Простенькая светодиодная мигалка на оптопаре | Freee.ru

Простенькая светодиодная мигалка на оптопаре

Драйвер для полевого транзистора

Драйвер полевых транзисторов из хлама

Опубликовано в рубрике «Высоковольтное,Источники питания», 20 декабря, 2009. Тэги: GDT, драйвер, трансформатор тесла, BSVi

Я продолжаю переносить статьи со своего старого сайта. В этот раз речь пойдет о простом и доступном драйвере полевых транзисторов.

Итак, выяснилось, что резонансная частота моей «Теслы» была 230кГц и на этой частоте нужно было как-то “тягать” затворы мощных полевых транзисторов. Задача хоть и не архисложная, но обычно она решается применением специальных микросхем-драйверов типа UCC37321, IR4426 и подобных. Доступа к микросхемным драйверам у меня тогда небыло, и, поэтому, пришлось изобретать что-то свое из гавна и палок доступных деталей. Возможно, мой опыт поможет тому, кто оказался в подобной ситуации.

Оказалось, что заставить биполярный транзистор переключаться с частотой в 300кГц с хорошими фронтами — довольно сложная задача. Транзистор входит и выходит из насыщения слишком долго. Диод Шоттки между базой и коллектором помог, но почему-то не очень. Результат меня не удовлетворил, поэтому был внесен каскад на детальках (T1, T2, VD3, R3) тут ничего в насыщение не входит, и схема переключается довольно красиво.

Итак, как это все работает. На вход подается сигнал амплитудой в 12вольт от источника с выходным сопротивлением. меньше 1кОм. Он проходит через оптопару и в ней инвертируется. Оптопара служит для гальванической развязки. Максимальное выходное напряжение оптопары — 5В, поэтому каскад на T1 усиливает сигнал до 12В и инвертирует его. Далее сигнал подается на двойной эмиттерный повторитель, где усиливается по току.

Итого имеем — выходной ток — 3А (это постоянный, а импульсный, наверняка, намного больше).

На картинках осциллограммы выхода драйвера на нагрузках (100(!)нФ и 10нФ). Как видно, драйвер демонстрирует очень неплохие результаты.

Я собрал сразу два драйвера на одной плате (для полумоста), что и видно на фотографии. Полумост без проблем работает на 300кГц. Плату драйвер можно скачать

А теперь можно сказать -приятный сюрприз так как вход и выход гальванически развязанны, то для питания полумоста или моста можно (хотя и не рекомендуется) использовать «бутстепный» метод — тоесть вместо двух или четырех трансформаторов можно поставить просто диод и питать весь мост от одного(!) трансформатора. Подробнее про эту методику можете посмотреть в даташите на микросхему IR2135.

    Qic написал(а) 20 декабря, 2009 в 22:58

Собрал этот драйвер — рулят ИРФП460 в полумосте — все настолько хорошо на 750кГц что пришлось ставить обратный диод+резистор в затворы для создания деад-тайма =)

BSVi Reply:
декабря 20, 2009 at 23:07

Спасибо за отзыв ))

qic написал(а) 21 марта, 2010 в 23:00

Вот тут надо управлять ими от к561ла7 (Uпит=12В) Выходит при 50мА 5В светодиоде в оптопаре всего 140 Ом сопротивление — верно?

BSVi Reply:
марта 21, 2010 at 23:04

ну, 5в на светодиоде, это что-то лихо ты загнул. Скорее до 2х вольт. 200ом получается, да.

Dahaka написал(а) 8 июня, 2010 в 17:57

Блин, я туплю, может, но КРЕНа — мах 1А.

Цитата:
>>Итого имеем – выходной ток – 3А (это постоянный, а импульсный, наверняка, намного больше).

BSVi Reply:
июня 8, 2010 at 19:37

Крен выдает ток постоянно, а драйвер в импульсе. Тоесть, он накапливает энергию за какое-то время, а потом бабац, и выдает большой ток.

Dahaka Reply:
июня 8, 2010 at 21:08

Бабац это круто=) Особенно когда слышно, видно, и ощутимо. Хотя нет, насчёт последнего пункта вряд ли. А всё таки — стаблизатор сильно тут грееться!?

BSVi Reply:
июня 8, 2010 at 23:23

Если нагрузка — транзисторы, то не греется совсем. Можно даже мелкий 78l12 ставить.

qic написал(а) 15 июня, 2010 в 10:35

Привет! Тут парочка вопросов возникла.
В общем хочу сделать злой драйвер из палок и экскрементов.
Я конечно пробовал ГДТ — мне понравилось. Но ГДТ для диапазона частот а рулить хочется от килогерц и до мегагерц.
Итак.
1) Если взять от этого драйвера конечную часть (после оптопары) и затвором второго КП501 подключиться к стоку КП501 первого. Получится выход с инверсным сигналом? (Поднять питание до 15 В — и вот драйвер уже с мостовым выходом с размахом +\- 15В. (с)
2) Хочу попробовать так — компаратор с эммитерным повторителем(двойным) — первое плечо, такое же (компаратор соединен к первому + к — и на оборот) второе плечо. Это я так хочу избавиться от того что после оптопары и до выходных каскадов. Можно так? (советовали LM311).
ЗЫ Заранее спасибо =)

BSVi Reply:
июня 15, 2010 at 10:44

1) Ну, сделать мостовой драйвер — совсем не проблема. Можно даже не использовать второй КП501, а подключить повторитель прямо к выходу оптопары.

2) Можно так?
Компараторы — штуки относительно медленные, и на мегагерцах LM311 сильно исказит сигнал.

Вообще, я очень сомневаюсь в применимости этого драйвера на мегагерцах. Если чего получится, отпишись.

qic Reply:
июня 15, 2010 at 10:56

Транзисторы то это осилят. Тут все просто — заменил на что покруче и вперед.
А с компараторами я незнаю что взять — но желаемо чтобы на дравер не ушло более 200-250р (ибо тогда проще оптопару и две УЦЦ).
Чтобы компаратор негрузить наверное оставлю первый повторитель на кт315/кт361.
Пока я попробую просто взять два твоих драйвера, спараллелить питание, оптопары соединить в «противофазе» и подключить к входу и выходу И-НЕ.
ССТЦ однотакт (классЕ) IRFP460
О результатах отпишусь.

BSVi Reply:
июня 15, 2010 at 11:02

georgy31 написал(а) 21 октября, 2010 в 13:44

Пробовал запустить ваш драйвер на 50 кгц, всё красиво, но дэд-таймы срезает как вроде их и не было. Вам не кажется, что в этой оптопаре стоит триггер Шмидта?
Обязательно ли замыкать 7и 8 ноги? Вроде как вход с выходом перемыкаются.

BSVi Reply:
октября 21, 2010 at 14:04

>дэд-таймы срезает как вроде их и не было. Вам не кажется, что в этой оптопаре стоит триггер Шмидта?

Триггер никак не влияет на передачу сигнала. Драйвер передает только логические уровни 0 и 1.

Обязательно ли замыкать 7и 8 ноги? Да, 8 — это питание, а 7 — разрешение работать.

georgy31 Reply:
октября 21, 2010 at 20:02

Как же триггер не влияет на передачу сигнала, когда на входе есть дэд-тайм, а на выходе и следа нет. Может как то его можно сохранить? В крайнем случае, как его организовать по выходу драйвера?

