означает, что заземление этого устройства не равно 0 вольт.Для чего-то простого, например, светодиода, не имеет значения, что вы переключите. Однако активное устройство, такое как микроконтроллер, нуждается в заземлении! Поэтому, когда у вас есть нагрузка, которая требует заземления, вам НЕОБХОДИМО использовать переключатель высокого напряжения.

Как простое практическое правило, если вы включаете и выключаете устройство, переключатель нижнего уровня является простым решением. Однако, если вы подаете питание на всю цепь или устройство, чувствительное к напряжению, вам нужно использовать переключатель высокого напряжения.

Кстати, есть готовые компоненты, которые называются «выключателем нагрузки».Это ИС, которые имеют полевой МОП-транзистор с P-каналом в качестве переключающего транзистора со встроенным драйвером для этого P-канала. Для компонентов этого типа не требуется внешний драйвер.

Ссылки по основам транзисторов (для справки)

Схема обучения, как работают транзисторы. Карен объясняет с нуля, как работают биполярные переходные транзисторы (BJT). В сети есть много объяснений физики транзисторов, но Карен – самая ясная из тех, с которыми мне приходилось сталкиваться.
Цепь обучения, обратная связь BJT.В этом эпизоде TLC я присоединился к Карен и рассмотрел некоторые заблуждения сообщества (и я подозреваю, что другие) в видео, указанном выше.
Аддомс, БЮЦ. Видео, которое я сделал о БЮТ. Я не разбираюсь в том, как работают электроны, но вместо этого покажу, как их использовать в цепи.
AddOhms, MOSFETs. Вторая часть моих видео о транзисторах. В этом выпуске я объясню, как использовать полевые МОП-транзисторы. (Это видео является самым популярным на моем канале YouTube с миллионом просмотров.)

Схема драйвера транзисторного реле

с формулой и расчетами

В этой статье мы подробно изучим схему драйвера транзисторного реле и узнаем, как спроектировать ее конфигурацию, вычисляя параметры по формулам.

Важность реле

Реле – один из самых важных компонентов в электронных схемах. Реле играют основную роль в выполнении операций, особенно в цепях, где задействована передача большой мощности или переключение сетевой нагрузки переменного тока.

Здесь мы узнаем, как правильно управлять реле с помощью транзистора, и применить конструкцию в электронной системе для переключения подключенной нагрузки без проблем.

Для более глубокого изучения того, как работает реле , пожалуйста, прочтите эту статью

Реле, как мы все знаем, представляет собой электромеханическое устройство, которое используется в виде переключателя.

Он отвечает за переключение внешней нагрузки, подключенной к его контактам, в ответ на относительно меньшую электрическую мощность, подаваемую на соответствующую катушку.

Обычно катушка наматывается на железный сердечник, когда к катушке прикладывается небольшой постоянный ток, она возбуждает и ведет себя как электромагнит.

Подпружиненный контактный механизм, расположенный в непосредственной близости от катушки, немедленно реагирует и притягивается к силе электромагнита катушки, находящейся под напряжением. В ходе этого контакт соединяет одну из своих пар вместе и разъединяет связанную с ним дополнительную пару.

Обратное происходит, когда на катушку отключается постоянный ток, и контакты возвращаются в исходное положение, соединяя предыдущий набор дополнительных контактов, и цикл может повторяться столько раз, сколько возможно.

Электронной схеме обычно требуется драйвер реле, использующий каскад транзисторной схемы, чтобы преобразовать ее коммутационный выход постоянного тока малой мощности в коммутационный выход переменного тока большой мощности.

Однако сигналы низкого уровня от электроники, которые могут быть получены из каскада IC или каскада слаботочного транзистора, могут быть неспособны напрямую управлять реле.Поскольку для реле требуются относительно более высокие токи, которые обычно могут быть недоступны от источника IC или низкотокового транзисторного каскада.

Для решения вышеупомянутой проблемы ступень релейного управления становится обязательной для всех электронных схем, которые нуждаются в этой услуге.

Драйвер реле – это не что иное, как дополнительный транзисторный каскад, присоединенный к реле, которое необходимо задействовать. Транзистор обычно и исключительно используется для управления реле в ответ на команды, полученные от предыдущего каскада управления.

