Discreet component veldeffect transistorstuurprogramma

Het is één ding wanneer er voor snelle besturing van een krachtige veldeffecttransistor met een zware poort is kant-en-klare driver in de vorm van een gespecialiseerde chip zoals UCC37322, en heel anders als er geen dergelijke driver is, en het power key-besturingsschema hier en nu moet worden geïmplementeerd.

In dergelijke gevallen is het vaak nodig om gebruik te maken van de hulp van discrete elektronische componenten die beschikbaar zijn, en al van hen om de sluiteraandrijving te assembleren. Het geval lijkt echter niet lastig te zijn, om voldoende tijdsparameters te verkrijgen voor het schakelen van de veldeffecttransistor, moet alles efficiënt worden gedaan en correct werken.

Sergey BSVi heeft in 2009 in zijn blog "Embedder Page" een zeer de moeite waard, beknopt en kwalitatief hoogstaand idee met als doel een soortgelijk probleem op te lossen.

Het circuit werd met succes getest door de auteur in de halve brug bij frequenties tot 300 kHz. In het bijzonder was het bij een frequentie van 200 kHz, met een belastingscapaciteit van 10 nF, mogelijk fronten te verkrijgen met een duur van niet meer dan 100 ns. Laten we eens kijken naar de theoretische kant van deze oplossing en proberen in detail te begrijpen hoe dit schema werkt.

De hoofdstromen van de lading en ontlading van de poort bij het ontgrendelen en vergrendelen van de hoofdsleutel stromen door de bipolaire transistoren van de uitgangstrap van de bestuurder. Deze transistoren moeten bestand zijn tegen de piekpoortbesturingsstroom en hun maximale collector-emitterspanning (volgens de datasheet) moet groter zijn dan de voedingsspanning van de driver. Doorgaans is 12 volt voldoende om de veldsluiter te bedienen. Wat betreft de piekstroom nemen we aan dat deze niet hoger is dan 3A.

Als een hogere stroom nodig is om de sleutel te besturen, moeten de transistoren van de uitgangstrap ook krachtiger zijn (natuurlijk, met een geschikte beperkende frequentie van stroomoverdracht).

Voor ons voorbeeld is een complementair paar - BD139 (NPN) en BD140 (PNP) geschikt als transistoren van de uitgangstrap. Ze hebben een collector-emitter limietspanning van 80 volt, een piekcollectorstroom van 3A, een scheidingsstroomoverdrachtsfrequentie van 250 MHz (belangrijk!), En een minimale statische stroomoverdrachtscoëfficiënt van 40.

Om de stroomversterking te vergroten, is een aanvullend paar laagstroomtransistoren KT315 en KT361 met een maximale omkeerspanning van 20 volt, een minimale statische stroomoverdrachtscoëfficiënt van 50 en een afsnijfrequentie van 250 MHz toegevoegd zo hoog als de uitgangstransistoren BD139 en BD140 .

Als resultaat krijgen we twee paar transistoren verbonden volgens het Darlington-circuit met een totale minimale stroomoverdrachtscoëfficiënt van 50 * 40 = 2000 en met een afsnijfrequentie van 250 MHz, dat wil zeggen dat theoretisch, binnen de limiet, de schakelsnelheid verschillende nanoseconden kan bereiken. Maar omdat we het hebben over relatief lange laad- en ontlaadprocessen van de poortcapaciteit, zal deze tijd een orde van grootte hoger zijn.

Het stuursignaal moet worden geleverd aan de gecombineerde basis van transistoren KT315 en KT361. De openingsstromen van de basen NPN (bovenste) en PNP (onderste) transistoren moeten worden gescheiden.

Voor dit doel konden isolatieweerstanden in het circuit worden geïnstalleerd, maar de oplossing met de installatie van een hulpeenheid op de KT315, weerstand en 1n4148 diode bleek veel effectiever voor dit specifieke circuit.

De functie van deze eenheid is om snel de basis van de bovenste transistors van de laagstroomtrap te activeren bij het aanleggen van een hogere spanning op de basis van deze eenheid, en even snel door de diode de bases naar min trekken wanneer een signaal van het laagste niveau op de basis van de eenheid verschijnt.

Om deze driver te kunnen aansturen vanaf een signaalbron met lage stroomsterkte met een uitgangsstroom in de orde van 10 mA, zijn een veldstroomtransistor KP501 met lage stroomsterkte en een high-speed optocoupler 6n137 in het circuit geïnstalleerd.

Wanneer een stuurstroom wordt aangelegd via een keten van 2-3 optocouplers, gaat de output bipolaire transistor erin in een geleidende toestand en bij klem 6 is er een open collector waarop een weerstand is aangesloten, die de poort van de laagstroom veldeffecttransistor KP501 naar de positieve stroombus van de optocoupler trekt.

Dus, wanneer een hoog niveau signaal wordt geleverd aan de ingang van de optocoupler, zal een laag niveau signaal op de poort van de KP501 veldcontroller zijn en deze zal sluiten, waardoor de mogelijkheid wordt geboden om stroom door de basis van de bovenste stroom te laten stromen volgens het KT315-schema - de bestuurder zal de poort van de hoofdveldcontroller opladen.

Als er aan de ingang van de optocoupler een signaal van laag niveau is of als er geen signaal is, dan zal er aan de uitgang van de optocoupler een signaal van hoog niveau zijn, de KP501-sluiter wordt opgeladen, het voorraadcircuit wordt gesloten en de basis van het bovenste circuit volgens het KT315-circuit naar nul worden getrokken.

De uitgangstrap van de driver begint de poort van de sleutel die hij bedient te ontladen. Het is belangrijk op te merken dat in dit voorbeeld de voedingsspanning van de optocoupler beperkt is tot 5 volt en dat de hoofdtrap van de driver wordt aangedreven door een spanning van 12 volt.