BSVi Reply:
октября 21, 2010 at 20:07

>Как же триггер не влияет на передачу сигнала, когда на входе есть дэд-тайм, а на выходе и следа нет.

Что такое, по вашему, дед тайм?

georgy31 Reply:
октября 21, 2010 at 22:38

Дэд-тайм, это такие полчки по бокам меандра. Так вот эта оптопара с перднего дэда делает просто уклон умпульса, а задний немного остаётся, только спадает почти к низу.

BSVi Reply:
октября 21, 2010 at 22:53

Немного не правильно. Дед тайм — это разница во времени между переключением транзисторов верхнего и нижнего плеча.

Я подозреваю, что вы подаете на драйвер то, что нарисовано на рис 2.
Нужно же сделать два драйвера и подавать то, что на рис 1.

georgy31 Reply:
октября 22, 2010 at 8:20

Да я уже и сам всё понял. Видно перепаялся вчера. Вот только я подаю сигнал с 5и вольтового контроллера. Как можно рассчитать ток 5ма через светодиод? Попросту, какой резистор Р1. Я остановился на 240 ОМ, но всё равно передний фронт немного завален, на 100 нансек, уже с выхода опртрона. Задний идеален.

BSVi Reply:
октября 22, 2010 at 9:49

>но всё равно передний фронт немного завален, на 100 нансек
Хотите поиграться — просто уменьшайте резистор.

Если всетаки хотите расичтать, выучите закон ома (http://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Ома)
И учтите, что на диоде падает некоторое напряжение, оно написано в даташите на оптопару.

Но, я думаю, там и такк все в насыщении у вас. 100нс — это оочень высокая скорость, я вообще слабо представляю применение этому драйверу там, где требуется меньшая длительность фронта.

Ну, и на всякий случай, почитайте http://bsvi.ru/rules/

georgy31 написал(а) 22 октября, 2010 в 11:23

Спасибо насчёт закона Ома, он мне очень пригодится надеюсь. У меня контроллер формирует ШИМ-синус, но фраернулся и частоту дискретизации сделал 50 кгц, а её обычные оптодрайвера преобразуют в синус из шима, этот ваш изГиПАЛ вроде пытается выдать что то приближённое к начальному сигналу, я давно с этой оптопарой экспериментирую, но не додумал всунуть полевик для согласования. За что вам большое человеческое спасибо и низкий поклон. Только извените, вывод 7 служит для мониторинга фотодиода, и его лучше вообще не использовать, иначе он собирает весь мусор из питания. Извениете за надоедливость, но всетаки драйвер ваш отличный. А немного замедленное включение и мгновенное выключение, — в этом что то есть заманчивое. Как закончу, поделюсь.

BSVi Reply:
октября 22, 2010 at 11:32

Спасибо за спасибо, жду результатов.

tdb1001 написал(а) 3 декабря, 2010 в 20:27

Здравствуйте!
Возник ряд вопросов по схеме:
Какую функцию выполняют диод VD3 и транзистор T2?
Какие именно транзисторы не входят в насыщение и почему?
Буквы в обозначениях транзисторов, как я понял, могут быть любые?

BSVi Reply:
декабря 3, 2010 at 20:40

>Какую функцию выполняют диод VD3 и транзистор T2?
T2 тянет вызодник вверх, а VD3 позволяет ему открываться, когда T1 выключается

>Какие именно транзисторы не входят в насыщение и почему?
Речь шла про T2. Почему не входит — предлагаю загуглить по поводу того, что такое насыщение и что нужно сделать, чтобы в него войти.

>Буквы в обозначениях транзисторов, как я понял, могут быть любые?
Ага

tdb1001 Reply:
декабря 4, 2010 at 19:03

>предлагаю загуглить по поводу того, что такое насыщение и что нужно сделать, чтобы в него войти.
Для того чтобы ввести транзистор в режим насыщения необходимо, чтобы оба его перехода были смещены в прямом направлении. Т.к. напряжение базы транзистора T2 в этой схеме не может быть больше 12 Вольт, т.е. больше напряжения коллектора то транзистор T2 не может войти в режим насыщения. Это правильно?
Раньше я думал, что режим насыщения наступает при достижении определенного значения тока базы iб>=iбнас, даже если коллекторный переход смещен в обратном направлении, а эмиттерный переход в прямом. Это как я понял не верно?

Как я понял, T2 служит для того, чтобы быстрее подтянуть базы транзисторов T3 и T4 к 12В (т.е T2 полностью откроется быстрее, чем полностью закроется T1). Так ли это?

Никак не пойму как идут токи через VD3 во время включения и выключения T1.
Если не сложно можно поподробней описать, что происходит при включении и
выключении Т1 с VD3 и Т2.

BSVi Reply:
декабря 4, 2010 at 20:33

>Это как я понял не верно?
Ага.

>Так ли это?
И опять, да )

>происходит при включении и выключении Т1 с VD3 и Т2.
Подаем ноль на затвор. При этом T1 закрывается, на его стоке появляется +12, открывается T2 (ток течет в нагрузку через б-э переход) и на выходе этой конструкции появляется +12.

Подаем +5 на затвор. T1 открывается, через VD3 на нагрузке получается ноль. При этом T2 закрывается, так как на базе — ноль.

Что это такое вы собрались конструировать, если не секрет?

tdb1001 Reply:
декабря 5, 2010 at 17:41

Большое спасибо за ответы.

>Что это такое вы собрались конструировать, если не секрет?
Нет, это совсем не секрет. Ради эксперимента, хочу попробовать собрать индукционный нагреватель.

На рисунке http://savepic.org/854601.jpg я нарисовал два варианта подключения ваших драйверов к GDT. Как Вы думаете это правильные варианты или нет. Терзают сомнения на счет второго (в отличие от первого работа драйверов на активно-индуктивную нагрузку), хотя с моей точки зрения должно работать.

BSVi Reply:
декабря 5, 2010 at 17:54

Только я не понял, зачем GDT делать пуш-пуллом, но хозяин-барин.

Cepera2 Reply:
марта 13, 2011 at 23:13

Можно еще раз про насыщение уточнить? Чтобы в него войти нужно, чтобы на базе было больше чем на коллекторе (для пнп), но это невозможно т.к. коллектор на +питания. Как же он тогда раньше в него уходил?

BSVi Reply:
марта 13, 2011 at 23:19

Для пнп- наоборот, напряжение на базе должно быть ниже, чем на коллекторе.

В общем случае, коллектор подключен на + питания только в схеме с общим эмиттером. В остальных случаях он подключен через резистор. Падение на резисторе дает возможность базовому напряжению подняться выше коллекторного.

Cepera2 Reply:
марта 14, 2011 at 0:30

ну да, спутал. на н-п-н на базе больше чем на коллекторе, а для п-н-п меньше чем на коллекторе (или эмиттере?).
Сейчас припоминаю старую схему, там кажись VT2 как раз стоял в схеме с ОЭ. На него с оптрона шло 5в, он открывался, просаживал свой коллектор до 1в и насыщался. Все ясно, спасибо за разъяснение.

