Τρισδιάστατος οδηγός επιπτώσεων πεδίου διακριτού εξαρτήματος

Είναι ένα πράγμα όταν για τον έλεγχο υψηλής ταχύτητας ενός ισχυρού πεδίου-αποτελέσματος τρανζίστορ με μια βαριά πύλη υπάρχει έτοιμος οδηγός με τη μορφή ενός εξειδικευμένου τσιπ όπως το UCC37322, και πολύ διαφορετικά όταν δεν υπάρχει τέτοιος οδηγός και το σύστημα ελέγχου κλειδιού ισχύος πρέπει να εφαρμοστεί εδώ και τώρα.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι συχνά απαραίτητο να καταφύγετε στη βοήθεια διακριτών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων που είναι διαθέσιμα και από αυτά για να συναρμολογήσετε το πρόγραμμα οδήγησης φωτοφράκτη. Η περίπτωση, φαίνεται, δεν είναι δύσκολη, ωστόσο, προκειμένου να αποκτηθούν οι κατάλληλες παράμετροι χρονισμού για την αλλαγή του τρανζίστορ πεδίου δράσης, όλα πρέπει να γίνουν αποτελεσματικά και να λειτουργήσουν σωστά.

Μια πολύ χρήσιμη, συνοπτική και υψηλής ποιότητας ιδέα με στόχο την επίλυση παρόμοιου προβλήματος προτάθηκε το 2009 από τον Sergey BSVi στο blog του "Embedder Page".

Το κύκλωμα δοκιμάστηκε επιτυχώς από τον συγγραφέα στη μισή γέφυρα σε συχνότητες μέχρι 300 kHz. Συγκεκριμένα, σε συχνότητα 200 kHz, με χωρητικότητα φορτίου 10 nF, ήταν δυνατόν να ληφθούν μέτωπα με διάρκεια όχι μεγαλύτερη από 100 ns. Ας δούμε τη θεωρητική πλευρά αυτής της λύσης και προσπαθήστε να καταλάβετε λεπτομερώς πώς λειτουργεί αυτό το σύστημα.

Τα κύρια ρεύματα της φόρτισης και της εκφόρτισης της πύλης κατά την απασφάλιση και το κλείδωμα της ροής του κύριου κλειδιού μέσω των διπολικών τρανζίστορ του σταδίου εξόδου του οδηγού. Αυτά τα τρανζίστορ πρέπει να αντέχουν στο ρεύμα ελέγχου πύλης αιχμής και η μέγιστη τάση συλλέκτη-εκπομπού (σύμφωνα με το δελτίο δεδομένων) πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση τροφοδοσίας του οδηγού. Συνήθως, τα 12 βολτ είναι αρκετά για να ελέγξουν το κλείστρο πεδίου. Όσον αφορά το ρεύμα κορυφής, υποθέτουμε ότι δεν υπερβαίνει τα 3Α.

Εάν απαιτείται υψηλότερο ρεύμα για τον έλεγχο του κλειδιού, τότε τα τρανζίστορ της βαθμίδας εξόδου πρέπει επίσης να είναι πιο ισχυρά (φυσικά, με μια κατάλληλη περιοριστική συχνότητα μεταφοράς ρεύματος).

Για παράδειγμα, ένα συμπληρωματικό ζεύγος - BD139 (NPN) και BD140 (PNP) είναι κατάλληλο ως τρανζίστορ του σταδίου εξόδου. Έχουν μία οριακή τάση συλλέκτη-εκπομπού 80 volts, ένα μέγιστο ρεύμα συλλέκτη 3Α, μία συχνότητα αποκοπής μεταφοράς ρεύματος 250 MHz (σημαντικό!), Και έναν ελάχιστο συντελεστή μεταφοράς στατικού ρεύματος 40.

Για την αύξηση του κέρδους του ρεύματος προστίθεται ένα συμπληρωματικό ζεύγος τρανζίστορ χαμηλού ρεύματος KT315 και KT361 με μέγιστη αντίστροφη τάση 20 βολτ, ελάχιστο συντελεστή μεταφοράς στατικού ηλεκτρικού ρεύματος 50 και συχνότητα αποκοπής 250 ΜΗζ τόσο υψηλό όσο τα τρανζίστορ εξόδου BD139 και BD140 .