Принципиальная схема

Ссылаясь на приведенную выше принципиальную схему, мы видим, что конфигурация включает только транзистор, базовый резистор и реле с обратным диодом.

Однако есть несколько сложностей, которые необходимо решить, прежде чем проект можно будет использовать для требуемых функций:

Поскольку базовое напряжение возбуждения на транзисторе является основным источником для управления работой реле, его необходимо точно рассчитать для оптимальные результаты.

Значение базового резистора id прямо пропорционально току на выводах коллектор / эмиттер транзистора, или, другими словами, ток катушки реле, который является нагрузкой коллектора транзистора, становится одним из основных факторов и напрямую влияет на него. номинал базового резистора транзистора.

Расчетная формула

Основная формула для расчета базового резистора транзистора определяется выражением:

R = (Us – 0,6) hFE / ток катушки реле,

Где R = базовый резистор транзистор,
Us = Источник или триггерное напряжение на базовом резисторе,
hFE = Прямой ток транзистора,

Последнее выражение, которое является «током реле», можно найти, решив следующий закон Ома :

I = Us / R, где I – требуемый ток реле, Us – напряжение питания реле.

Практическое применение

Сопротивление катушки реле можно легко определить с помощью мультиметра.

Us также будет известным параметром.

Допустим, напряжение питания Us = 12 В, сопротивление катушки 400 Ом, тогда

Ток реле I = 12/400 = 0,03 или 30 мА.

Также можно предположить, что Hfe любого стандартного низкосигнального транзистора составляет около 150.

Применяя вышеуказанные значения в фактическом уравнении, мы получаем

R = (Ub – 0.6) × Hfe ÷ Ток реле

R = (12 – 0,6) 150 / 0,03

= 57000 Ом или 57 К, ближайшее значение 56 К.

Диод, подключенный к катушке реле, никак не связан с приведенный выше расчет, его все же нельзя игнорировать.

Диод следит за тем, чтобы обратная ЭДС, генерируемая катушкой реле, была закорочена через него, а не попала в транзистор. Без этого диода обратная ЭДС попыталась бы найти путь через коллектор-эмиттер транзистора и в течение нескольких секунд навсегда повредила бы транзистор.

Драйвер реле Схема с использованием PNP BJT

Транзистор лучше всего работает в качестве переключателя, когда он подключен к общей конфигурации эмиттера, то есть эмиттер BJT всегда должен быть подключен напрямую к линии «земли». Здесь «земля» относится к отрицательной линии для NPN и положительной линии для PNP BJT.

Если в цепи используется NPN, нагрузка должна быть соединена с коллектором, что позволит включать / выключать ее путем включения / выключения отрицательной линии.Это уже объяснялось в вышеупомянутых обсуждениях.

Если вы хотите включить / выключить положительную линию, в этом случае вам придется использовать PNP BJT для управления реле. Здесь реле может быть подключено через отрицательную линию питания и коллектор PNP. Точную конфигурацию см. На рисунке ниже.

Однако для запуска PNP потребуется отрицательный триггер в его основе, поэтому, если вы хотите реализовать систему с положительным триггером, вам, возможно, придется использовать комбинацию как NPN, так и PNP BJT, как показано на следующем рисунке. :

Если у вас есть какие-либо конкретные вопросы относительно вышеупомянутой концепции, пожалуйста, не стесняйтесь выражать их в комментариях для получения быстрых ответов.

Драйвер реле энергосбережения

Обычно напряжение питания для срабатывания реле рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить оптимальное втягивание реле. Однако требуемое удерживающее напряжение обычно намного ниже.

Обычно это даже не половина напряжения втягивания. В результате большинство реле могут работать без проблем даже при этом пониженном напряжении, но только тогда, когда гарантируется, что при начальном напряжении активации достаточно высокое для втягивания.

