Προγράμματα οδήγησης FET

Τα προγράμματα οδήγησης τρανζίστορ MOSFET και IGBT είναι συσκευές για τον έλεγχο ισχυρών συσκευών ημιαγωγών στα στάδια εξόδου των μετατροπέων ηλεκτρικής ενέργειας. Χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσος σύνδεσμος μεταξύ του κυκλώματος ελέγχου (ελεγκτής ή επεξεργαστής ψηφιακού σήματος) και ισχυρών ενεργοποιητών.

Τα στάδια ανάπτυξης των ηλεκτρονικών ενέργειας (ισχύς) καθορίζονται από τις εξελίξεις στις τεχνολογίες των διακοπτών ισχύος και των κυκλωμάτων ελέγχου τους. Η κυρίαρχη κατεύθυνση στα ηλεκτρονικά ισχύος είναι η αύξηση των συχνοτήτων λειτουργίας των μετατροπέων που αποτελούν μέρος των τροφοδοτικών μεταγωγής. Η μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας σε υψηλότερες συχνότητες καθιστά δυνατή τη βελτίωση των χαρακτηριστικών ειδικού βάρους και μεγέθους των παλμικών μετασχηματιστών, των πυκνωτών και των τσοκ φίλτρων. Οι δυναμικές και στατικές παράμετροι των συσκευών ισχύος βελτιώνονται συνεχώς, αλλά οι ισχυροί διακόπτες πρέπει επίσης να ελέγχονται αποτελεσματικά. Τα ισχυρά προγράμματα οδήγησης υψηλής ταχύτητας των τρανζίστορ MOSFET και IGBT έχουν σχεδιαστεί για ισορροπημένη αλληλεπίδραση μεταξύ του κυκλώματος ελέγχου και των σταδίων εξόδου. Τα προγράμματα οδήγησης έχουν υψηλά ρεύματα εξόδου (μέχρι 9 A), σύντομους χρόνους ανόδου, χρόνους πτώσης, καθυστερήσεις και άλλα ενδιαφέροντα διακριτικά χαρακτηριστικά. Η ταξινόμηση του οδηγού φαίνεται στο Σχήμα 2.15.

Εικόνα 2.15 - Ταξινόμηση οδηγών

Ο οδηγός πρέπει να έχει τουλάχιστον έναν εξωτερικό πείρο (δύο σε κυκλώματα push-pull), ο οποίος είναι υποχρεωτικός. Μπορεί να χρησιμεύσει είτε ως προπαλμικός ενισχυτής είτε απευθείας ως βασικό στοιχείο σε ένα τροφοδοτικό μεταγωγής.

Τα διπολικά τρανζίστορ, τα τρανζίστορ MOS και οι συσκευές τύπου σκανδάλης (θυρίστορ, τριακ) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ελεγχόμενη συσκευή σε κυκλώματα ισχύος για διάφορους σκοπούς. Οι απαιτήσεις για έναν οδηγό που παρέχει βέλτιστο έλεγχο σε κάθε μία από αυτές τις περιπτώσεις είναι διαφορετικές. Ο οδηγός διπολικού τρανζίστορ πρέπει να ελέγχει το ρεύμα βάσης κατά την ενεργοποίηση και να διασφαλίζει την απορρόφηση των μειοψηφικών φορέων στη βάση κατά το στάδιο απενεργοποίησης. Οι μέγιστες τιμές του ρεύματος ελέγχου διαφέρουν ελάχιστα από τις μέσες τιμές στο αντίστοιχο διάστημα. Το τρανζίστορ MOS ελέγχεται από την τάση, ωστόσο, στην αρχή των διαστημάτων ενεργοποίησης και απενεργοποίησης, ο οδηγός πρέπει να περάσει μεγάλα παλμικά ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης των πυκνωτών της συσκευής. Οι συσκευές τύπου σκανδάλης απαιτούν το σχηματισμό ενός σύντομου παλμού ρεύματος μόνο στην αρχή του διαστήματος ενεργοποίησης, καθώς η απενεργοποίηση (απενεργοποίηση) για τις πιο κοινές συσκευές συμβαίνει κατά μήκος των κύριων ηλεκτροδίων και όχι των ηλεκτροδίων ελέγχου. Όλες αυτές οι απαιτήσεις πρέπει να πληρούνται στον ένα ή τον άλλο βαθμό από τους αντίστοιχους οδηγούς.

Τα σχήματα 2.16...2.18 δείχνουν τυπικά κυκλώματα για τη σύνδεση διπολικών τρανζίστορ και τρανζίστορ MOSFET με επίδραση πεδίου χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ στον οδηγό. Αυτά είναι τα λεγόμενα κυκλώματα με παθητική απενεργοποίηση του τρανζίστορ ισχύος. Όπως φαίνεται από το σχήμα, η δομή των κυκλωμάτων του οδηγού είναι εντελώς πανομοιότυπη, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση των ίδιων κυκλωμάτων για τον έλεγχο τρανζίστορ και των δύο τύπων. Σε αυτή την περίπτωση, η απορρόφηση των φορέων που συσσωρεύονται στη δομή του τρανζίστορ συμβαίνει μέσω ενός παθητικού στοιχείου - μιας εξωτερικής αντίστασης. Η αντίστασή του, η οποία παρακάμπτει τη μετάβαση ελέγχου όχι μόνο όταν είναι απενεργοποιημένο, αλλά και κατά τη διάρκεια του διαστήματος ενεργοποίησης, δεν μπορεί να επιλεγεί πολύ μικρή, γεγονός που περιορίζει τον ρυθμό επαναρρόφησης φορτίου.

Για να αυξήσετε την ταχύτητα του τρανζίστορ και να δημιουργήσετε διακόπτες υψηλής συχνότητας, είναι απαραίτητο να μειωθεί η αντίσταση του κυκλώματος επαναφοράς φόρτισης. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ επαναφοράς, το οποίο ενεργοποιείται μόνο κατά το διάστημα παύσης. Τα αντίστοιχα κυκλώματα ελέγχου για διπολικά τρανζίστορ και MOS παρουσιάζονται στο Σχήμα 2.17.

Το πρόγραμμα οδήγησης είναι ένας ενισχυτής ισχύος και προορίζεται για τον απευθείας έλεγχο του διακόπτη τροφοδοσίας (μερικές φορές πλήκτρα) του μετατροπέα. Πρέπει να ενισχύει το σήμα ελέγχου ως προς την ισχύ και την τάση και, εάν είναι απαραίτητο, να παρέχει τη δυνατότητα μετατόπισής του.

Ο κόμβος εξόδου του προγράμματος οδήγησης που ελέγχει την μονωμένη πύλη (MOSFET, τρανζίστορ IGBT) πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

Τα τρανζίστορ MOS και τα IGBT είναι συσκευές ελεγχόμενης τάσης, αλλά για να αυξηθεί η τάση εισόδου στο βέλτιστο επίπεδο (12-15 V), είναι απαραίτητο να παρέχεται κατάλληλη φόρτιση στο κύκλωμα πύλης.

Για να περιοριστεί ο ρυθμός ανόδου του ρεύματος και να μειωθεί ο δυναμικός θόρυβος, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν αντιστάσεις σειράς στο κύκλωμα πύλης.