Den написал(а) 27 декабря, 2010 в 23:32

Хочу собрать Ваш драйвер , смущяет одно транзистор Т1 на схеме нарисован как p канал а даташыт говорит n канал кому верить ?
И ещо один вопросик транзисторы кт315 и кт361 можно заменить на кт3102 и кт3107

BSVi Reply:
декабря 27, 2010 at 23:42

Гы, вот это — да )) Прошу прощения, действительно там Н-канальный должен быть.

>И ещо один вопросик
Можно.

sunktor написал(а) 10 мая, 2011 в 17:12

По моему лучше заменить узел Т1-Т2 двумя элементами коммутатора к564КТ3 со временем переключения 20ns, кроме того лучше поступить как буржуи в драйверах нового поколения, таких как ucc37322 например, где используются два одинаковых транзистора n-p-n структуры, так как транзисторы этой структуры обладают бОльшим быстродействием.
Если оставить так, то не лучше ли сделать Т3-Т5 и Т4-Т6 составными с общим коллектором? А между базами Т3,Т4 и эмиттерами Т4-Т6 поставить низкоомное сопротивление (ом сто или менее), или это ухудшает скорость переключения?

BSVi Reply:
мая 10, 2011 at 17:54

>двумя элементами коммутатора к564КТ3
У коммутаторов высокое выходное сопротивление.

>используются два одинаковых транзистора n-p-n структуры
Придется делать сложную схему сдвига уровней.

>или это ухудшает скорость переключения?
не просто ухудшает, а очень сильно ухудшает.

sunktor написал(а) 11 мая, 2011 в 11:57

>У коммутаторов высокое выходное сопротивление.
80 Ом Вы считаете не достаточно?

>не просто ухудшает, а очень сильно ухудшает.
Если у Вас есть более точные данные (экспериментальные), хотелось бы их услышать, неужели настолько, что вообще не приемлемо, хотя-бы порядок значений.

BSVi Reply:
мая 11, 2011 at 17:14

>80 Ом Вы считаете не достаточно?
Может и достаточно, не эксперементировал, но вылазят еще проблемы, к примеру, коммутировать нужно 12 вольт, а логический уровень — 5вольт. Какое должно быть питание?

>Если у Вас есть более точные данные (экспериментальные)
Нет, даже не пробовал. Но википедия знает:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Составной_транзистор
(раздел недостатки)

sunktor написал(а) 11 мая, 2011 в 19:00

В общем взялся за паяльник, результат такой, фронт 100ns, спад 150ns на емкости в 5600 пик, если мерить как буржуи от 10 до 90 процентов уровня сигнала, насколько не врет мой осцил с минимумом развертки в 100 наносекунд.
С коммутаторами я погорячился, они около 100ns переключаются, отсего и таки фронт и спад.
Транзисторы лучше брать 646 и 639, еще 30-50 наносекунд можно выиграть (как раз фронт круче из за 646 транзистора, 639 не оказалось).
Оставил только коммутатор (два ключа в параллель, так чуть больше выигрыш, а хватит и пару ключей (половины микрухи)), инвертор на одном 315 транзисторе и два транзистора на выходе, все, Т1-Т4 не нужны оказались.
Вам бы на верхней осциллограмме развертку на 100 наносек поставить не мешало бы, плоховато видно.

BSVi Reply:
мая 11, 2011 at 19:11

>фронт 100ns, спад 150ns на емкости в 5600 пик
Ну, емкость не рекордная. Проблема в драйверах не столько в заряде емкости, сколько в подавлении эффекта миллера, а для этого нуно уметь заряжать емкость как минимум в 10 раз болше, чем затвор.

Развертку поставить не могу, дрова давно почили, я давно уже пользуюсь интегральными драйверами.

sunktor Reply:
мая 12, 2011 at 12:29

Ну так эффект Миллера иначе как увеличением тока затвора не преодолеть, а это от типа транзисторов зависит, по мне так 646 (1.2А) и 639(1.5) вполне могут его обеспечить.
А вообще вот полезная инфа по силовым полевикам — narod.yandex.ru/100.xhtml?valvolodin.narod.ru/articles/fetdrvr.pdf

sunktor написал(а) 11 мая, 2011 в 19:04

>Может и достаточно, не эксперементировал, но вылазят еще проблемы, к примеру, коммутировать нужно 12 вольт, а логический уровень – 5вольт. Какое должно быть питание?
Дак есть преобразователи уровня, вроде не сложно еще микруху добавить если нужно, смотря какая схема. Это дело второстепенное.

BSVi Reply:
мая 11, 2011 at 19:13

Да нет, какраз — первостепенное. Ведь коммутатор в твоей схеме как-раз и играет роль преобразователя уровня, если к нему еще один пределать, то коммутатор уже не нужен будет. А быстрой преобразователь уровня у меня на схеме и показан.

Misha25 написал(а) 19 июня, 2011 в 7:26

Сергей, можно ли такими двумя драйверами рулить GDT для полумоста на irfp460, подобно ucc37321 ?

BSVi Reply:
июня 19, 2011 at 19:01

XANDER написал(а) 7 июля, 2011 в 22:23

Здравствуйте, а можно ли сделать драйвер с такого хлама как например УНЧ TDA2003 ? //завалялась куча такого добра, люблю нестандартные применения ?

У меня с микроконтроллера шим

30 kHz через резистор 5 Ом управляет мосфетом (с дохлой материнки). Мосфет рулит нагрузкой до 10А (электродвигатель зашунтированный диодом шотки). При коэффициенте заполнения шим 0 — 60% и 100% полевик полностью холодный (естественно в ключевом режиме так и должно быть), 60 — 99% заметно греется (насколько я понимаю он плохо переключается, микроконтроллер не в состоянии быстро перезарядить емкость затвора, нужен драйвер).

Нет пока что осциллографа, в аналоговых нюансах только начинаю разбираться, прошу совет профи ? Если это возможно (даже с ограничениями), то получится отличная экономия места в отличии от рассыпного варианта. Заранее благодарен…

BSVi Reply:
июля 8, 2011 at 9:04

Из усилителя драйвер получится разве-что на десяток-сотню герц. Без осцилла делать в силовухе нечего.

Starlight написал(а) 6 января, 2012 в 1:53

Здравствуйте! Прошу перезалить схему (http://bsvi.ru/uploads/13bb20409738_12DCC/image_3.png), не открывается полностью в браузере, а также не выкачивается полностью менеджером закачек.

BSVi Reply:
января 6, 2012 at 9:38

И открывается и выкачивается. Проблемы с вашей стороны.

Starlight Reply:
января 7, 2012 at 1:48

Действительно. Сегодня всё нормально и загрузилось и выкачалось. Интересно, почему так.

Allex написал(а) 13 января, 2012 в 6:45

Здравствуйте, собираюсь делать инвертор с синусом по этой схеме http://radiokot.ru/circuit/power/converter/19/ но по мощнее ключи будут irfp460, подскажите пожалуйста можно ли заменить драйвер автор на ваш в этой схеме, и что придется изменить, заранее спасибо!