Схема, представленная ниже, может быть идеальной для реле, рассчитанных на работу с током 100 мА или ниже и при напряжении питания ниже 25 В.Использование этой схемы обеспечивает два преимущества: во-первых, реле функционирует при существенно низком токе; на 50% ниже номинального напряжения питания, а ток снижен примерно до 1/4 от фактического номинального значения реле! Во-вторых, реле с более высоким номинальным напряжением можно использовать с более низкими диапазонами питания. (Например, реле на 9 В, которое требуется для работы с напряжением 5 В от источника TTL).

Видно, что цепь подключена к источнику питания, способному надежно удерживать реле. Пока S1 открыт, C1 заряжается через R2 до напряжения питания.R1 подключен к клемме +, а T1 остается выключенным. В момент, когда S1 задан, база T1 подключается к общей цепи питания через R1, так что она включается и приводит в действие реле.

Положительный вывод C1 подключается к общей земле через переключатель S1. Учитывая, что этот конденсатор изначально был заряжен до напряжения питания, его клемма в этой точке становится отрицательной. Таким образом, напряжение на катушке реле в два раза превышает напряжение питания, и это втягивает реле.Разумеется, переключатель S1 можно заменить любым транзистором общего назначения, который можно включать и выключать по мере необходимости.

Изолированные драйверы затвора – что, почему и как?

Аннотация

БТИЗ / силовой полевой МОП-транзистор – это управляемое напряжением устройство, которое используется в качестве переключающего элемента в цепях питания и приводах двигателей, среди других систем. Затвор – это электрически изолированный управляющий терминал для каждого устройства. Другими выводами полевого МОП-транзистора являются исток и сток, а для IGBT они называются коллектором и эмиттером.Для работы MOSFET / IGBT обычно необходимо подавать напряжение на затвор относительно источника / эмиттера устройства. Специальные драйверы используются для подачи напряжения и подачи управляющего тока на затвор силового устройства. В этой статье обсуждается, что это за драйверы затвора, зачем они нужны и как определяются их основные параметры, такие как синхронизация, мощность привода и изоляция.

Требуется драйвер ворот

Структура IGBT / силового MOSFET такова, что затвор образует нелинейный конденсатор.Зарядка конденсатора затвора включает устройство питания и позволяет току течь между его выводами стока и истока, а при разрядке устройство выключается, и большое напряжение может затем блокироваться на выводах стока и истока. Минимальное напряжение, когда конденсатор затвора заряжен и устройство может почти проводить, является пороговым напряжением (V _TH). Для работы IGBT / силового полевого МОП-транзистора в качестве переключателя между выводами затвора и истока / эмиттера должно быть подано напряжение, достаточно большее, чем V _TH.

Рассмотрим цифровую логическую систему с микроконтроллером, который может выводить сигнал ШИМ от 0 В до 5 В на один из своих выводов ввода / вывода. Этого ШИМ будет недостаточно для полного включения силового устройства, используемого в энергосистемах, поскольку его повышающее напряжение обычно превышает стандартное логическое напряжение CMOS / TTL. Таким образом, необходим интерфейс между логической схемой / схемой управления и устройством большой мощности. Это может быть реализовано путем управления n-канальным MOSFET логического уровня, который, в свою очередь, может управлять силовым MOSFET, как показано на рисунке 1a.

Рис. 1. Силовой полевой МОП-транзистор с инвертированной логикой.

Как показано на рисунке 1a, когда IO ₁ отправляет низкий сигнал, V _GSQ1 THQ1 и, таким образом, MOSFET Q ₁ остается выключенным. В результате на затвор силового полевого МОП-транзистора Q ₂ подается положительное напряжение. Конденсатор затвора Q ₂ (C _GQ2) заряжается через подтягивающий резистор R ₁, и напряжение затвора подтягивается до напряжения шины V _DD.Учитывая V _DD> V _THQ2, Q ₂ включается и может проводить. Когда IO ₁ выдает высокий уровень, Q ₁ включается, а C _GQ2 разряжается через Q ₁. V _DSQ1 ~ 0 В, так что V _GSQ2 THQ2 и, следовательно, Q ₂ отключается. Одной из проблем этой настройки является рассеяние мощности в R ₁ во время включения Q _1. Чтобы преодолеть это, pMOSFET Q ₃ может использоваться в качестве подтягивающего элемента для работы в качестве дополнения с Q ₁ , как показано на рисунке 1b.PMOS имеет низкое сопротивление в открытом состоянии, а благодаря очень высокому сопротивлению в выключенном состоянии рассеиваемая мощность в цепи возбуждения значительно снижается. Для управления частотой фронтов во время перехода затвора между стоком Q ₁ и затвором Q ₂ снаружи добавляется небольшой резистор. Еще одним преимуществом использования полевого МОП-транзистора является простота изготовления его на кристалле по сравнению с изготовлением резистора. Этот отдельный интерфейс для управления затвором переключателя питания может быть создан в виде монолитной ИС, которая принимает напряжение логического уровня и генерирует более высокую выходную мощность.Эта ИС драйвера затвора почти всегда будет иметь дополнительные внутренние схемы для большей функциональности, но в основном она работает как усилитель мощности и переключатель уровня.