Τα προγράμματα οδήγησης για τον έλεγχο σύνθετων κυκλωμάτων μετατροπής περιέχουν μεγάλο αριθμό στοιχείων, επομένως παράγονται με τη μορφή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Αυτά τα μικροκυκλώματα, εκτός από ενισχυτές ισχύος, περιέχουν επίσης κυκλώματα μετατροπής στάθμης, βοηθητική λογική, κυκλώματα καθυστέρησης για σχηματισμό «νεκρού» χρόνου, καθώς και μια σειρά από ασφάλειες, για παράδειγμα, από υπερένταση και βραχυκύκλωμα, χαμηλή τάση και μια σειρά άλλων . Πολλές εταιρείες παράγουν ένα μεγάλο εύρος λειτουργιών: οδηγοί κυκλώματος γέφυρας κάτω διακόπτη, οδηγοί κυκλώματος άνω και κάτω γέφυρας, οδηγοί άνω και κάτω διακόπτη με ανεξάρτητο έλεγχο καθενός από αυτούς, οδηγοί μισής γέφυρας, που συχνά έχουν μόνο μία είσοδο ελέγχου και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για συμμετρική νόμος ελέγχου, προγράμματα οδήγησης για τον έλεγχο όλων των τρανζίστορ στο κύκλωμα της γέφυρας.

Ένα τυπικό κύκλωμα για τη σύνδεση του οδηγού του επάνω και του κάτω κλειδιού από το International Rectifier IR2110 με την αρχή τροφοδοσίας του bootstrap φαίνεται στο Σχ. 3.1, α. Και τα δύο πλήκτρα ελέγχονται ανεξάρτητα. Η διαφορά μεταξύ αυτού του προγράμματος οδήγησης και άλλων είναι ότι το IR2110 διαθέτει ένα πρόσθετο κύκλωμα μετατροπής στάθμης τόσο στο κάτω όσο και στο ανώτερο κανάλι, το οποίο σας επιτρέπει να διαχωρίσετε την τροφοδοσία του λογικού μικροκυκλώματος από την τάση τροφοδοσίας του οδηγού ανά επίπεδο. Περιέχει επίσης προστασία από την παροχή χαμηλής τάσης στον οδηγό και την «πλωτή» πηγή υψηλής τάσης.

Οι πυκνωτές C D, C C έχουν σχεδιαστεί για να καταστέλλουν τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας στα κυκλώματα λογικής και ισχύος του οδηγού, αντίστοιχα. Η αιωρούμενη πηγή υψηλής τάσης σχηματίζεται από τον πυκνωτή C1 και τη δίοδο VD1 (τροφοδοτικό bootstrap).

Οι έξοδοι του οδηγού συνδέονται με τρανζίστορ ισχύος χρησιμοποιώντας αντιστάσεις πύλης R G1 και R G2.

Δεδομένου ότι ο οδηγός είναι χτισμένος σε στοιχεία πεδίου και η συνολική ισχύς που δαπανάται για τον έλεγχο είναι ασήμαντη, ο πυκνωτής C1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ισχύος για το στάδιο εξόδου, επαναφορτιζόμενος από το τροφοδοτικό U PIT μέσω της διόδου υψηλής συχνότητας VD1. Ο πυκνωτής C1 και η δίοδος VD1 μαζί σχηματίζουν ένα «πλωτό» τροφοδοτικό υψηλής τάσης σχεδιασμένο να ελέγχει το άνω τρανζίστορ VT1 της βάσης γέφυρας. Όταν το κάτω τρανζίστορ VT2 μεταφέρει ρεύμα, η πηγή του άνω τρανζίστορ VT1 συνδέεται στο κοινό καλώδιο τροφοδοσίας, η δίοδος VD1 ανοίγει και ο πυκνωτής C1 φορτίζεται στην τάση U C1 = U PIT - U VD1. Αντίθετα, όταν το κάτω τρανζίστορ μπαίνει σε κλειστή κατάσταση και το πάνω τρανζίστορ VT2 αρχίζει να ανοίγει, η δίοδος VD1 υποστηρίζεται από την αντίστροφη τάση του τροφοδοτικού. Ως αποτέλεσμα αυτού, η βαθμίδα εξόδου του οδηγού αρχίζει να τροφοδοτείται αποκλειστικά από το ρεύμα εκφόρτισης του πυκνωτή C1. Έτσι, ο πυκνωτής C1 "περπατά" συνεχώς μεταξύ του κοινού καλωδίου του κυκλώματος και του καλωδίου του τροφοδοτικού (σημείο 1).

Όταν χρησιμοποιείτε το πρόγραμμα οδήγησης IR2110 με ισχύ εκκίνησης, πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην επιλογή των στοιχείων της «πλωτής» πηγής υψηλής τάσης. Η δίοδος VD1 πρέπει να αντέχει σε υψηλή αντίστροφη τάση (ανάλογα με την τροφοδοσία του κυκλώματος), ένα επιτρεπόμενο προς τα εμπρός ρεύμα περίπου 1 A, ένα χρόνο ανάκτησης t rr = 10-100 ns, δηλαδή να είναι γρήγορη. Η βιβλιογραφία προτείνει τη δίοδο SF28 (600 V, 2 A, 35 ns), καθώς και τις διόδους UF 4004...UF 4007, UF 5404...UF 5408, HER 105... HER 108, HER 205... HER 208 και άλλες «υπερ-γρήγορες» τάξεις .

Το κύκλωμα οδήγησης είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε ένα υψηλό λογικό επίπεδο σήματος σε οποιαδήποτε είσοδο HIN και LIN αντιστοιχεί στο ίδιο επίπεδο στην έξοδο HO και LO (βλ. Εικ. 3.1 b, πρόγραμμα οδήγησης κοινής λειτουργίας). Η εμφάνιση ενός λογικού σήματος υψηλού επιπέδου στην είσοδο SD οδηγεί στο μπλοκάρισμα των τρανζίστορ του rack της γέφυρας.

Συνιστάται να χρησιμοποιείτε αυτό το μικροκύκλωμα για τον έλεγχο των διακοπτών μετατροπέα με ρύθμιση τάσης εξόδου PWM. Πρέπει να θυμόμαστε ότι στο σύστημα ελέγχου είναι απαραίτητο να παρέχονται χρονικές καθυστερήσεις («νεκρός» χρόνος) προκειμένου να αποτραπούν τα ρεύματα κατά την εναλλαγή τρανζίστορ rack γέφυρας (VT1, VT2 και VT3, VT4, Εικ. 1.1).

Η χωρητικότητα C1 είναι μια χωρητικότητα εκκίνησης, η ελάχιστη τιμή της οποίας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Οπου Q 3 – τιμή της φόρτισης πύλης ενός ισχυρού διακόπτη (τιμή αναφοράς).

Εγώ Πιτ– ρεύμα κατανάλωσης προγράμματος οδήγησης σε στατική λειτουργία (τιμή αναφοράς, συνήθως Εγώ Πιτ ≈ Εγώ σολ ντο Τισχυρό κλειδί).

Q 1 – κυκλική αλλαγή στη φόρτιση του οδηγού (για οδηγούς 500-600 volt 5 nK)

V Π– τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος οδηγού.

– πτώση τάσης στη δίοδο του ιμάντα εκκίνησης VD1.

Τ– περίοδος εναλλαγής ισχυρών πλήκτρων.

Εικ.3.1. Τυπικό διάγραμμα κυκλώματος για την ενεργοποίηση του προγράμματος οδήγησης IR2110 (α) και διαγράμματα χρονισμού των σημάτων του στις εισόδους και τις εξόδους (β)

V DD – λογικό τροφοδοτικό μικροκυκλώματος.

V SS – κοινό σημείο του λογικού τμήματος του οδηγού.

HIN, LIN – λογικά σήματα εισόδου που ελέγχουν το άνω και κάτω τρανζίστορ, αντίστοιχα.