BSVi Reply:
января 13, 2012 at 10:18

У автора хитрый дравер с бутстрепом и формирователем дед-тайма. Заменить, конечно можно, но придется много колдовать. Кроме бутстепа, нужно будет еще и дедтайм делать.

mandarin написал(а) 23 апреля, 2012 в 18:58

Здравствуйте, собираю ваш драйвер для небольшой полумостовой теселки, возникла следующая проблема — на выходе каскада Т1 сигнал не усиливается до 12 вольт, питание 12 вольт номиналы все как у вас, подскажите пожалуйста в чем может быть проблема?
Заранее благодарю!

BSVi Reply:
апреля 26, 2012 at 20:08

Может непропай, может транзистор умер, может вы ножки транзистора перепутали.
Схема проверенна несколькими людьми и 100% работоспособна.

slava_s написал(а) 4 марта, 2013 в 18:17

Автор написал:»Итого имеем — выходной ток — 3А (это постоянный, а импульсный, наверняка, намного больше).»

А вот и нет.Максимальный постоянный ток коллектора транзисторов КТ815,КТ814-
1.5 А.Импульсный-3А.
Плюс ко всему эти транзисторы низкочастотные(Fгр.около 3МГц).Плюс на переходах БЭ транзисторов драйвера остаётся большое напряжение(3 перехода на выключение -1.8 В, на включение-не так важно),что замедляет разряд затворной ёмкости управляемого драйвером ключа.Для увеличения скорости выключения (особенно при низком значении порогового напряжения ключа) нужно разряжать затвор отрицательным питанием, которое можно сформировать с помощью стабилитрона с параллельным ему конденсатором и резистора параллельно затвору выходного ключа.Питание положительное драйвера нужно будет увеличить на величину,равную номиналу стабилитрона(обычно применяется 3.3-4.7В).Транзисторы (вместо КТ814,815) лучше поставить более высокочастотные, например, КТ972,973(они ещё и составные, тогда 315,361 не нужны) или SS8050,8550.

Barsick Reply:
апреля 19, 2014 at 14:09

КТ972,973 — подтверждаю, годный выбор. Силовые IGBT размером с сигаретную пачку (тип не помню за давностью, какой-то Сименс) работали без вопросов, но, где-то на 40 кгц, больше просто не надо было. Что стояло между 6N137 и КТ972,973 — тоже не помню, но вроде 2N2222

TeRaVoLt-2013 написал(а) 24 апреля, 2013 в 4:46

Здравствуйте,у меня вопрос назрел:как соединить вместе два драйвера для одного гдт(полумост)транс на питальнике один для двух?как именно соединять драйвера и в случае соединения куда цеплять гдт?какие полные аналоги микросхемы бывают?заранее спасибо.

TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 9:09

BSVi Reply:
апреля 25, 2013 at 9:16

Я абсолютно не понял вопроса, поэтому и не могу ответить.

TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 15:35

у меня один гдт для полумоста,интеруптер на не555 ВОПРОС:как согласовать(подсоеденить)два драйвера к одному интеруптеру и к гдт?Общий ли у них источник питания?Заранее спасибо)))ЗЫ просто у интеруптера выход один а на драйверы нужно два

BSVi Reply:
апреля 25, 2013 at 18:21

Драйвер транзисторов — это не то-же самое, что драйвер теслы. Поэтому вопрос «куда подключать интерруптер» не имеет смысла.

Эти драйвер оптозиолированные, и предназначены для подключения к транзисторам без GDT, поэтому вопрос «куда подключать GDT» тоже не имеет смысла.

TeRaVoLt-2013 написал(а) 25 апреля, 2013 в 22:24

Kubrikov написал(а) 9 января, 2014 в 20:50

Здравствуйте, Сергей!
Подскажите пожалуйста, А почему Вы в этом драйвере используете биполярные транзисторы, а не мосфеты? Мосфеты же вроде получше, и современные драйверы в виде микросхем тоже на комплиментарных мосфетах делают.

Чем биполярники принципиально лучше мосфетов в данной конструкции?

Или просто делали из того, что было под рукой?

Драйвер полевого транзистора из дискретных компонентов

Одно дело, когда для скоростного управления мощным полевым транзистором с тяжелым затвором есть готовый драйвер в виде специализированной микросхемы наподобие UCC37322, и совсем другое, когда такого драйвера нет, а схему управления силовым ключом необходимо реализовать здесь и сейчас.

В таких случаях нередко приходится прибегать к помощи дискретных электронных компонентов, которые есть в наличии, и уже из них собирать драйвер затвора. Дело, казалось бы, не хитрое, однако для получения адекватных временных параметров переключения полевого транзистора, все должно быть сделано качественно и работать правильно.

Весьма стоящая, лаконичная и качественная идея с целью решения аналогичной задачи была предложена еще в 2009 году Сергеем BSVi в его блоге «Страничка эмбеддера» (смотрите — Драйвер полевых транзисторов из хлама).

Схема была успешно протестирована автором в полумосте на частотах до 300 кГц. В частности, на частоте 200 кГц, при нагрузочной емкости в 10 нФ, удалось получить фронты длительностью не более 100 нс. Давайте же рассмотрим теоретическую сторону данного решения, и попробуем подробно разобраться, как эта схема работает.

Основные токи заряда и разряда затвора при отпирании и запирании главного ключа текут через биполярные транзисторы выходного каскада драйвера. Данные транзисторы должны выдержать пиковый ток управления затвором, а их максимальное напряжение коллектор-эмиттер (по datasheet) обязано быть больше чем напряжение питания драйвера. Обычно для управления затвором полевика достаточно 12 вольт. Что касается пикового тока, то предположим, что он не превысит 3А.

Если для управления ключом необходим ток более высокий, то и транзисторы выходного каскада должны быть более мощными (разумеется, с подходящей граничной частотой передачи тока).

Для нашего примера в качестве транзисторов выходного каскада подойдет комплиментарная пара — BD139 (NPN) и BD140 (PNP). У них предельное напряжение коллектор-эмиттер составляет 80 вольт, пиковый ток коллектора 3А, граничная частота передачи тока 250 МГц (важно!), а минимальный статический коэффициент передачи тока 40.

Для повышения коэффициента усиления по току в схему выходного каскада добавлена дополнительная комплиментарная пара слаботочных транзисторов КТ315 и КТ361 с максимальным обратным напряжением 20 вольт, минимальным статическим коэффициентом передачи тока 50, и граничной частотой 250 МГц — такой же высокой, как у выходных транзисторов BD139 и BD140.

В итоге на выходе получаем две пары транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона с общим минимальным коэффициентом передачи по току 50*40 = 2000 и с граничной частотой равной 250 МГц, то есть теоретически в пределе скорость переключения может достигать единиц наносекунд. Но поскольку здесь речь идет об относительно продолжительных процессах заряда и разряда емкости затвора, то это время будет на порядок выше.

Управляющий сигнал необходимо подавать на объединенные базы транзисторов КТ315 и КТ361. Токи открывания баз NPN (верхних) и PNP (нижних) транзисторов должны быть разделены.

Для этого в схему можно было бы установить разделительные резисторы, но гораздо более эффективным для данной конкретной схемы оказалось решение с установкой вспомогательного блока на КТ315, резисторе и диоде 1n4148.

Функция этого блока — быстро активировать базы верхних транзисторов слаботочного каскада при подаче высшего напряжения на базу данного блока, и так же быстро через диод подтянуть базы к минусу, когда на базе блока появится сигнал низшего уровня.

