Diskreetti komponenttikenttätehoinen transistoriohjain

Se on yksi asia, kun nopeaa ohjausta varten on voimakas kenttä-transistori, jolla on raskas portti valmis ohjain erikoistuneen sirun muodossa kuten UCC37322, ja aivan erilainen, kun sellaista ohjainta ei ole, ja virtanäppäimen ohjausjärjestelmä on toteutettava täällä ja nyt.

Sellaisissa tapauksissa kaihdinohjaimen kokoamiseksi on usein turvauduttava saatavissa olevien erillisten elektronisten komponenttien apuun ja jo niiltä. Vaikuttaa siltä, ​​että tapaus ei ole hankala, mutta riittävien aikaparametrien saamiseksi kenttätehostetransistorin kytkemiseksi on kaiken tehtävä tehokkaasti ja toimittava oikein.

Sergey BSVi ehdotti jo vuonna 2009 blogissaan "Embedder Page" erittäin arvokasta, tiivistä ja laadukasta ideaa, jolla pyritään ratkaisemaan vastaava ongelma.

Kirjailija on testannut virtapiiriä puolikasillassa taajuuksilla 300 kHz saakka. Erityisesti 200 kHz: n taajuudella, kuorman kapasitanssilla 10 nF, oli mahdollista saada rintama, jonka kesto oli enintään 100 ns. Katsotaanpa tämän ratkaisun teoreettista puolta ja yritetään ymmärtää yksityiskohtaisesti, kuinka tämä järjestelmä toimii.

Portin varauksen ja purkauksen päävirrat pääavaimen lukituksen avaamisen ja lukitsemisen yhteydessä kulkevat kuljettajan lähtövaiheen bipolaaristen transistorien läpi. Näiden transistorien on kestettävä huippuportin ohjausvirta, ja niiden suurimman keräimen emitterijännitteen (ohjelehden mukaan) on oltava suurempi kuin ohjaimen syöttöjännite. Tyypillisesti 12 volttia riittää kentän suljimen ohjaamiseen. Huippuvirran suhteen oletamme, että se ei ylitä 3A.

Jos avaimen ohjaamiseksi tarvitaan suurempi virta, niin myös lähtöasteen transistorien on oltava voimakkaampia (tietysti sopivalla virransiirron rajoitustaajuudella).

Esimerkissämme komplementaarinen pari - BD139 (NPN) ja BD140 (PNP) sopii lähtövaiheen transistoreiksi. Niiden kollektorin emitterin rajajännite on 80 volttia, huippukollektorin virta 3A, katkaisuvirransiirtotaajuus 250 MHz (tärkeä!) Ja vähimmäis staattisen virransiirtokerroin 40.

Virtavahvistuksen lisäämiseksi lisätään ylimääräinen komplementaarinen pari heikkovirtotransistoreita KT315 ja KT361, joiden enimmäissuuntainen jännite on 20 volttia, minimi staattisen virransiirtokerroin 50 ja katkaisutaajuus 250 MHz, niin korkealle kuin lähtötransistorit BD139 ja BD140 .

Seurauksena on, että saamme kaksi paria transistoreita, jotka on kytketty Darlington-piirin mukaisesti ja joiden kokonaisminimivirran minimikerroin on 50 * 40 = 2000 ja katkaisutaajuudella 250 MHz, ts. Teoreettisesti rajalla, kytkentänopeus voi saavuttaa useita nanosekuntia. Mutta koska puhumme suhteellisen pitkistä varausprosesseista ja portin kapasitanssin purkamisesta, tämä aika on suuruusluokkaa suurempi.

Ohjaussignaali on syötettävä transistorien KT315 ja KT361 yhdistettyyn alustaan. Perustoimintojen NPN (ylempi) ja PNP (alempi) transistorien aukkovirrat on erotettava toisistaan.

Tätä tarkoitusta varten piiriin voitiin asentaa eristysvastuksia, mutta ratkaisu apuyksikön asentamisen avulla KT315, vastus ja 1n4148 diodi osoittautui paljon tehokkaammaksi kyseiselle piirille.

Tämän yksikön tehtävänä on aktivoida nopeasti heikkovirtakaskadin ylemmien transistorien pohja, kun kohdistetaan suurempaa jännitettä tämän yksikön pohjaan, ja aivan yhtä nopeasti diodin läpi vetää kantapohjat miinus-arvoon, kun matala signaali näkyy yksikön pohjassa.

Jotta tätä ohjainta voitaisiin ohjata matalavirtaisesta signaalilähteestä, jonka lähtövirta on luokkaa 10 mA, piiriin on asennettu heikkovirtakenttätehoinen transistori KP501 ja nopea optoerotin 6n137.

Kun ohjausvirta johdetaan 2-3 optoerottimen ketjun läpi, sen sisällä oleva bipolaarinen transistori menee johtavaan tilaan, ja liitännässä 6 on avoin kollektori, johon vastus on kytketty, joka vetää heikkovirtakenttätehoisen transistorin KP501 portin optoerottimen positiiviseen tehoväylään.

Siten, kun korkean tason signaali syötetään optoerottimen tuloon, matalan tason signaali on KP501-kenttäohjaimen portilla, ja se sulkeutuu tarjoamalla siten virran mahdollisuuden virtata ylemmän perustan läpi KT315-järjestelmän mukaan - kuljettaja laskuttaa pääkentän ohjaimen portin.

Jos optoerottimen tulossa on matalan tason signaali tai signaalia ei ole, silloin optoerottimen ulostulossa on korkeatasoinen signaali, KP501-kaihdin latautuu, sen varastossapiiri sulkeutuu ja KT315-piirin mukaisen ylemmän piirin pohja vedetään nollaan.

Kuljettajan lähtövaihe alkaa tyhjentää ohjaamansa avaimen porttia. On tärkeätä huomata, että tässä esimerkissä optoerottimen virransyöttöjännite on rajoitettu 5 voltiin ja ohjaimen päävaihetta saa 12 voltin jännitteellä.