SD – λογική είσοδος για την απενεργοποίηση του προγράμματος οδήγησης.

V CC – τάση τροφοδοσίας οδηγού.

COM – αρνητικός πόλος του τροφοδοτικού V CC.

HO, LO – σήματα εξόδου οδηγού που ελέγχουν το άνω και κάτω τρανζίστορ, αντίστοιχα.

V B – τάση τροφοδοσίας της «πλωτής» πηγής υψηλής τάσης.

V S είναι το κοινό σημείο του αρνητικού πόλου της «πλωτής» πηγής υψηλής τάσης.

Η προκύπτουσα τιμή της χωρητικότητας του ιμάντα εκκίνησης πρέπει να αυξηθεί κατά 10-15 φορές (συνήθως C εντός 0,1-1 μF). Αυτή θα πρέπει να είναι μια χωρητικότητα υψηλής συχνότητας με χαμηλό ρεύμα διαρροής (ιδανικά ταντάλιο).

Οι αντιστάσεις RG 1, R G 2 καθορίζουν το χρόνο ενεργοποίησης των ισχυρών τρανζίστορ και οι δίοδοι VD G 1 και VD G 2, παρακάμπτοντας αυτές τις αντιστάσεις, μειώνουν το χρόνο απενεργοποίησης στις ελάχιστες τιμές. Οι αντιστάσεις R1, R2 έχουν μικρή τιμή (έως 0,5 Ohm) και εξισώνουν την εξάπλωση της ωμικής αντίστασης κατά μήκος του κοινού διαύλου ελέγχου (απαιτείται εάν ένας ισχυρός διακόπτης είναι παράλληλη σύνδεση λιγότερο ισχυρών τρανζίστορ).

Όταν επιλέγετε ένα πρόγραμμα οδήγησης για τρανζίστορ υψηλής ισχύος, πρέπει να λάβετε υπόψη:

Νόμος ελέγχου ισχυρών τρανζίστορ:

Για συμμετρικό νόμο, οι οδηγοί υψηλής και χαμηλής διακοπής και οι οδηγοί μισής γέφυρας είναι κατάλληλοι.

Ο νόμος ενός άκρου απαιτεί οδηγούς άνω και κάτω κλειδιού με ανεξάρτητο έλεγχο κάθε ισχυρού κλειδιού. Τα προγράμματα οδήγησης με γαλβανική απομόνωση μετασχηματιστή δεν είναι κατάλληλα για ασύμμετρο νόμο.

Παράμετροι ενός ισχυρού κλειδιού (I to or I drain).

Συνήθως χρησιμοποιείται μια κατά προσέγγιση προσέγγιση:

I out dr max =2 A μπορεί να ελέγξει ισχυρό VT με ρεύμα έως 50 A.

I out dr max =3 A – ελέγξτε ένα ισχυρό VT με ρεύμα έως και 150 A (διαφορετικά ο χρόνος ενεργοποίησης και απενεργοποίησης αυξάνεται σημαντικά και οι απώλειες ισχύος για την ενεργοποίηση αυξάνονται), π.χ. Εάν ένα τρανζίστορ υψηλής ποιότητας επιλεγεί λανθασμένα, χάνει τα κύρια πλεονεκτήματά του.

Λογιστική για πρόσθετες λειτουργίες.

Οι εταιρείες παράγουν προγράμματα οδήγησης με πολλές λειτουργίες εξυπηρέτησης:

Διάφορη ισχυρή προστασία κλειδιού.

Προστασία υπότασης του οδηγού.

Με ενσωματωμένες διόδους bootstrap.

Με ρυθμιζόμενο και μη ρυθμιζόμενο χρόνο καθυστέρησης για την ενεργοποίηση ενός ισχυρού VT σε σχέση με τη στιγμή της απενεργοποίησης του άλλου (μάχη μέσω ρευμάτων στη μισή γέφυρα).

Με ή χωρίς ενσωματωμένη γαλβανική μόνωση. Στην τελευταία περίπτωση, ένα μικροκύκλωμα γαλβανικής απομόνωσης (τις περισσότερες φορές ένας οπτικός συζευκτήρας διόδου υψηλής συχνότητας) πρέπει να συνδεθεί στην είσοδο του οδηγού.

Σε φάση ή αντιφασικό.

Τροφοδοτικό προγράμματος οδήγησης (απαιτείται τύπος τροφοδοτικού τύπου bootstrap ή τρία γαλβανικά απομονωμένα τροφοδοτικά).

Εάν πολλοί τύποι οδηγών είναι ισοδύναμοι, θα πρέπει να προτιμώνται εκείνοι που αλλάζουν το ρεύμα πύλης ισχυρών τρανζίστορ χρησιμοποιώντας διπολικά VT. Εάν αυτή η λειτουργία εκτελείται από τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, τότε ενδέχεται να υπάρξουν αστοχίες στη λειτουργία του οδηγού υπό ορισμένες συνθήκες (υπερφόρτωση) λόγω του φαινομένου της σκανδάλης «μανδάλωσης».

Μετά την επιλογή του τύπου του οδηγού (και των δεδομένων του), απαιτούνται μέτρα για την καταπολέμηση των ρευμάτων στη μισή γέφυρα. Η τυπική μέθοδος είναι να απενεργοποιήσετε ένα ισχυρό κλειδί αμέσως και να ενεργοποιήσετε ένα κλειδωμένο με καθυστέρηση. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται οι δίοδοι VD G 1 και VD G 2, οι οποίες, όταν κλείνουν το VT, παρακάμπτουν τις αντιστάσεις της πύλης και η διαδικασία απενεργοποίησης θα είναι ταχύτερη από το ξεκλείδωμα.

Εκτός από την εκτροπή των αντιστάσεων πύλης R G 1 και R G 2 χρησιμοποιώντας διόδους (VD G 1, VD G 2, Σχ. 3.1) για την καταπολέμηση των ρευμάτων στο κύκλωμα P ενός ισχυρού καταρράκτη, οι εταιρείες παράγουν ολοκληρωμένα προγράμματα οδήγησης που είναι ασύμμετρα στο ρεύμα μεταγωγής εξόδου VT Εγώ άλλη έξοδο Μ αχανοιχτό και κλειστό Εγώ άλλη έξοδο Μ αχ μακριά(Για παράδειγμα Εγώ άλλη έξοδο Μ αχ=2Α, Εγώ άλλη έξοδο Μ αχ μακριά=3Α). Αυτό καθορίζει τις ασύμμετρες αντιστάσεις εξόδου του μικροκυκλώματος, οι οποίες συνδέονται σε σειρά με τις αντιστάσεις πύλης R G 1 και R G 2.

,
.

όπου όλες οι τιμές στους τύπους είναι δεδομένα αναφοράς για ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα οδήγησης.

Για ένα συμμετρικό (τρέχον) οδηγό, ισχύει η ακόλουθη ισότητα:

.

Έτσι, για να αποφευχθεί η εμφάνιση διαμπερών ρευμάτων, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τη συνολική τιμή αντίστασης στο κύκλωμα πύλης (λόγω
, και, κατά συνέπεια, ρυθμίζοντας το ρεύμα φόρτισης της χωρητικότητας πύλης VT), την καθυστέρηση ενεργοποίησης
τρανζίστορ μεγαλύτερο ή ίσο με το χρόνο που απαιτείται για να κλείσει το VT

Οπου
– χρόνος αποσύνθεσης ρεύματος αποστράγγισης (τιμή αναφοράς).