Чтобы иметь возможность управлять данный драйвером от слаботочного источника сигнала с выходным током порядка 10 мА, в схему установлены слаботочный полевой транзистор КП501 и высокоскоростная оптопара 6n137.

При подаче управляющего тока через цепь 2-3 оптопары, выходной биполярный транзистор внутри нее переходит в проводящее состояние, причем на выводе 6 находится открытый коллектор, к которому и присоединен резистор, подтягивающий затвор слаботочного полевого транзистора КП501 к плюсовой шине питания оптопары.

Таким образом, когда на вход оптопары подается сигнал высокого уровня, на затворе полевика КП501 будет сигнал низкого уровня, и он закроется, тем самым обеспечив возможность для протекания тока через базу верхнего по схеме КТ315 — драйвер станет заряжать затвор главного полевика.

Если же на входе оптопары сигнал низкого уровня или сигнал отсутствует, то на выходе из оптопары будет сигнал высокого уровня, затвор КП501 зарядится, его стоковая цепь замкнется, а база верхнего по схеме КТ315 подтянется к нулю.

Выходной каскад драйвера начнет разряжать затвор управляемого им ключа. Важно учесть, что в данном примере напряжение питания оптопары ограничено 5 вольтами, а главный каскад драйвера питается напряжением 12 вольт.

  • Размножение Ивы черенками.Как просто создать зелен…
  • Плазменная,дуговая,электронная зажигалка своими руками.Схема.
  • Мини плазменная сварка или плазморез своими руками,на блокинг генераторе.Сваривает медный провод.
  • Мини-водяная помпа для самоделок из шприца своими руками.
  • Мини-паяльник из резистора МЛТ своими руками.Для пайки SMD и других деталей.
  • Мощный преобразователь от 1.2В на полевом Mosfet-транзисторе.Две детали.Зажигает более 16-ти светодиодов,питает радиоприемник.
  • Боксерская груша из пластиковой 30-литровой бутылк…
  • Главная страница
  • Мини-передатчик АМ на кварцевом генераторе.
  • Самодельный фонарик из DVD привода от ноутбука на …
  • Простой динамо-фонарик своими руками из игрушки китайского пистолета.
  • Размножение сосны семенами из шишек.Пересадка сосны.
  • Имитатор подскакивающего шарика о стол.
  • Имитатор звука капели-дождя.
  • Зарядное устройство для пальчиковых батареек асимметричным током.Как зарядить батарейку.
  • Простой указатель поворота для велосипеда своими руками.Вправо-влево,аварийка.
  • Игрушка «Электронный гимнаст».
  • Диоды КД105,КД208.
  • Транзисторы кт972 кт973.Характеристики.Цоколевка.
  • Автоматическая мигалка на четырех деталях.Ночью мигает,утром выключается.
  • Самовосстанавливающиеся предохранители.
  • Простой датчик влажности для растений.
  • GSM-растяжка.Поступит звонок при обрыве провода.
  • Автоматическая мигалка.Включается и начинает мигать с наступлением темноты,на рассвете выключается.
  • Как вырастить съедобный или посевной каштан из магазина «Магнит».
  • Механический телевизор своими руками.Схемы.
  • УКВ-FM приемник на одном транзисторе.УКВ регенератор на полевом транзисторе.
  • Блокинг-генератор на полевом транзисторе и передатчик на длинные волны.
  • Транзистор IRF3711S.
  • Неоновая и светодиодная подсветка выключателя своими руками.
  • Как определить полярность оксидного-электролитического конденсатора.
  • Реле времени,таймер задержки на полевом транзисторе.
  • Электрозажигалка для газа-газовой плиты своими руками.Схема.
  • Сенсор на одном полевом транзисторе.Всего одна деталь.Bs170-КП501.
  • Определитель полюсов магнита и магнитный включатель-выключатель.Микросхема из кулера fs266 fs277.
  • Лазерная GSM сигнализация на базе сотового телефона и лазерной указки.
  • Детектор скрытой проводки на одном транзисторе сво…
  • Двутональная полицейская сирена на таймерах 555.
  • Электромагнитное реле.Что внутри и как работает.
  • Автоматическое зарядное устройство на микросхеме LTC4054
  • СВЧ n-p-n транзистор BFR93
  • Подстроечные резисторы
  • Демонтаж SMD радиодеталей с помощью электрической …
  • Полевой транзистор КП364.
  • Кремниевый диод КД226
  • Диоды для детекторного приемника
  • Кремниевый транзистор КТ922
  • Двухзатворный полевой транзистор n-типа BF964
  • Клей БФ-2 и БФ-4.
  • Клей ВС-10Т теплостойкий.
  • Где взять медную фольгу
  • Сигнализация-растяжка на базе сотового телефона.По…
  • Коротковолновый АМ передатчик на 3-4 МГц.Выходная мощность более 4Вт на транзисторе КТ805
  • Автоматическая импульсная вспышка для лампы от фотоаппарата.
  • Транзисторы КТ315 и КТ361.Характеристики и их зарубежные аналоги.
  • Резисторы.Как выглядят и как называются.
  • Трассоискатель для поиска скрытой проводки своими …
  • Простая ИК-станция для пайки SMD из проволоки.Инфр…
  • Простой паяльник от 7В своими руками.
  • Кремниевый транзистор КТ961.Характеристики
  • Кремниевые транзисторы КТ814 КТ815 КТ816 КТ817. Ха…
  • Автоматическая вспышка из старого фотоаппарата.Переделка две детали-тиристор и неоновая лампа.
  • Тревожное охранное устройство на микросхеме К561ЛА…
  • Простой усилитель низкой частоты на трех транзисто…
  • Музыкальный синтезатор-микросхема УМС. Три мелодии…
  • Супергетеродинный АМ радиоприемник своими руками на частоту 27МГц.
  • Трансформатор ТС-180 для питания радиоламп или сам…
  • Регулируемый стабилизатор напряжения на tl431 и полевом транзисторе.
  • Элемент Пельтье из кулера для воды.Как подключить …
  • Преобразователь напряжения от 1.2В на микросхеме Y…
  • УКВ-FM передатчик.Радиус действия более 2км.
  • Полевой двухзатворный транзистор 3SK224.
  • Детектор излучения микроволновки,раций,передатчико…
  • Умножитель для плазменной зажигалки.Из ВЧ дуги в в…
  • Преобразователь на основе несимметричного мультивибратора.
  • УКВ-FM конвертер на микросхеме К174ПС1.
  • Сенсорный включатель-выключатель.
  • Зарядное устройство для миниатюрных дисковых элементов питания.
  • Телеграфный передатчик на 80 метровый диапазон.Мощность 8-10Вт.
  • ВЧ пробник на светодиоде с аттенюатором.
  • Регулируемый понижающий ШИМ стабилизатор напряжения на микросхеме LM2576-ADJ.
  • В.Ч.генераторы для простых опытов.Зажигают люминисцентную лампу и т.д.
  • Широкополосный УКВ глушитель на одном транзисторе.
  • Простой телеграфный трансивер на двух транзисторах на 3.5МГц.
  • КВ-УКВ усилитель для радиоприемника.Усиливаем слабый радиосигнал.
  • Преобразователь на одном полевом транзисторе для светодиода 12В.
  • DC-DC реобразователь напряжения 12-18В на таймере 555 для питания ноутбука.
  • Направленный микрофон с чувствительным усилителем.
  • Бегущие огни и зрелищный искатель скрытой проводки на одной детали-микросхеме к561ие8.
  • Мигалка на динисторе от 220В или как проверить динистор.
  • АМ передатчик на диапазон 80м. 2222+irf510.
  • Термопредохранители для защиты бытовой техники.
  • Солнечный концентратор из зеркал и крышки от кастрюли своими руками.
  • Индикаторы заряда или напряжения аккумуляторной батареи на стабилитроне.
  • УКВ приемник на цифровой микросхеме RDA5807FP.
  • Полевой транзистор BS170.
  • ИК-сигнализация на микросхеме к561ла7.Срабатывает при пересечении.
  • Конвертер УКВ из 88-108 в 66-74МГц на одном полевом транзисторе.
  • Металлоискатель на биениях на микросхеме к561ла7.
  • Бегущие огни на таймере 555 и счетчике к561ие8.Мигают поочередно 10 светодиодов.
  • Всеволновый УКВ-приемник из тв-тюнера и СМРК. Лови…
  • Самодельный пеленгатор из радиоприемника.Как найти передатчик или охота на лис.
  • Генератор звуковых и ультразвуковых колебаний.
  • Транзистор КТ903.Цоколевка и характеристики.
  • Составной транзистор КТ829.Цоколевка.Характеристик…
  • Высокочастотный транзистор КТ908.Цоколевка.Характе…
  • Передатчик на туннельном диоде и генератор звука.
  • Инфракрасный ИК передатчик и приемник звука.
  • Из шагового двигателя своими руками.Фонарик,зарядк…
  • Преобразователь напряжения для питания 12В светодиода от 3.7В.
  • Беспроводное зарядное устройство из электронного т…
  • Кремниевый биполярный n-p-n транзистор КТ805.Харак…
  • Электромагнитная индукция
  • Бесконечный моторчик из китайских часов с плавным …
  • Простой примитивный «Детектор лжи» своими руками.
  • Индуктивный передатчик и приемник на основе усилит…
  • СВЧ p-n-p транзистор BF979.Характеристики.Цоколевк…
  • СВЧ p-n-p транзистор КТ3109.Характеристики.Цоколев…
  • УКВ-FM регенератор на транзисторе кт3109 или bf979.
  • Транзистор КТ639 p-n-p.Характеристики.Цоколевка.
  • Приставка к мультиметру-ESR измеритель конденсатор…
  • Определитель межвиткового замыкания в катушке.Гене…
  • Мигалка на одном транзисторе кт805 и ярким мощным …
  • Металлоискатель на одном транзисторе кт315 и радио…
  • Беспроводной световой наушник на основе светодиода…
  • Упрвление двумя кнопками двумя нагрузками.Симметри…
  • Беспроводная передача электроэнергии своими руками…
  • Светомузыка и развертки из дешевой лазерной указки…
  • Лестница Иакова своими руками на транзисторе кт805…
  • Игрушка Emp jammer своими руками. Безделушка на пяти деталях.
  • Три самоделки для начинающих радиолюбителей на одн…
  • УКВ передатчик средней мощности на транзисторе КТ6…
  • Семь электронных самоделок для начинающих на транз…
  • Высоковольтный преобразователь из деталей эконом-лампы.Питание 3.7В.Зажигает 36В светодиод.
  • Простые самоделки для начинающих радиолюбителей на…
  • Простой четырех-функциональный робот на полевом тр…
  • Бегущие огни на мигающем светодиоде и счетчике 401…
  • Самоделки на мигающем светодиоде для начинающих ра…
  • Звуковой генератор-электронная волынка.
  • Простые электронные конструкции на полевом транзис…
  • Как измерить выходную мощность передатчика.
  • Телеграфный передатчик на 3.5МГц.
  • Линейный датчик Холла.Как работает и распиновка на примере HW108.
  • Двухтактный генератор на транзисторах кт315.Генера…
  • Бесколлекторный моторчик своими руками на микросхе…
  • Моторчики на одном транзисторе.Как раскрутить магн…
  • Импульсный металлоискатель своими руками.Как найти…
  • Отражение лазерного луча от предмета с источником …
  • Счетчик гейгера из неоновой лампы.Простейший детек…
  • Бегущие огни от наводок 220В или разряда пьезозажи…
  • Опыты с многовитковой катушкой и светодиодами.Как …
  • Регенеративный радиоприемник 3.9-10.5МГц на германиевых транзисторах.