Ключевые параметры драйвера затвора

Сила привода:

Проблема обеспечения надлежащего напряжения затвора решается с помощью драйвера затвора, который выполняет функцию устройства сдвига уровня. Затворный конденсатор не может мгновенно изменить свое напряжение. Таким образом, силовой полевой транзистор или IGBT имеет ненулевой конечный интервал переключения.Во время переключения устройство может находиться в состоянии высокого тока и напряжения, что приводит к рассеиванию мощности в виде тепла. Таким образом, переход из одного состояния в другое должен быть быстрым, чтобы минимизировать время переключения. Для этого необходим высокий переходный ток для быстрой зарядки и разрядки конденсатора затвора.

Рисунок. 2. MOSFET включает переход без драйвера затвора

Драйвер, который может подавать / потреблять более высокий ток затвора в течение более длительного промежутка времени, обеспечивает меньшее время переключения и, таким образом, меньшие потери мощности переключения в транзисторе, который он управляет.

Рис. 3. MOSFET включает переход с драйвером затвора.

Номинальный ток источника и потребителя для контактов ввода / вывода микроконтроллера обычно составляет до десятков миллиампер, тогда как драйверы затвора могут обеспечивать гораздо более высокий ток. На рисунке 2 наблюдается длительный интервал переключения, когда силовой полевой МОП-транзистор приводится в действие выводом ввода-вывода микроконтроллера при максимальном номинальном токе источника. Как видно на рис. 3, время перехода значительно сокращается при использовании изолированного драйвера затвора ADuM4121, который обеспечивает гораздо более высокий ток возбуждения, чем вывод ввода-вывода микроконтроллера и управляет тем же мощным полевым МОП-транзистором.Во многих случаях управление более мощным MOSFET / IGBT напрямую с микроконтроллером может привести к перегреву и повреждению системы управления из-за возможного перетягивания тока в цифровой цепи. Драйвер затвора с более высокой пропускной способностью обеспечивает быстрое переключение со временем нарастания и спада в несколько наносекунд. Это снижает потери мощности при переключении и приводит к более эффективной системе. Следовательно, ток возбуждения обычно считается важным показателем при выборе драйверов затвора.

Номинальному току возбуждения соответствует сопротивление в открытом состоянии сток-исток (R _{DS (ON)}) драйвера затвора.Хотя в идеале значение R _{DS (ON)} должно быть равно нулю для MOSFET, когда он полностью включен, обычно оно находится в диапазоне нескольких Ом из-за его физической структуры. При этом учитывается общее последовательное сопротивление на пути прохождения тока от стока к истоку.

R _{DS (ON)} является истинной основой для максимальной номинальной мощности привода затвора, поскольку он ограничивает ток затвора, который может быть обеспечен драйвером. R _{DS (ON)} внутренних переключателей определяет ток потребителя и источника, но внешние последовательные резисторы используются для уменьшения тока возбуждения и, таким образом, влияют на скорость фронта.Как видно на рисунке 4, активное сопротивление на стороне высокого напряжения и внешний последовательный резистор R _EXT образуют резистор затвора в пути зарядки, а сопротивление на стороне низкого уровня с R _EXT образует резистор затвора в пути разряда. .

Рис. 4. Модель RC-цепи драйвера затвора с выходным каскадом MOSFET и силовым устройством в качестве конденсатора.