– ο χρόνος καθυστέρησης της έναρξης της απενεργοποίησης του VT σε σχέση με τη στιγμή που εφαρμόζεται η τάση μπλοκαρίσματος στην πύλη, ανάλογα με την τιμή του ρεύματος εκκένωσης της πύλης (ανάλογα εξαρτάται από τη συνολική αντίσταση στο κύκλωμα πύλης). Με τις διόδους πύλης διακλάδωσης (VD G 1, VD G 2, Εικ. 3.1), το ρεύμα εκφόρτισης καθορίζεται μοναδικά από την αντίσταση
. Επομένως, για να καθοριστεί
λύστε την παρακάτω αναλογία

(αντιστοιχεί) –

(αντιστοιχεί) –

Εάν η προσαρμοσμένη τιμή
θα υπάρξει μια τάξη μεγέθους περισσότερο
, τότε αυτό υποδηλώνει λανθασμένη επιλογή τύπου οδηγού από άποψη ισχύος (μεγάλο
) και αυτό διορθώνει την απόδοση των ισχυρών πλήκτρων προς το χειρότερο. Για τον τελικό προσδιορισμό της αξίας
μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα τεχνικά δεδομένα αναφοράς του ισχυρού VT. Για το σκοπό αυτό καταρτίζεται αναλογία

(αντιστοιχεί) –

(αντιστοιχεί) –

(Αν η λύση δίνει μια τιμή R G 1 με αρνητικό πρόσημο, τότε η καθυστέρηση ενεργοποίησης θα παρέχεται με ένα περιθώριο από την αντίσταση εξόδου του οδηγού).

Για να διευκολυνθεί η καταπολέμηση των μέσων ρευμάτων, ορισμένοι κατασκευαστές ήδη στο στάδιο της κατασκευής διασφαλίζουν ότι το t είναι απενεργοποιημένο< t вкл (например, сборка – полумост СМ35084-5F фирмы Mitsubishi Elektric с динамическими параметрами: t з вкл =1,1 мс, t вкл =2,4 мс, t з выкл =0,9 мс, t выкл =0,5 мс).

Οι δίοδοι VD G 1 και VD G 2 πρέπει να είναι υψηλής συχνότητας και να αντέχουν την τάση τροφοδοσίας του οδηγού με ρεζέρβα.

Για την καταπολέμηση των ρευμάτων (για έναν συμμετρικό νόμο ελέγχου), μπορείτε να επιλέξετε τον επιθυμητό οδηγό μισής γέφυρας (αν είναι κατάλληλος για άλλες παραμέτρους), του οποίου ο χρόνος καθυστέρησης είναι ρυθμιζόμενος στην περιοχή 0,4...5 μs (για παράδειγμα, Προγράμματα οδήγησης υπερύθρων όπως IR2184 ή IR21844), εάν η καθυστέρηση τους είναι μεγαλύτερη ή ίση με t off.

Συμπερασματικά, αξίζει να σημειωθεί ότι αντί για παλιές τροποποιήσεις προγραμμάτων οδήγησης, οι εταιρείες παράγουν νέους τύπους που είναι συμβατοί με τους παλιούς, αλλά μπορεί να έχουν πρόσθετες λειτουργίες σέρβις (συνήθως ενσωματωμένες διόδους εκκίνησης ή μάλλον τρανζίστορ εκκίνησης που εκτελούν τη λειτουργία διόδων που προηγουμένως απουσίαζαν). Για παράδειγμα, το πρόγραμμα οδήγησης IR2011 έχει διακοπεί και αντικαταστάθηκε από το νέο IRS2011 ή IR2011S (η καταχώρηση είναι διφορούμενη σε διαφορετικά εγχειρίδια).

Ίσως αφού διαβάσετε αυτό το άρθρο δεν θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε θερμαντικά σώματα ίδιου μεγέθους σε τρανζίστορ.
Μετάφραση αυτού του άρθρου.

Ένα σύντομο μήνυμα από τον μεταφραστή:

Πρώτον, σε αυτή τη μετάφραση μπορεί να υπάρχουν σοβαρά προβλήματα με τη μετάφραση των όρων, δεν έχω μελετήσει αρκετά την ηλεκτρολογία και τη σχεδίαση κυκλωμάτων, αλλά εξακολουθώ να γνωρίζω κάτι. Προσπάθησα επίσης να μεταφράσω τα πάντα όσο το δυνατόν πιο καθαρά, οπότε δεν χρησιμοποίησα έννοιες όπως bootstrap, MOSFET κ.λπ. Δεύτερον, αν τώρα είναι δύσκολο να κάνεις ένα ορθογραφικό λάθος (έπαινος στους επεξεργαστές κειμένου για την ένδειξη σφαλμάτων), τότε είναι πολύ εύκολο να κάνεις λάθος στα σημεία στίξης.
Και σε αυτά τα δύο σημεία, σας ζητώ να με κλωτσήσετε στα σχόλια όσο πιο δυνατά γίνεται.

Τώρα ας μιλήσουμε περισσότερα για το θέμα του άρθρου - με όλη την ποικιλία άρθρων σχετικά με την κατασκευή διαφόρων επίγειων οχημάτων (αυτοκίνητων) στο MK, στο Arduino, στο<вставить название>, ο σχεδιασμός του ίδιου του κυκλώματος, πολύ περισσότερο του κυκλώματος σύνδεσης του κινητήρα, δεν περιγράφεται με επαρκείς λεπτομέρειες. Συνήθως μοιάζει με αυτό:
- πάρε τον κινητήρα
- πάρτε τα εξαρτήματα
- συνδέστε τα εξαρτήματα και τον κινητήρα
- …
- ΚΕΡΔΟΣ!1!

Αλλά για να δημιουργήσετε πιο περίπλοκα κυκλώματα από την απλή περιστροφή ενός κινητήρα PWM προς μία κατεύθυνση μέσω του L239x, χρειάζεστε συνήθως γνώσεις για πλήρεις γέφυρες (ή γέφυρες H), για τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (ή MOSFET) και για προγράμματα οδήγησης για αυτές. Εάν δεν υπάρχουν περιορισμοί, τότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τρανζίστορ καναλιού p και n για μια πλήρη γέφυρα, αλλά εάν ο κινητήρας είναι αρκετά ισχυρός, τότε τα τρανζίστορ καναλιού p θα πρέπει πρώτα να κρεμαστούν με μεγάλο αριθμό καλοριφέρ. τότε θα προστεθούν ψύκτες, αλλά αν είναι κρίμα να τα πετάξετε εντελώς, τότε μπορείτε να δοκιμάσετε άλλους τύπους ψύξης ή απλά να χρησιμοποιήσετε μόνο τρανζίστορ n καναλιών στο κύκλωμα. Αλλά υπάρχει ένα μικρό πρόβλημα με τα τρανζίστορ n καναλιών - μερικές φορές μπορεί να είναι αρκετά δύσκολο να τα ανοίξετε "με φιλικό τρόπο".

Έψαχνα λοιπόν κάτι που θα με βοηθήσει να φτιάξω ένα σωστό διάγραμμα και βρήκα ένα άρθρο στο ιστολόγιο ενός νεαρού άνδρα ονόματι Syed Tahmid Mahbub. Αποφάσισα να μοιραστώ αυτό το άρθρο.