Простое реле времени (или простое реле времени для начинающих 2) на биполярном транзисторе не сложно в изготовлении но на таком реле нельзя получить большие задержки. Длительность задержки определяет RC-цепь состоящая (для реле времени да биполярном транзисторе) из конденсатора, резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер транзистора. Чем больше ёмкость конденсатора тем больше задержка. Чем больше суммарное сопротивление резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер тем больше задержка. Увеличить сопротивление перехода база-эмиттер, для получения большой задержки, нельзя т.к. это неизменный параметр используемого транзистора. Сопротивление резистора в цепи базы нельзя увеличивать до бесконечности т.к. транзистору для открытия требуется ток, как минимум, в h21э меньший чем ток для необходимый для включения реле. Если например для включения реле требуется 100мА, h21э=100 то для открытия транзистора требуется ток базы Iб=1мА. Для открытия полевого транзистора с изолированным затвором большой ток не требуется, в данном случае можно даже пренебречь этим током и считать что ток для открытия такого транзистора не требуется. Полевой транзистор с изолированным затвором управляется напряжением поэтому можно использовать RC цепь с любым сопротивлением и следовательно делать любые задержки. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Реле времени на полевом транзисторе
Эта схема похожа на схему с биполярным транзистором из предыдущей стати только здесь вместо биполярного транзистора n-MOSFET (n канальный полевой транзистор с изолированным затвором (и индуцированным каналом)) и добавлен резистор (R1) для разряда конденсатора C1. Резистор R3 не обязателен:Рисунок 2 — Реле времени на полевом транзисторе без R3
Полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть испорчены статическим электричеством поэтому с ними нужно обращаться аккуратно: стараться не касаться вывода затвора руками и заряженными предметами, по возможности заземлять вывод затвора и т.д.
Процесс проверки транзистора и готового устройства показан на видео: Т.к. на параметры RC цепи пренебрежимо мало влияют параметры транзистора то расчёт длительности задержки осуществить достаточно несложно. В данной схеме на длительность задержки по прежнему влияет длительность удерживания кнопки и чем меньше сопротивление резистора R2 тем слабее это влияние, но не стоит забывать о том что этот резистор нужен для ограничения тока в момент замыкания контактов кнопки, если его сопротивление сделать слишком низким или заменить перемычкой то при нажатии на кнопку может выйти из строя блок питания или сработать его защита от к.з. (если она есть), контакты кнопки могут приплавиться друг к другу, к тому же данный резистор ограничивает ток при установке резистором R1 минимального сопротивления. Резистор R2 также понижает напряжение (UCmax) до которого заряжается конденсатор C1, при нажатой кнопке SB1, что приводит к уменьшению длительности задержки. Если сопротивление резистора R2 низкое то на длительность задержки оно влияет незначительно. На длительность задержки влияет напряжение на затворе относительно истока при котором транзистор закрывается (далее напряжение закрытия). Для расчёта длительности задержки можно воспользоваться программой:

КАРТА БЛОГА (содержание)

В инете полно статей о том как работают MOSFET-ы (ака полевики, т.е. полевые транзисторы), что надо рулить напряжением а не током. Разберем поподробнее + и – разных драйверов.