R _{DS (ON)} также напрямую влияет на внутреннюю рассеиваемую мощность драйвера. Для определенного тока возбуждения меньшее значение R _{DS (ON)} позволяет использовать более высокое значение R _EXT.Поскольку рассеиваемая мощность распределяется между R _EXT и R _{DS (ON)}, _{, более высокое значение R _EXT означает, что больше мощности рассеивается вне драйвера. Следовательно, для повышения эффективности системы и ослабления любых требований терморегулирования в драйвере более низкое значение R _{DS (ON)} является предпочтительным для данной площади кристалла и размера ИС.}

Рис. 5. Драйверы затвора ADuM4120 и временные осциллограммы.

Время:

Параметры синхронизации драйвера затвора

важны для оценки его производительности.Общая спецификация синхронизации для всех драйверов затвора, включая ADuM4120, показанная на рисунке 5, – это задержка распространения (t _D) драйвера, которая определяется как время, необходимое входному фронту для распространения на выход. Как показано на рисунке 5, задержка нарастания распространения (t _DLH) может быть определена как время между возрастанием фронта входного сигнала выше верхнего порогового значения входа (V _IH) до выхода выхода, превышающего 10% от его конечного значения. Точно так же задержка распространения падающего сигнала (t _DHL) может быть указана как время от момента падения входного фронта ниже нижнего порога входа V _IL до момента, когда выходной сигнал упадет ниже 90% своего высокого уровня.Задержка распространения для перехода выхода может быть разной для переднего и заднего фронта.

На рисунке 5 также показаны времена нарастания и спада сигнала. На эти частоты фронтов влияет ток возбуждения, который может выдать деталь, но они также зависят от приводимой нагрузки и не учитываются при вычислении задержки распространения. Другой параметр синхронизации – это искажение ширины импульса, которое представляет собой разницу между задержкой нарастания и спада распространения в одной и той же части. Таким образом, искажение ширины импульса (PWD) = | t _{DLH –} t _DHL |.

Из-за несоответствия между транзисторами в разных частях задержка распространения на двух частях никогда не будет одинаковой. Это приводит к перекосу задержки распространения (t _SKEW), который определяется как разница во времени между выходными переходами на двух разных частях при реакции на один и тот же вход в одних и тех же рабочих условиях. Как видно на рисунке 5, асимметрия задержки распространения определяется как межчастичная. Для частей, которые имеют более одного выходного канала, эта спецификация сформулирована таким же образом, но отмечена как межканальный перекос.Смещение задержки распространения обычно не может быть учтено в цепи управления.

На рисунке 6 показана типичная установка драйверов затвора ADuM4121, используемых с силовыми MOSFET в полумостовой конфигурации для источников питания и приводов двигателей. В такой конфигурации, если одновременно включены Q ₁ и Q ₂, существует вероятность прострела из-за короткого замыкания клемм питания и заземления. Это может привести к необратимому повреждению переключателей и даже цепи привода. Чтобы избежать сквозного пробоя, в систему необходимо ввести мертвое время, чтобы значительно снизить вероятность одновременного включения обоих переключателей.В течение интервала мертвого времени стробирующий сигнал к обоим переключателям низкий, и, таким образом, переключатели идеально находятся в выключенном состоянии. Если перекос задержки распространения меньше, требуемое мертвое время меньше и управление становится более предсказуемым. Более низкий перекос и меньшее мертвое время обеспечивают более плавную и эффективную работу системы.

Временные характеристики важны, так как они влияют на скорость работы переключателя питания. Понимание этих параметров приводит к более простой и точной конструкции схемы управления.