Σε πολλές περιπτώσεις πρέπει να χρησιμοποιούμε FET ως διακόπτες υψηλού επιπέδου. Επίσης σε πολλές περιπτώσεις πρέπει να χρησιμοποιούμε τρανζίστορ πεδίου ως διακόπτες τόσο για το ανώτερο όσο και για το κατώτερο επίπεδο. Για παράδειγμα, σε κυκλώματα γεφυρών. Στα κυκλώματα μερικής γέφυρας έχουμε 1 MOSFET υψηλής στάθμης και 1 MOSFET χαμηλής στάθμης. Στα κυκλώματα πλήρους γέφυρας έχουμε 2 MOSFET υψηλού επιπέδου και 2 MOSFET χαμηλού επιπέδου. Σε τέτοιες περιπτώσεις, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσουμε προγράμματα οδήγησης υψηλού και χαμηλού επιπέδου μαζί. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος ελέγχου των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου σε τέτοιες περιπτώσεις είναι η χρήση ενός προγράμματος οδήγησης διακόπτη χαμηλού και υψηλού επιπέδου για MOSFET. Αναμφίβολα, το πιο δημοφιλές τσιπ προγράμματος οδήγησης είναι το IR2110. Και σε αυτό το άρθρο/ σχολικό βιβλίο θα μιλήσω για αυτό ακριβώς.

Μπορείτε να κάνετε λήψη της τεκμηρίωσης για το IR2110 από τον ιστότοπο IR. Εδώ είναι ο σύνδεσμος λήψης: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Ας ρίξουμε πρώτα μια ματιά στο μπλοκ διάγραμμα, καθώς και στην περιγραφή και τη θέση των ακίδων:

Εικόνα 1 - Λειτουργικό μπλοκ διάγραμμα του IR2110

Εικόνα 2 - IR2110 pinout

Εικόνα 3 - Περιγραφή των ακίδων IR2110

Αξίζει επίσης να αναφέρουμε ότι το IR2110 διατίθεται σε δύο πακέτα - ένα pinout PDIP 14 ακίδων και ένα επιφανειακό στήριγμα SOIC 16 ακίδων.

Τώρα ας μιλήσουμε για διάφορες επαφές.

Το VCC είναι το τροφοδοτικό χαμηλού επιπέδου, θα πρέπει να είναι μεταξύ 10V και 20V. Το VDD είναι η λογική παροχή για το IR2110, θα πρέπει να είναι μεταξύ +3V και +20V (σε σχέση με το VSS). Η πραγματική τάση που θα επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε εξαρτάται από το επίπεδο τάσης των σημάτων εισόδου. Εδώ είναι το γράφημα:

Εικόνα 4 - Εξάρτηση της λογικής 1 από την ισχύ

Συνήθως χρησιμοποιείται VDD +5V. Όταν VDD = +5V, το όριο εισόδου της λογικής 1 είναι ελαφρώς υψηλότερο από 3V. Έτσι, όταν VDD = +5V, το IR2110 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο του φορτίου όταν η είσοδος «1» είναι υψηλότερη από 3 (μερικά) βολτ. Αυτό σημαίνει ότι το IR2110 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλα σχεδόν τα κυκλώματα, καθώς τα περισσότερα κυκλώματα τείνουν να τροφοδοτούνται περίπου στα 5V. Όταν χρησιμοποιείτε μικροελεγκτές, η τάση εξόδου θα είναι μεγαλύτερη από 4V (εξάλλου, ο μικροελεγκτής έχει αρκετά συχνά VDD = +5V). Όταν χρησιμοποιείτε έναν ελεγκτή SG3525 ή TL494 ή άλλο ελεγκτή PWM, πιθανότατα θα πρέπει να τους τροφοδοτήσετε με τάση μεγαλύτερη από 10 V, πράγμα που σημαίνει ότι οι έξοδοι θα είναι μεγαλύτερες από 8 V στη λογική πρώτη. Έτσι, το IR2110 μπορεί να χρησιμοποιηθεί σχεδόν οπουδήποτε.

Μπορείτε επίσης να μειώσετε το VDD σε περίπου +4V εάν χρησιμοποιείτε μικροελεγκτή ή οποιοδήποτε τσιπ που εξάγει 3,3V (π.χ. dsPIC33). Όταν σχεδίαζα κυκλώματα με το IR2110, παρατήρησα ότι μερικές φορές το κύκλωμα δεν λειτουργούσε σωστά όταν το VDD του IR2110 είχε ρυθμιστεί σε λιγότερο από +4V. Επομένως, δεν συνιστώ τη χρήση VDD κάτω από +4V. Στα περισσότερα από τα κυκλώματά μου τα επίπεδα σήματος δεν έχουν τάση μικρότερη από 4V ως "1" και έτσι χρησιμοποιώ VDD = +5V.

Εάν για κάποιο λόγο στο κύκλωμα η στάθμη του λογικού σήματος "1" έχει τάση μικρότερη από 3V, τότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε μετατροπέα στάθμης/μεταφραστή επιπέδου, θα αυξήσει την τάση σε αποδεκτά όρια. Σε τέτοιες περιπτώσεις, συνιστώ να αυξήσετε στα 4V ή 5V και να χρησιμοποιήσετε το IR2110 VDD = +5V.

Τώρα ας μιλήσουμε για VSS και COM. Το VSS είναι το έδαφος για τη λογική. Το COM είναι "χαμηλό επίπεδο επιστροφής" - βασικά το χαμηλό επίπεδο έδαφος του οδηγού. Μπορεί να φαίνεται σαν να είναι ανεξάρτητα και κάποιος μπορεί να σκεφτεί ότι θα ήταν ίσως δυνατό να απομονωθούν οι έξοδοι του προγράμματος οδήγησης και η λογική του σήματος του προγράμματος οδήγησης. Ωστόσο, αυτό θα ήταν λάθος. Παρόλο που δεν είναι εσωτερικά συνδεδεμένα, το IR2110 είναι ένα μη απομονωμένο πρόγραμμα οδήγησης, πράγμα που σημαίνει ότι το VSS και το COM πρέπει και τα δύο να είναι συνδεδεμένα στη γείωση.

Το HIN και το LIN είναι λογικές είσοδοι. Ένα υψηλό σήμα στο HIN σημαίνει ότι θέλουμε να ελέγξουμε το high key, δηλαδή, η έξοδος υψηλού επιπέδου πραγματοποιείται στο HO. Ένα χαμηλό σήμα στο HIN σημαίνει ότι θέλουμε να απενεργοποιήσουμε το MOSFET υψηλής στάθμης, δηλαδή το HO είναι η έξοδος χαμηλής στάθμης. Η έξοδος σε HO, υψηλή ή χαμηλή, δεν θεωρείται σε σχέση με τη γείωση, αλλά σε σχέση με το VS. Σύντομα θα δούμε πώς τα κυκλώματα του ενισχυτή (δίοδος + πυκνωτής) που χρησιμοποιούν VCC, VB και VS παρέχουν αιωρούμενη ισχύ για την κίνηση του MOSFET. Το VS είναι αιωρούμενη επιστροφή ισχύος. Σε υψηλό επίπεδο, το επίπεδο στο HO είναι ίσο με το επίπεδο στο VB, σε σχέση με το VS. Σε χαμηλό επίπεδο, το επίπεδο στο HO είναι ίσο με VS, σε σχέση με το VS, ουσιαστικά μηδέν.

Ένα σήμα υψηλού LIN σημαίνει ότι θέλουμε να ελέγξουμε τον χαμηλό διακόπτη, δηλαδή το LO βγάζει υψηλό επίπεδο. Ένα σήμα χαμηλού LIN σημαίνει ότι θέλουμε να απενεργοποιήσουμε το MOSFET χαμηλής στάθμης, δηλαδή το LO είναι η έξοδος χαμηλής στάθμης. Η έξοδος σε LO θεωρείται σε σχέση με τη γείωση. Όταν το σήμα είναι υψηλό, το επίπεδο στο LO είναι το ίδιο με το VCC, σε σχέση με το VSS, ουσιαστικά γείωση. Όταν το σήμα είναι χαμηλό, το επίπεδο στο LO είναι το ίδιο με το VSS, σε σχέση με το VSS, ουσιαστικά μηδέν.