Теория проводимости

Есть N-канальные и P-канальные полевики, также ввиду особенностей производства, между Source и Drain образуется “паразитный” диод.

Для управления N-канальным полевиком необходимо приложить положительное напряжение относительно Source порядка 10V. В импульсных преобразователях на частотах 50+кГц требуется быстро открыть полевик, чтобы его сопротивление резко уменьшилось до

0 ом. В таком случае потерь тепла будет меньше. Почему? Если заглянуть в любой даташит на полевой транзистор то можно обнаружить что сопротивление перехода Drain-Source меняется в зависимости от напряжения на Gate-Source. Взьмем абстрактный транзистор: если при 5V сопротивление будет составлять 1 ом, то при 10V уже 0.5-0.7Ом, что в

два раза меньше, как следствие потери при более высоком напряжении управления тоже уменьшаются. Всего то! Однако у Gate есть внутренняя емкость. От десятков пикофарад у самых слабых полевиков до нанофарад у таких монстров как APT5016 (хотя это еще не самый злой полевик).

У P-канального наоборот, надо на Gate подать отрицательное напряжение относительно Source чтобы полевик открылся. Ситуация с сопротивлением открытого канала аналогична.

Драйвера

Для того чтобы быстро перезарядить Gate необходимо приложить, в зависимости от полевика, различное усилие. В интернете есть формулы для расчета токов, протекающих через драйвер. Я же хочу показать какие есть схемы управления полевиками. Конкретно нас интересует ключевой режим работы MOSFET-а.

Напрямую от контроллера

Не самый лучший вариант. Исключение составляют контроллеры со встроенным драйвером. RG резистор ограничивает ток через контроллер и уменьшает пульсации. У полевиков тоже есть своя индуктивность, она небольшая, но при быстром нарастании/спаде возникают колебания как в LC контуре. В моих краях найти контроллер со встроенным драйвером либо сложно либо дорого, поэтому приходится колхозить на универсальном ШИМ контроллере, под названием TL494.

Еще одна заметка по поводу резистора RG, когда требуется управлять большими токами и приходится ставить по 2-3+ транзистора, то данный резистор необходимо ставить перед каждым полевиком:

Особо крутые контроллеры, как на материнках, работающие на частотах 0.5-2МГц не требуют данного резистора и имеют отдельный выход для каждого полевика. Каждый полевик там представляет собой отдельную фазу с отдельным дросселем. Такие частоты выбраны специально для уменьшения габаритов всей схемы. Чем выше частота – тем меньше индуктивность нужна. В общих чертах.

Производители контроллеров полевиков рекомендуют сопротивление RG 4.7 Ом. Даже видел гдето видео ролик с презентацией сравнения потерь при различных резисторах. На практике же RG может доходить до 200 Ом, т.к. драйвера разные – токи которые они могут выдержать тоже разные. И частоты тоже разные. Короче глупо говорить что ставьте везде 4.7 Ома и будет счастье. Поэтому данный резистор должен подбираться индивидуально под способности драйвера и емкость Gate полевика (в даташитах этот параметр обозначается как Ciss – Input Capacitance).

Двухтактный биполярный драйвер

Одна из самых эффективных схем управления:

В идеале управляющие транзисторы надо распологать как можно ближе к MOSFET-у, для уменьшения пути протекания тока. Важно добавить шунтирующий конденсатор между VGate и землей (в схеме не указан).

Хорошо если N-канальный полевик Source-ом подключен к общей шине – земле – что и контроллер. Такое бывает в Step-Up конвертерах, однако ими мир не ограничивается. В Step-Down конвертерах полевик подключается Drain-ом напрямую к +, а Source идет дальше на дроссель. Если вы (не дай бог как я, по своей неопытности, когда в первой пришлось собрать понижающий преобразователь) попробуете заставить работать такую схему:

То обнаружите что полевик уже дымиться и припой капает коту на хвост расплавился. Как я сказал в начале статьи, N канальный полевик открывается полностью если на Gate подать + относительно Source. Но в данном случае получается когда мы подаем + на Gate, он начинает открываться и Source поднимается к + тоже! В итоге полевик не открыт и не закрыт. Висит посередине и дико греется. Но тут существует простое решение, Bootstrap-драйвер:

Схема немного усложнилась. Как видите силовым полевиком (справа) управляет по прежднему двухтактный биполярный драйвер. Однако он заведен относительно Source полевика. Левый полевой транзистор – маломощный, используется для сдвига уровня. Сигнал подается инвертированный. Резистор Pull-Down (подтягивающий) лучше поставить, в случае чего чтобы схема не “летала в воздухе”. Вот как оно работает: изначально конденсатор CBOOT заряжается через диод DBOOT управляющим напряжением, т.к. транзистор закрыт, на выводе Source земля (после дросселя L идет нагрузка которая как бы “заземляет” на время выключения полевика вывод Source). Полевик сдвига уровня наоборот (слева), открыт, чтобы силовой полевик был закрыт. Собственно в этом и заключается инверсия. Когда полевик сдвига уровня закрывается через резистор RLEVEL подается положительное напряжение на драйвер, а далее драйвер усиливает сигнал и подает + на Gate силового транзистора. Он начинает открываться и… и открывается полностью! Так как конденсатор CBOOT заряжен и привязан к Source силового полевика, то когда Source выравнялся по напряжению с напряжением притания, то CBOOT поднялся еще выше и оттуда, сверху, рулит через драйвер полевиком! Получается напряжение в момент открытия силового полевика относительно земли таково: UCBOOT+UPOWER. А диод не позволяет этому напряжению уходить обратно. Поэтому важно рассчитать какая разница напряжений у Вас получиться и использовать диод с запасом на данное напряжение. Когда триумф нашего CBOOT подходит к концу левый полевик открывается, на драйвере напряжение падает и одновременно с этим Source силового полевика также возвращается на “землю”. Я бы рекомендовал добавить небольшой резистор после Drain управляющего полевика, чтобы, когда драйвер открыт и “земля” драйвера выше реальной земли, не убить маломощный управляющий полевик. На своей практике я использовал 12 Ом резистор. Такая схема, с КПД 85% управляла понижающим конвертером на 300 ватт…. только недолго, нагрузка на выходе в виде резисторов плавилась на глазах ? Еще большего КПД можно достичь применяя синхронный выпрямитель, это когда вместо диода снизу ставится тоже полевой транзистор и открывается, когда верхний уже закрыт. Т.к. схема синхронизации двух полевиков заметно усложняется, то советую использовать спецальные синхронные драйвера. Там уже все задержки между открытием и закрытием есть, чтобы исключить протекание сквозных токов.

