Diskret komponent Fälteffekttransistordrivrutin

Det är en sak när det finns höghastighetsreglering av en kraftfull fälteffekttransistor med en tung grind färdigt drivrutin i form av ett specialiserat chip som UCC37322, och helt annorlunda när det inte finns någon sådan drivrutin, och reglerkontrollschemat måste implementeras här och nu.

I sådana fall är det ofta nödvändigt att använda hjälp av diskreta elektroniska komponenter som finns tillgängliga och redan från dem för att montera slutardrivrutinen. Fallet, det verkar, är inte svårt, men för att få tillräckliga tidsparametrar för att byta fälteffekttransistor måste allt göras effektivt och fungera korrekt.

En mycket värdefull, kortfattad och högkvalitativ idé med syftet att lösa ett liknande problem föreslogs redan 2009 av Sergey BSVi i hans blogg "Embedder Page".

Kretsen testades framgångsrikt av författaren i halvbron vid frekvenser upp till 300 kHz. Speciellt vid en frekvens av 200 kHz, med en lastkapacitans på 10 nF, var det möjligt att erhålla fronter med en längd av högst 100 ns. Låt oss titta på den teoretiska sidan av denna lösning och försöka förstå i detalj hur detta schema fungerar.

Huvudströmmarna för laddningen och urladdningen av grinden vid upplåsning och låsning av huvudnyckeln flödar genom bipolära transistorer i förarutgångssteget. Dessa transistorer måste motstå toppgrindens styrström, och deras maximala kollektorsändarspänning (enligt databladet) måste vara större än förarens matningsspänning. Vanligtvis är 12 volt tillräckligt för att kontrollera fältluckan. När det gäller toppströmmen antar vi att den inte överstiger 3A.

Om en högre ström behövs för att styra nyckeln, måste transistorerna i utgångssteget också vara kraftigare (naturligtvis med en lämplig begränsningsfrekvens för strömöverföring).

För vårt exempel är ett komplementärt par - BD139 (NPN) och BD140 (PNP) lämpligt som transistorer i utgångssteget. De har en gränsspänning för uppsamlare-emitter på 80 volt, en toppsamlarström på 3A, en avstängningsströmöverföringsfrekvens på 250 MHz (viktigt!) Och en minsta statisk strömöverföringskoefficient på 40.

För att öka strömförstärkningen i utgångsstegskretsen läggs ett ytterligare komplementärt par lågströmstransistorer KT315 och KT361 med en maximal bakspänning på 20 volt, en lägsta statisk strömöverföringskoefficient på 50 och en avstängningsfrekvens på 250 MHz lika hög som för utgångstransistorerna BD139 och BD140 .

Som ett resultat får vi två par transistorer anslutna enligt Darlington-kretsen med en total minsta strömöverföringskoefficient på 50 * 40 = 2000 och med en avstängningsfrekvens på 250 MHz, det vill säga teoretiskt sett i gränsen, kan kopplingshastigheten nå flera nanosekunder. Men eftersom vi talar om relativt långa processer för laddning och urladdning av grindkapacitansen, kommer denna tid att vara en ordningsstorlek högre.

Styrsignalen måste matas till den kombinerade basen för transistorerna KT315 och KT361. Öppningsströmmarna för baserna NPN (övre) och PNP (nedre) transistorer måste separeras.

För detta ändamål kunde isoleringsmotstånd installeras i kretsen, men lösningen med installation av en extra enhet på KT315, motstånd och 1n4148-diod visade sig vara mycket effektivare för just denna krets.

Funktionen för denna enhet är att snabbt aktivera basen på de övre transistorerna i lågströmskaskaden när du applicerar en högre spänning på basen på denna enhet, och lika snabbt genom dioden för att dra baserna till minus när en lågnivåsignal visas på basens enhet.

För att kunna styra denna drivrutin från en lågströmssignalkälla med en utgångsström av storleksordningen 10 mA, installeras en lågströmfälteffekttransistor KP501 och en höghastighetsoptokopplare 6n137 i kretsen.

När en styrström appliceras genom en kedja med 2-3 optokopplare, går den utgående bipolära transistorn inuti den i ett ledande tillstånd, och vid terminalen 6 finns en öppen kollektor till vilken ett motstånd är anslutet, som drar grinden till lågströmsfälteffekttransistorn KP501 till den positiva effektbussen för optokopplaren.

Således, när en högnivåsignal tillförs ingången till optokopplaren, kommer en lågnivåsignal att ligga på grinden till KP501-fältstyrenheten, och den kommer att stängas, vilket ger möjlighet för ström att strömma genom basen på den övre enligt KT315-schemat - föraren kommer att ladda grinden till huvudfältstyrenheten.

Om vid ingången till optokopplaren finns en lågnivåsignal eller det inte finns någon signal, kommer det vid utgången från optokopplaren att finnas en högnivåsignal, KP501-slutaren laddas, dess lagringskrets stängs och basen för den övre kretsen enligt KT315-kretsen dras till noll.

Förarens utgångssteg kommer att börja lossa grinden på nyckeln som den styr. Det är viktigt att notera att i detta exempel är kraftförsörjningsspänningen för optokopplaren begränsad till 5 volt, och förarens huvudsteg drivs av en spänning på 12 volt.