Το SD χρησιμοποιείται ως έλεγχος διακοπής. Όταν το επίπεδο είναι χαμηλό, το IR2110 είναι ενεργοποιημένο - η λειτουργία διακοπής είναι απενεργοποιημένη. Όταν αυτή η ακίδα είναι υψηλή, οι έξοδοι απενεργοποιούνται, απενεργοποιώντας τον έλεγχο του IR2110.
Τώρα ας ρίξουμε μια ματιά σε μια κοινή διαμόρφωση με το IR2110 για να οδηγεί τα MOSFET ως κυκλώματα υψηλών και χαμηλών διακοπτών - ημιγέφυρα.

Εικόνα 5 - Βασικό κύκλωμα στο IR2110 για έλεγχο μισής γέφυρας

Τα D1, C1 και C2 μαζί με το IR2110 σχηματίζουν το κύκλωμα του ενισχυτή. Όταν είναι ενεργοποιημένο το LIN = 1 και το Q2, τα C1 και C2 φορτίζονται σε επίπεδο VB, καθώς μία δίοδος βρίσκεται κάτω από το +VCC. Όταν LIN = 0 και HIN = 1, η φόρτιση στα C1 και C2 χρησιμοποιείται για την προσθήκη πρόσθετης τάσης, VB σε αυτήν την περίπτωση, πάνω από το επίπεδο πηγής Q1 για να οδηγεί το Q1 σε διαμόρφωση υψηλής διακοπής. Πρέπει να επιλεγεί μια αρκετά μεγάλη χωρητικότητα στο C1, έτσι ώστε να είναι αρκετή για την παροχή της απαραίτητης φόρτισης στο Q1, ώστε το Q1 να είναι ενεργοποιημένο όλη την ώρα. Το C1 δεν θα πρέπει επίσης να έχει υπερβολική χωρητικότητα, καθώς η διαδικασία φόρτισης θα διαρκέσει πολύ και το επίπεδο τάσης δεν θα αυξηθεί αρκετά για να διατηρήσει το MOSFET ενεργοποιημένο. Όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος που απαιτείται στην κατάσταση ενεργοποίησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απαιτούμενη χωρητικότητα. Έτσι, μια χαμηλότερη συχνότητα απαιτεί μεγαλύτερη χωρητικότητα C1. Ένας υψηλότερος συντελεστής πλήρωσης απαιτεί μεγαλύτερη χωρητικότητα C1. Φυσικά, υπάρχουν τύποι για τον υπολογισμό της χωρητικότητας, αλλά για αυτό πρέπει να γνωρίζετε πολλές παραμέτρους και μπορεί να μην γνωρίζουμε μερικές από αυτές, για παράδειγμα, το ρεύμα διαρροής ενός πυκνωτή. Οπότε μόλις υπολόγισα την κατά προσέγγιση χωρητικότητα. Για χαμηλές συχνότητες όπως 50Hz, χρησιμοποιώ χωρητικότητα από 47uF έως 68uF. Για υψηλές συχνότητες όπως 30-50kHz, χρησιμοποιώ χωρητικότητα που κυμαίνεται από 4,7uF έως 22uF. Εφόσον χρησιμοποιούμε ηλεκτρολυτικό πυκνωτή, πρέπει να χρησιμοποιείται και κεραμικός πυκνωτής παράλληλα με αυτόν τον πυκνωτή. Ένας κεραμικός πυκνωτής δεν είναι απαραίτητος εάν ο πυκνωτής ενίσχυσης είναι ταντάλιο.

Οι D2 και D3 αποφορτίζουν γρήγορα την πύλη των MOSFET, παρακάμπτοντας τις αντιστάσεις της πύλης και μειώνοντας τον χρόνο απενεργοποίησης. Οι R1 και R2 είναι αντιστάσεις πύλης περιορισμού ρεύματος.

Το MOSV μπορεί να είναι το μέγιστο 500V.

Το VCC πρέπει να προέρχεται από την πηγή χωρίς παρεμβολές. Πρέπει να εγκαταστήσετε πυκνωτές φιλτραρίσματος και αποσύνδεσης από +VCC στη γείωση για φιλτράρισμα.

Ας δούμε τώρα μερικά παραδείγματα κυκλωμάτων με IR2110.

Εικόνα 6 - Κύκλωμα με IR2110 για μισή γέφυρα υψηλής τάσης

Εικόνα 7 - Κύκλωμα με IR2110 για πλήρη γέφυρα υψηλής τάσης με ανεξάρτητο έλεγχο κλειδιού (με δυνατότητα κλικ)

Στο Σχήμα 7 βλέπουμε το IR2110 που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο μιας πλήρους γέφυρας. Δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο σε αυτό και νομίζω ότι το έχετε ήδη καταλάβει. Μπορείτε επίσης να εφαρμόσετε μια αρκετά δημοφιλή απλοποίηση εδώ: συνδέουμε το HIN1 με το LIN2 και συνδέουμε το HIN2 με το LIN1, έτσι έχουμε τον έλεγχο και των 4 πλήκτρων χρησιμοποιώντας μόνο 2 σήματα εισόδου, αντί για 4, όπως φαίνεται στο Σχήμα 8.

Εικόνα 8 - Σχέδιο με IR2110 για πλήρη γέφυρα υψηλής τάσης με έλεγχο κλειδιού με δύο εισόδους (με δυνατότητα κλικ)

Εικόνα 9 - Κύκλωμα με IR2110 ως οδηγό ανώτατου επιπέδου υψηλής τάσης

Στο Σχήμα 9 βλέπουμε το IR2110 να χρησιμοποιείται ως πρόγραμμα οδήγησης υψηλού επιπέδου. Το κύκλωμα είναι αρκετά απλό και έχει την ίδια λειτουργικότητα όπως περιγράφηκε παραπάνω. Ένα πράγμα που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι εφόσον δεν έχουμε πλέον διακόπτη χαμηλής στάθμης, πρέπει να υπάρχει φορτίο συνδεδεμένο από το OUT στη γείωση. Διαφορετικά, ο πυκνωτής του ενισχυτή δεν θα μπορεί να φορτίσει.

Εικόνα 10 - Κύκλωμα με IR2110 ως οδηγό χαμηλού επιπέδου

Εικόνα 11 - Κύκλωμα με IR2110 ως διπλό πρόγραμμα οδήγησης χαμηλού επιπέδου

Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα με το IR2110 και όλα εξακολουθούν να αποτυγχάνουν, καίγονται ή εκρήγνυνται, είμαι σίγουρος ότι δεν χρησιμοποιείτε αντιστάσεις πύλης, υποθέτοντας φυσικά ότι το σχεδιάσατε προσεκτικά. ΜΗΝ ΞΕΧΝΑΤΕ ΠΟΤΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΠΥΛΗΣ ΠΗΓΗΣ. Αν σε ενδιαφέρει, μπορείς να διαβάσεις την εμπειρία μου μαζί τους εδώ (εξηγώ και τον λόγο που οι αντιστάσεις εμποδίζουν τη ζημιά).

MOP (στα αστικά MOSFET) σημαίνει Metal-Oxide-Semiconductor, από αυτή τη συντομογραφία η δομή αυτού του τρανζίστορ γίνεται σαφής.