Схема ускоренного выключения на PNP

Самая простая и, возможно, самая популярная схема на одном PNP транзисторе:

В данном случае подразумевается что контроллер достаточно мощный, чтобы быстро зарядить полевик, но например, как у TL494, выход состоит всего лишь из одного npn транзистора. Обьеденив два имеющихся выхода TL494 и подцепив коллектором на + питания, эмитторы идут на вход этого полудрайвера. Главное эммитеры подтянуть на землю резистором. В случае напрямую выход TL494 подключить к полевику, то он будет очень долго закрываться, если подтягивающий резистор на килоом и больше. Если сдеать его на 100-200 ом, то тогда возрастает нагрузка на выходной каскад TL-ки, что тоже не хорошо:

В таком случае и применяется закрывающий драйвер:

В таком случае подтягивающий резистор делается на несколько килоом а RG рассчитывается также как раньше. При подаче положительного импульса, он проходит напрямую через диод D_ON и заряжает Gate полевика. Когда выходной каскад на TL-ке закрывается, то через подтягивающий резистор PULL_DOWN открывается Q_OFF и мгновенно разряжает через себя заряд Gate, что и приводит к моментальному закрытию полевика!

Почему N-канальный полевик лучше P-канального?

Возможно вы уже заметили что на всех схемах фигурирует N-канальный MOSFET. Этому есть несколько причин:

  • У N-канала при одинаковой серии меньшее сопротивление открытого канала.
  • N-канальные дешевле. 20A N-ch 1$ условно, то 20A P-ch 1.5$
  • В парных сборках N-ch и P-ch (в SO8 корпусе например) P-ch обладает как бОльшим сопротивлением так и меньшим максимальным током.
  • Сложно достать мощные P-ch полевики в какойнить деревне ?
  • Драйвер на рассыпухе для High-side N-ch может выйти дешевле чем разность стоимости P-ch – N-ch полевиков.

Так что если уже запаслись N-канальными полевиками, то вперед собирать к ним драйвера! Это не сложнее чем купить/найти P-ch.

Конец первой части ?

Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для низковольтных схем

Всем хороши мощные полевые транзисторы MOSFET, кроме одного маленького нюанса, — подключить их напрямую к выводам микроконтроллера зачастую оказывается невозможно.

Это, во-первых, связано с тем, что допустимые токи для микроконтроллерных выводов редко превышают 20 мА, а для очень быстрых переключений MOSFET-ов (с хорошими фронтами), когда нужно очень быстро заряжать или разряжать затвор (который всегда обладает некоторой ёмкостью), нужны токи на порядок больше.

И, во-вторых, питание контроллера обычно составляет 3 или 5 Вольт, что в принципе позволяет управлять напрямую только небольшим классом полевиков (которые называют logic level — с логическим уровнем управления). А учитывая, что обычно питание контроллера и питание остальной схемы имеет общий минусовой провод, этот класс сокращается исключительно до N-канальных «logic level»-полевиков.

Одним из выходов, в данной ситуации, является использование специальных микросхем, — драйверов, которые как раз и предназначены для того, чтобы тягать через затворы полевиков большие токи. Однако и такой вариант не лишён недостатков. Во-первых, драйверы далеко не всегда есть в наличии в магазинах, а во-вторых, они достаточно дороги.

В связи с этим возникла мысль сделать простой, бюджетный драйвер на рассыпухе, который можно было бы использовать для управления как N-канальными, так и P-канальными полевиками в любых низковольтных схемах, скажем вольт до 20. Ну, благо у меня, как у настоящего радиохламера, навалом всякой электронной рухляди, поэтому после серии экспериментов родилась вот такая схема:

  1. R1=2,2 кОм, R2=100 Ом, R3=1,5 кОм, R4=47 Ом
  2. D1 — диод 1N4148 (стеклянный бочонок)
  3. T1, T2, T3 — транзисторы KST2222A (SOT-23, маркировка 1P)
  4. T4 — транзистор BC807 (SOT-23, маркировка 5C)

Ёмкость между Vcc и Out символизирует подключение P-канального полевика, ёмкость между Out и Gnd символизирует подключение N-канального полевика (ёмкости затворов этих полевиков).

Пунктиром схема разделена на два каскада (I и II). При этом первый каскад работает как усилитель мощности, а второй каскад — как усилитель тока. Подробно работа схемы описана ниже.

Итак. Если на входе In появляется высокий уровень сигнала, то транзистор T1 открывается, транзистор T2 закрывается (поскольку потенциал на его базе падает ниже потенциала на эмиттере). В итоге транзистор T3 закрывается, а транзистор T4 открывается и через него происходит перезаряд ёмкости затвора подключенного полевика. (Ток базы транзистора T4 течёт по пути ЭT4->БT4->D1->T1->R2->Gnd).

Если на входе In появляется низкий уровень сигнала, то всё происходит наоборот, — транзистор T1 закрывается, в результате чего вырастает потенциал базы транзистора T2 и он открывается. Это, в свою очередь, приводит к открытию транзистора T3 и закрытию транзистора T4. Перезаряд ёмкости затвора подключенного полевика происходит через открытый транзистор T3. (Ток базы транзистора T3 течёт по пути Vcc->T2->R4->БT3->ЭT3).

Вот в общем-то и всё описание, но некоторые моменты, наверное, требуют дополнительного пояснения.

Во-первых, для чего нужны транзистор T2 и диод D1 в первом каскаде? Тут всё очень просто. Я не зря выше написал пути протекания токов базы выходных транзисторов для разных состояний схемы. Посмотрите на них ещё раз и представьте что было бы, если бы не было транзистора T2 с обвязкой. Транзистор T4 отпирался бы в этом случае большим током (имеется ввиду ток базы транзистора), протекающим с выхода Out через открытый T1 и R2, а транзистор T3 отпирался бы маленьким током, протекающим через резистор R3. Это привело бы к сильно затянутому переднему фронту выходных импульсов.

Ну и во-вторых, наверняка многих заинтересует, зачем нужны резисторы R2 и R4. Их я воткнул для того, чтобы хоть немного ограничить пиковый ток через базы выходных транзисторов, а также окончательно подравнять передний и задний фронты импульсов.

Собранное устройство выглядит вот так:

Разводка драйвера сделана под smd-компоненты, причём таким образом, чтобы его можно было легко подключать к основной плате устройства (в вертикальном положении). То есть на основной плате у нас может быть разведён полумост, H-мост или что-то ещё, а уже в эту плату останется только вертикально воткнуть в нужных местах платы драйверов.

Разводка имеет некоторые особенности. Для радикального уменьшения размеров платы пришлось «слегка неправильно» сделать разводку транзистора T4. Его перед припаиванием на плату нужно перевернуть лицом (маркировкой) вниз и выгнуть ножки в обратную сторону (к плате).

Ниже приведены осциллограммы работы драйвера для напряжений питания 8В и 16В на частоте 200 кГц (форма входного сигнала — меандр). В качестве нагрузки — конденсатор 4,7 нФ:

Как видите, длительности фронтов практически не зависят от уровня питающего напряжения и составляют чуть больше 100 нс. По-моему, довольно неплохо для такой бюджетной конструкции.

Предыдущая
Мастер-классКак сделать надежные тиски из остатков металла
Следующая
Мастер-классКатушка для удлинителя из велосипедной оси
Нудно
0
Полезно
0
Супер
0
Добавить комментарий
Adblock
detector