Driver de tranzistor cu efect de câmp discret

Este un lucru atunci când există controlul de mare viteză al unui tranzistor cu efect de câmp puternic, cu o poartă grea șofer pregătit sub formă de cip specializat ca UCC37322, și cu totul diferit atunci când nu există un astfel de driver, iar schema de control a cheilor de alimentare trebuie să fie implementată aici și acum.

În astfel de cazuri, este adesea necesar să se apeleze la ajutorul componentelor electronice discrete disponibile și deja de la acestea pentru a asambla șoferul obturatorului. S-ar părea că nu este dificil, însă, pentru a obține parametri de timp adecvați pentru comutarea tranzistorului cu efect de câmp, totul trebuie făcut eficient și funcționează corect.

O idee extrem de demnă, concisă și de înaltă calitate, cu scopul de a rezolva o problemă similară, a fost propusă în 2009 de Sergey BSVi pe blogul său „Pagina încorporării”.

Circuitul a fost testat cu succes de autor în jumătatea podului la frecvențe de până la 300 kHz. În special, la o frecvență de 200 kHz, cu o capacitate de încărcare de 10 nF, a fost posibilă obținerea fronturilor cu o durată de maximum 100 ns. Să analizăm partea teoretică a acestei soluții și să încercăm să înțelegem în detaliu cum funcționează această schemă.

Curenții principali ai încărcării și descărcării porții la deblocarea și blocarea fluxului cheii principale prin tranzistoarele bipolare ale etapei de ieșire a șoferului. Aceste tranzistoare trebuie să reziste la curentul de control al porții de vârf, iar tensiunea lor maximă a colectorului-emițător (conform fișei tehnice) trebuie să fie mai mare decât tensiunea de alimentare a șoferului. De obicei, 12 volți sunt suficiente pentru a controla obturatorul de câmp. În ceea ce privește curentul de vârf, presupunem că acesta nu depășește 3A.

Dacă este necesar un curent mai mare pentru a controla cheia, atunci tranzistorii stadiului de ieșire trebuie să fie, de asemenea, mai puternici (bineînțeles, cu o frecvență limitativă adecvată a transferului de curent).

De exemplu, o pereche complementară - BD139 (NPN) și BD140 (PNP) este potrivită ca tranzistoare ale etapei de ieșire. Au o tensiune limită de colector-emițător de 80 de volți, un curent de colecție de vârf de 3A, o frecvență de întrerupere a transferului de curent de 250 MHz (important!) Și un coeficient de transfer de curent static minim de 40.

Pentru a crește câștigul de curent, se adaugă o pereche suplimentară de tranzistoare cu curent redus KT315 și KT361 cu o tensiune inversă maximă de 20 de volți, un coeficient de transfer de curent static minim de 50 și o frecvență de întrerupere de 250 MHz la un tranzistor de ieșire BD139 și BD140 .

În consecință, obținem două perechi de tranzistoare conectate în conformitate cu circuitul Darlington cu un coeficient de transfer minim de curent de 50 * 40 = 2000 și cu o frecvență de întrerupere de 250 MHz, adică teoretic în limită, viteza de comutare poate atinge mai multe nanosecunde. Dar, deoarece vorbim despre procese relativ îndelungate de încărcare și descărcare a capacității de poartă, de data aceasta va fi un ordin de mărime mai mare.

Semnalul de control trebuie furnizat la baza combinată a tranzistoarelor KT315 și KT361. Curentii de deschidere ai bazelor tranzistorilor NPN (superior) si PNP (inferior) trebuie separati.

În acest scop, în circuit ar putea fi instalate rezistențe de izolare, însă soluția cu instalarea unei unități auxiliare pe KT315, rezistor și diodă 1n4148 s-a dovedit a fi mult mai eficientă pentru acest anumit circuit.

Funcția acestei unități este de a activa rapid baza tranzistorilor superiori ai treptei cu curent scăzut atunci când aplicați o tensiune mai mare la baza acestei unități și la fel de repede prin diodă trageți bazele în minus atunci când un semnal de cel mai scăzut nivel apare pe baza unității.

Pentru a putea controla acest driver de la o sursă de semnal cu curent scăzut, cu un curent de ieșire de ordinul a 10 mA, un tranzistor KP501 cu efect de câmp redus și un optocuplașor de mare viteză 6n137 sunt instalate în circuit.

Atunci când un curent de control este aplicat printr-un lanț de 2-3 optocuplere, tranzistorul bipolar de ieșire din interiorul acestuia trece într-o stare de conducere, iar la pinul 6 există un colector deschis la care este conectat un rezistor, care trage poarta tranzistorului cu efect de câmp cu curent redus KP501 la bus-ul de putere pozitiv al optocupleului.

Astfel, atunci când un semnal de nivel înalt este furnizat la intrarea optocupla, un semnal de nivel scăzut se va afla pe poarta controlerului de câmp KP501 și se va închide, oferind astfel posibilitatea ca curentul să curgă prin baza celui superior conform schemei KT315 - șoferul va încărca poarta controlerului principal de câmp.

Dacă la intrarea optocuplașului există un semnal de nivel scăzut sau nu există semnal, atunci la ieșirea optocupleului va exista un semnal de nivel înalt, obturatorul KP501 se va încărca, circuitul său de stoc se va închide, iar baza circuitului superior conform circuitului KT315 va fi trasă la zero.

Etapa de ieșire a șoferului va începe să descarce poarta cheii pe care o controlează. Este important de menționat că, în acest exemplu, tensiunea de alimentare a optocupleului este limitată la 5 volți, iar etapa principală a șoferului este alimentată de o tensiune de 12 volți.