Αν στα δάχτυλα, τότε έχει ένα κανάλι ημιαγωγών που χρησιμεύει ως μία πλάκα του πυκνωτή και η δεύτερη πλάκα είναι ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο που βρίσκεται μέσα από ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του πυριτίου, το οποίο είναι ένα διηλεκτρικό. Όταν εφαρμόζεται τάση στην πύλη, αυτός ο πυκνωτής φορτίζεται και το ηλεκτρικό πεδίο της πύλης τραβάει φορτία στο κανάλι, ως αποτέλεσμα του οποίου εμφανίζονται κινητά φορτία στο κανάλι που μπορούν να σχηματίσουν ηλεκτρικό ρεύμα και η αντίσταση της πηγής αποστράγγισης πέφτει απότομα. Όσο υψηλότερη είναι η τάση, τόσο περισσότερα φορτία και χαμηλότερη είναι η αντίσταση, ως αποτέλεσμα, η αντίσταση μπορεί να πέσει σε μικροσκοπικές τιμές - εκατοστά του ωμ, και αν αυξήσετε περαιτέρω την τάση, θα υπάρξει διάσπαση του στρώματος οξειδίου και του Khan θα εμφανιστεί τρανζίστορ.

Το πλεονέκτημα ενός τέτοιου τρανζίστορ, σε σύγκριση με ένα διπολικό, είναι προφανές - πρέπει να εφαρμοστεί τάση στην πύλη, αλλά επειδή είναι διηλεκτρικό, το ρεύμα θα είναι μηδέν, πράγμα που σημαίνει το απαιτούμενο η ισχύς για τον έλεγχο αυτού του τρανζίστορ θα είναι περιορισμένη, στην πραγματικότητα, καταναλώνει μόνο τη στιγμή της μεταγωγής, όταν ο πυκνωτής φορτίζει και εκφορτίζει.

Το μειονέκτημα προκύπτει από την χωρητική του ιδιότητα - η παρουσία χωρητικότητας στην πύλη απαιτεί μεγάλο ρεύμα φόρτισης κατά το άνοιγμα. Θεωρητικά, ίσο με το άπειρο σε απείρως μικρές χρονικές περιόδους. Και αν το ρεύμα περιορίζεται από μια αντίσταση, τότε ο πυκνωτής θα φορτίσει αργά - δεν υπάρχει διαφυγή από τη σταθερά χρόνου του κυκλώματος RC.

Τα τρανζίστορ MOS είναι Π και Ναγωγός. Έχουν την ίδια αρχή, η μόνη διαφορά είναι η πολικότητα των φορέων ρεύματος στο κανάλι. Κατά συνέπεια, σε διαφορετικές κατευθύνσεις της τάσης ελέγχου και της συμπερίληψης στο κύκλωμα. Πολύ συχνά τα τρανζίστορ κατασκευάζονται με τη μορφή συμπληρωματικών ζευγών. Δηλαδή, υπάρχουν δύο μοντέλα με ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά, αλλά το ένα είναι κανάλι N και το άλλο είναι κανάλι P. Οι σημάνσεις τους, κατά κανόνα, διαφέρουν κατά ένα ψηφίο.

Το πιο δημοφιλές μου ΣΦΟΥΓΓΑΡΙΣΤΡΑτρανζίστορ είναι IRF630(n κανάλι) και IRF9630(π κανάλι) κάποτε έφτιαξα καμιά δεκαριά από κάθε τύπο. Διαθέτοντας όχι πολύ μεγάλο σώμα TO-92αυτό το τρανζίστορ μπορεί περίφημα να τραβήξει μέσα του μέχρι τα 9Α. Η ανοιχτή του αντίσταση είναι μόνο 0,35 Ohm.
Ωστόσο, αυτό είναι ένα αρκετά παλιό τρανζίστορ τώρα υπάρχουν πιο δροσερά πράγματα, για παράδειγμα IRF7314, ικανό να μεταφέρει τα ίδια 9Α, αλλά ταυτόχρονα χωράει σε θήκη SO8 - μεγέθους τετραγώνου notebook.

Ένα από τα προβλήματα σύνδεσης MOSFETτρανζίστορ και μικροελεγκτής (ή ψηφιακό κύκλωμα) είναι ότι για να ανοίξει πλήρως έως ότου κορεστεί πλήρως, αυτό το τρανζίστορ πρέπει να οδηγεί πολύ περισσότερη τάση στην πύλη. Συνήθως αυτό είναι περίπου 10 βολτ και το MK μπορεί να παράγει το πολύ 5.
Υπάρχουν τρεις επιλογές:

Αλλά γενικά, είναι πιο σωστό να εγκαταστήσετε ένα πρόγραμμα οδήγησης, επειδή εκτός από τις κύριες λειτουργίες παραγωγής σημάτων ελέγχου, παρέχει επίσης προστασία ρεύματος, προστασία από βλάβη, υπέρταση, ως πρόσθετο μπιχλιμπίδι, βελτιστοποιεί την ταχύτητα ανοίγματος στο μέγιστο, γενικά δεν καταναλώνει μάταια το ρεύμα του.

Η επιλογή ενός τρανζίστορ δεν είναι επίσης πολύ δύσκολη, ειδικά αν δεν ασχολείστε με τις περιοριστικές λειτουργίες. Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να ανησυχείτε για την τιμή του ρεύματος αποστράγγισης - I Drain ή Εγώ Δεπιλέγετε ένα τρανζίστορ με βάση το μέγιστο ρεύμα για το φορτίο σας, κατά προτίμηση με περιθώριο 10 τοις εκατό Η επόμενη σημαντική παράμετρος για εσάς είναι VGS- Τάση κορεσμού πηγής-πύλης ή, πιο απλά, τάση ελέγχου. Μερικές φορές είναι γραμμένο, αλλά πιο συχνά πρέπει να κοιτάτε τα διαγράμματα. Αναζητώντας ένα γράφημα της εξάρτησης χαρακτηριστικού εξόδου Εγώ Δαπό VDSσε διαφορετικές τιμές VGS. Και καταλαβαίνεις τι καθεστώς θα έχεις.

Για παράδειγμα, πρέπει να τροφοδοτήσετε τον κινητήρα στα 12 βολτ, με ρεύμα 8Α. Βίδωσες τον οδηγό και έχεις μόνο σήμα ελέγχου 5 βολτ. Το πρώτο πράγμα που μου ήρθε στο μυαλό μετά από αυτό το άρθρο ήταν το IRF630. Το ρεύμα είναι κατάλληλο με περιθώριο 9Α έναντι του απαιτούμενου 8. Ας δούμε όμως το χαρακτηριστικό εξόδου:

Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε PWM σε αυτόν τον διακόπτη, τότε πρέπει να ρωτήσετε για τους χρόνους ανοίγματος και κλεισίματος του τρανζίστορ, να επιλέξετε το μεγαλύτερο και, σε σχέση με το χρόνο, να υπολογίσετε τη μέγιστη συχνότητα της οποίας είναι ικανό. Αυτή η ποσότητα ονομάζεται Καθυστέρηση διακόπτηή t επάνω,t off, γενικά, κάτι τέτοιο. Λοιπόν, η συχνότητα είναι 1/t. Είναι επίσης καλή ιδέα να εξετάσετε τη χωρητικότητα της πύλης Γ ισΜε βάση αυτό, καθώς και την περιοριστική αντίσταση στο κύκλωμα πύλης, μπορείτε να υπολογίσετε τη σταθερά χρόνου φόρτισης του κυκλώματος πύλης RC και να εκτιμήσετε την απόδοση. Εάν η χρονική σταθερά είναι μεγαλύτερη από την περίοδο PWM, τότε το τρανζίστορ δεν θα ανοίξει/κλείσει, αλλά θα κρεμάσει σε κάποια ενδιάμεση κατάσταση, αφού η τάση στην πύλη του θα ενσωματωθεί από αυτό το κύκλωμα RC σε μια σταθερή τάση.