Ως αποτέλεσμα, έχουμε δύο ζεύγη τρανζίστορ συνδεδεμένα σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington με συνολικό ελάχιστο συντελεστή μεταφοράς ρεύματος 50 * 40 = 2000 και με συχνότητα αποκοπής 250 MHz, δηλαδή, θεωρητικά, στο όριο, η ταχύτητα μεταγωγής μπορεί να φτάσει αρκετά νανοδευτερόλεπτα. Αλλά δεδομένου ότι μιλάμε για σχετικά μεγάλες διαδικασίες φόρτισης και απόρριψης της χωρητικότητας της πύλης, αυτή η φορά θα είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη.

Το σήμα ελέγχου πρέπει να τροφοδοτείται στη συνδυασμένη βάση των τρανζίστορ KT315 και KT361. Τα ρεύματα ανοίγματος των βασικών τρανζίστορ NPN (άνω) και PNP (κάτω) πρέπει να διαχωριστούν.

Για το σκοπό αυτό, μπορούν να εγκατασταθούν αντιστάσεις απομόνωσης στο κύκλωμα, αλλά η λύση με την εγκατάσταση μιας βοηθητικής μονάδας στην KT315, την αντίσταση και τη δίοδο 1n4148 αποδείχθηκε πολύ πιο αποτελεσματική για αυτό το συγκεκριμένο κύκλωμα.

Η λειτουργία αυτής της μονάδας είναι η γρήγορη ενεργοποίηση της βάσης των ανώτερων τρανζίστορ του σταδίου χαμηλού ρεύματος κατά την εφαρμογή υψηλότερης τάσης στη βάση αυτής της μονάδας και εξίσου γρήγορα με τη δίοδο τραβήξτε τις βάσεις σε μείον όταν εμφανιστεί σήμα στη χαμηλότερη στάθμη στη βάση της μονάδας.

Για να μπορεί να ελέγχει αυτό το πρόγραμμα οδήγησης από πηγή χαμηλού ρεύματος σήματος με ρεύμα εξόδου της τάξης των 10 mA, στο κύκλωμα εγκαθίστανται ένα τρανζίστορ χαμηλού ρεύματος KP501 και ένας οπτικός συζεύκτης 6n137 υψηλής ταχύτητας.

Όταν ένα ρεύμα ελέγχου εφαρμόζεται μέσω μιας αλυσίδας 2-3 οπτικών συζευκτών, ο διπολικός τρανζίστορ εξόδου στο εσωτερικό του πηγαίνει σε μια αγώγιμη κατάσταση και στον ακροδέκτη 6 υπάρχει ένας ανοικτός συλλέκτης στον οποίο συνδέεται ένας αντιστάτης, ο οποίος τραβά την πύλη του τρανζίστορ πεδίου χαμηλού ρεύματος KP501 στον θετικό αγωγό ισχύος του οπτικού συζεύκτη.

Έτσι, όταν ένα σήμα υψηλού επιπέδου τροφοδοτείται στην είσοδο του οπτικού συζεύκτη, ένα σήμα χαμηλής στάθμης θα βρίσκεται στην πύλη του ελεγκτή πεδίου KP501 και θα κλείσει, παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα ρεύματος να ρέει μέσω της βάσης του άνω, σύμφωνα με το σχέδιο KT315 - ο οδηγός θα φορτίσει την πύλη του κεντρικού ελεγκτή πεδίου.

Αν στην είσοδο του οπτοπλέκτη υπάρχει σήμα χαμηλού επιπέδου ή δεν υπάρχει σήμα, τότε στην έξοδο του οπτοπλέκτη θα υπάρχει σήμα υψηλού επιπέδου, το κλείστρο KP501 θα φορτίζεται, το κύκλωμα αποθέματος του θα κλείσει και η βάση του άνω κυκλώματος σύμφωνα με το κύκλωμα KT315 θα τραβηχτεί στο μηδέν.

Η βαθμίδα εξόδου του οδηγού θα αρχίσει να εκπέμπει την πύλη του κλειδιού που ελέγχει. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι σε αυτό το παράδειγμα η τάση τροφοδοσίας του οπτοπλέκτη περιορίζεται στα 5 βολτ και το κύριο στάδιο του οδηγού τροφοδοτείται με τάση 12 βολτ.