Изоляция:

Это электрическое разделение между различными функциональными цепями в системе, при котором между ними нет прямого проводящего пути. Это позволяет отдельным цепям иметь разные потенциалы заземления. Сигнал и / или мощность могут по-прежнему передаваться между изолированными цепями с использованием индуктивных, емкостных или оптических методов. Для системы с драйверами ворот изоляция может быть необходима для функциональных целей, а также может быть требованием безопасности. На рисунке 6 у нас может быть V _BUS на сотни вольт с десятками ампер тока, проходящего через Q ₁ или Q ₂ в данный момент времени.В случае какой-либо неисправности в этой системе, если повреждение ограничивается электронными компонентами, тогда защитная изоляция может не потребоваться, но гальваническая развязка является требованием между стороной высокого напряжения и цепью управления низкого напряжения, если есть какое-либо вмешательство человека в систему. сторона управления. Он обеспечивает защиту от любых неисправностей на стороне высокого напряжения, поскольку изолирующий барьер блокирует доступ электроэнергии к пользователю, несмотря на повреждение или отказ компонентов.

Рис. 6. Изоляционные барьеры в полумостовой установке с изолированными драйверами затвора ADuM4121

Изоляция предписана регулирующими органами и агентствами по сертификации безопасности для предотвращения опасности поражения электрическим током.Он также защищает низковольтную электронику от любого повреждения из-за неисправностей на стороне высокой мощности. Есть разные способы описать безопасную изоляцию, но на фундаментальном уровне все они относятся к напряжению, при котором изолирующий барьер выходит из строя. Это номинальное напряжение обычно дается на протяжении всего срока службы драйвера, а также для переходных процессов напряжения определенной продолжительности и профиля. Эти уровни напряжения также соответствуют физическим размерам микросхемы драйвера и минимальному расстоянию между контактами через изолирующий барьер.

Помимо соображений безопасности, изоляция также может иметь важное значение для правильной работы системы. На рисунке 6 показана полумостовая топология, обычно используемая в схемах привода двигателя, где в данный момент времени включен только один переключатель. На стороне высокой мощности исток транзистора Q ₂ нижней стороны заземлен. Напряжение затвор-исток Q ₂ (V _GSQ2), таким образом, напрямую связано с землей, и конструкция схемы возбуждения относительно проста. Это не относится к транзистору Q ₁ со стороны верхнего плеча, поскольку его источником является переключающий узел, который подтягивается либо к напряжению шины, либо к земле, в зависимости от того, какой переключатель включен.Чтобы включить Q ₁, необходимо подать положительное напряжение затвор-исток (V _GSQ1), которое превышает его пороговое напряжение. Таким образом, напряжение затвора Q ₁ будет выше, чем V _BUS, когда он находится во включенном состоянии, когда источник подключается к V _BUS. Если схема управления не имеет изоляции для заземления, для управления Q ₁ потребуется напряжение, превышающее V _BUS. Это громоздкое решение, которое непрактично для эффективной системы.Таким образом, требуются управляющие сигналы, которые сдвинуты по уровню и привязаны к истоку транзистора верхнего плеча. Это называется функциональной изоляцией и может быть реализовано с помощью изолированного драйвера затвора, такого как ADuM4223.

Помехозащищенность:

Драйверы затвора

используются в промышленных средах, которые по своей природе имеют множество источников шума. Шум может повредить данные и сделать систему ненадежной, что приведет к снижению производительности. Таким образом, драйверы затвора должны иметь хорошую помехоустойчивость для обеспечения целостности данных.Помехоустойчивость зависит от того, насколько хорошо драйвер отклоняет электромагнитные помехи (EMI) или радиочастотный шум и синфазные переходные процессы.

EMI – это любые электрические помехи или магнитные помехи, которые нарушают ожидаемую работу электронного устройства. Электромагнитные помехи, которые влияют на драйверы затворов, являются результатом высокочастотных схем переключения и в основном создаются из-за магнитного поля от крупных промышленных двигателей. EMI могут излучаться или проводиться и могут передаваться в другие близлежащие цепи. Следовательно, невосприимчивость к EMI или RF – это показатель, который относится к способности драйвера затвора отклонять электромагнитные помехи и поддерживать надежную работу без ошибок.Высокая устойчивость к электромагнитным помехам позволяет использовать драйверы в непосредственной близости от крупных двигателей без каких-либо сбоев в передаче данных.

Как видно на рисунке 6, предполагается, что изолирующий барьер будет обеспечивать изоляцию высокого напряжения между землями при различных потенциалах. Но высокочастотное переключение приводит к коротким фронтам переходов напряжения на вторичной стороне. Эти быстрые переходные процессы связаны от одной стороны к другой из-за паразитной емкости между границей изоляции, которая может привести к повреждению данных.Это может быть в форме внесения джиттера в сигнал управления затвором или полной инверсии сигнала, что в некоторых случаях приводит к снижению эффективности или даже проступку. Таким образом, определяющим показателем для драйверов затвора является невосприимчивость к синфазным переходным процессам (CMTI), которая количественно описывает способность изолированного драйвера затвора отклонять большие синфазные переходные процессы между его входом и выходом. Устойчивость драйвера должна быть высокой, если скорость нарастания в системе высока. Таким образом, числа CMTI особенно важны при работе на высоких частотах и больших напряжениях на шине.

Заключение

Эта статья предназначена для введения в драйверы затвора, и, таким образом, параметры, обсужденные до сих пор, не составляют исчерпывающий список в отношении спецификаций изолированных драйверов затвора. Существуют и другие параметры драйвера, такие как напряжение питания, допустимая температура, распиновка и т. Д., Которые часто рассматриваются, как и для любой электронной части. Некоторые драйверы, такие как ADuM4135 и ADuM4136, также включают функции защиты или расширенные механизмы обнаружения или управления.Разнообразие изолированных драйверов затвора, доступных на рынке, требует от разработчика системы понимания всех этих спецификаций и функций, чтобы принять обоснованное решение об использовании соответствующих драйверов в соответствующих приложениях.

NTE Electronics NTE345 Кремниевый транзистор NPN, ВЧ усилитель мощности, драйвер, 36 В, 4 усилителя: Amazon.com: Industrial & Scientific

Цена:

60 долларов.01 + Депозит без импортных пошлин и доставка в Российскую Федерацию $ 17,64 Подробности

]]>

Характеристики данного продукта

Фирменное наименование	NTE Electronics
Текущий рейтинг	4 ампера
Ean	0768249144014
Глобальный торговый идентификационный номер	00768249144014
Вес изделия	0.480 унций
Номер модели	NTE345
Кол-во позиций	1
Номер детали	NTE345
Диапазон температур	-65-200 градусов Цельсия
Код UNSPSC	32111600
UPC	768249144014
Напряжение	36 вольт
Мощность	30 Вт

Драйвер для транзистора: Современные высоковольтные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов

Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем — radiohlam.ru

Изолированные драйверы затворов транзисторов

Производители

(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({}); Статьи

Изолированный драйвер затвора SiC МОП-транзисторов компании Cree

преобразователь на ne555 и mosfet

Драйвер полевых транзисторов из хлама

Теория проводимости

Драйвера

Напрямую от контроллера

Двухтактный биполярный драйвер

Схема ускоренного выключения на PNP

Почему N-канальный полевик лучше P-канального?

Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем

Как собрать драйвер полевого транзистора из дискретных компонентов

Драйвер мосфет на транзисторах

Страничка эмбеддера » Драйвер полевых транзисторов из хлама

Драйвер биполярного MOSFET-транзистора UPc Interfacing

Включение полевого МОП-транзистора

– Драйверный транзистор – для чего он нужен?

Анализ драйвера транзисторного реле

Транзисторный переключатель на стороне низкого и высокого уровня

Конфигурация транзисторов нижнего плеча

Переключатель на транзисторах верхнего плеча

Транзистор управляет другим транзистором

Зачем вообще заморачиваться с транзисторами верхнего плеча?

Ссылки по основам транзисторов (для справки)

с формулой и расчетами

Важность реле

Принципиальная схема

Расчетная формула

Практическое применение

Драйвер реле Схема с использованием PNP BJT

Драйвер реле энергосбережения

Изолированные драйверы затвора – что, почему и как?

Аннотация

Требуется драйвер ворот

Ключевые параметры драйвера затвора

Сила привода:

Время:

Изоляция:

Помехозащищенность:

Заключение

NTE Electronics NTE345 Кремниевый транзистор NPN, ВЧ усилитель мощности, драйвер, 36 В, 4 усилителя: Amazon.com: Industrial & Scientific

Характеристики данного продукта

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ

Статьи