Όταν χειρίζεστε αυτά τα τρανζίστορ, λάβετε υπόψη το γεγονός ότι Δεν φοβούνται απλά τον στατικό ηλεκτρισμό, αλλά ΠΟΛΥ ΔΥΝΑΤΟ. Είναι περισσότερο από δυνατό να εισχωρήσετε στο κλείστρο με στατική φόρτιση. Πώς το αγόρασα λοιπόν; αμέσως σε αλουμινόχαρτοκαι μην το βγάλετε μέχρι να το σφραγίσετε. Πρώτα γειωθείτε στην μπαταρία και βάλτε ένα καπέλο από αλουμινόχαρτο :).

Τα ισχυρά τρανζίστορ πεδίου MOSFET είναι καλά για όλους, εκτός από μια μικρή απόχρωση - είναι συχνά αδύνατο να τα συνδέσετε απευθείας στις ακίδες του μικροελεγκτή.

Αυτό οφείλεται, πρώτον, στο γεγονός ότι τα επιτρεπόμενα ρεύματα για τους ακροδέκτες μικροελεγκτή σπάνια υπερβαίνουν τα 20 mA και για τα MOSFET πολύ γρήγορης εναλλαγής (με καλές ακμές), όταν πρέπει να φορτίσετε ή να αποφορτίσετε πολύ γρήγορα την πύλη (που έχει πάντα κάποια χωρητικότητα) , τα ρεύματα χρειάζονται μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη.

Και, δεύτερον, το τροφοδοτικό του ελεγκτή είναι συνήθως 3 ή 5 Volt, το οποίο, κατ' αρχήν, επιτρέπει τον άμεσο έλεγχο μόνο μιας μικρής κατηγορίας εργαζομένων στον τομέα (που ονομάζεται λογικό επίπεδο). Και λαμβάνοντας υπόψη ότι συνήθως το τροφοδοτικό του ελεγκτή και το τροφοδοτικό στο υπόλοιπο κύκλωμα έχουν ένα κοινό αρνητικό καλώδιο, αυτή η κατηγορία περιορίζεται αποκλειστικά σε συσκευές πεδίου «λογικού επιπέδου» Ν καναλιών.

Μία από τις λύσεις σε αυτή την κατάσταση είναι η χρήση ειδικών μικροκυκλωμάτων - οδηγών, τα οποία είναι σχεδιασμένα με ακρίβεια για να αντλούν μεγάλα ρεύματα μέσα από τις πύλες του πεδίου. Ωστόσο, αυτή η επιλογή δεν είναι χωρίς μειονεκτήματα. Πρώτον, οι οδηγοί δεν είναι πάντα διαθέσιμοι στα καταστήματα και, δεύτερον, είναι αρκετά ακριβοί.

Από αυτή την άποψη, προέκυψε η ιδέα να φτιάξουμε ένα απλό, χαμηλού κόστους, χαλαρό πρόγραμμα οδήγησης που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των συσκευών πεδίου με κανάλια N και P σε οποιαδήποτε κυκλώματα χαμηλής τάσης, ας πούμε, ευτυχώς , Μου αρέσει ένας πραγματικός ραδιοπαθής, γεμάτος με κάθε λογής ηλεκτρονικά σκουπίδια, έτσι μετά από μια σειρά πειραμάτων γεννήθηκε αυτό το σχέδιο:

1. R 1 = 2,2 kOhm, R 2 = 100 Ohm, R 3 = 1,5 kOhm, R 4 = 47 Ohm
2. D 1 - δίοδος 1N4148 (γυάλινο βαρέλι)
3. T 1, T 2, T 3 - τρανζίστορ KST2222A (SOT-23, σήμανση 1P)
4. T 4 - τρανζίστορ BC807 (SOT-23, σήμανση 5C)

Η χωρητικότητα μεταξύ Vcc και Out συμβολίζει τη σύνδεση ενός διακόπτη πεδίου καναλιού P, η χωρητικότητα μεταξύ Out και Gnd συμβολίζει τη σύνδεση ενός διακόπτη πεδίου Ν καναλιών (η χωρητικότητα πύλης αυτών των διακοπτών πεδίου).

Η διακεκομμένη γραμμή χωρίζει το κύκλωμα σε δύο στάδια (I και II). Σε αυτή την περίπτωση, το πρώτο στάδιο λειτουργεί ως ενισχυτής ισχύος και το δεύτερο στάδιο ως ενισχυτής ρεύματος. Η λειτουργία του κυκλώματος περιγράφεται αναλυτικά παρακάτω.

Ετσι. Εάν εμφανιστεί υψηλό επίπεδο σήματος στην είσοδο εισόδου, τότε το τρανζίστορ T1 ανοίγει, το τρανζίστορ T2 κλείνει (αφού το δυναμικό στη βάση του πέφτει κάτω από το δυναμικό στον πομπό). Ως αποτέλεσμα, το τρανζίστορ T3 κλείνει και το τρανζίστορ T4 ανοίγει και μέσω αυτού η χωρητικότητα πύλης του συνδεδεμένου διακόπτη πεδίου επαναφορτίζεται. (Το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ Τ4 ρέει κατά μήκος της διαδρομής E T4 -> B T4 -> D1-> T1-> R2-> Gnd).

Εάν εμφανιστεί ένα χαμηλό επίπεδο σήματος στην είσοδο εισόδου, τότε όλα συμβαίνουν αντίστροφα - το τρανζίστορ T1 κλείνει, με αποτέλεσμα το βασικό δυναμικό του τρανζίστορ T2 να αυξάνεται και να ανοίγει. Αυτό με τη σειρά του προκαλεί την ενεργοποίηση του τρανζίστορ Τ3 και την απενεργοποίηση του τρανζίστορ Τ4. Η χωρητικότητα πύλης του συνδεδεμένου διακόπτη πεδίου επαναφορτίζεται μέσω του ανοιχτού τρανζίστορ Τ3. (Το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ Τ3 ρέει κατά μήκος της διαδρομής Vcc->T2->R4->B T3 ->E T3).

Αυτή είναι βασικά όλη η περιγραφή, αλλά ορισμένα σημεία απαιτούν πιθανώς πρόσθετη εξήγηση.

Πρώτον, τι είναι το τρανζίστορ T2 και η δίοδος D1 στο πρώτο στάδιο; Όλα είναι πολύ απλά εδώ. Δεν είναι για τίποτα που έγραψα παραπάνω τις διαδρομές των ρευμάτων βάσης των τρανζίστορ εξόδου για διαφορετικές καταστάσεις του κυκλώματος. Κοιτάξτε τα ξανά και φανταστείτε τι θα γινόταν αν δεν υπήρχε τρανζίστορ Τ2 με την πλεξούδα. Σε αυτή την περίπτωση, το τρανζίστορ Τ4 θα ξεκλειδωθεί από ένα μεγάλο ρεύμα (που σημαίνει το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ) που ρέει από την έξοδο εξόδου μέσω των ανοιχτών Τ1 και R2, και το τρανζίστορ Τ3 θα ξεκλειδώνεται από ένα μικρό ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης R3. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα μια πολύ μεγάλη αιχμή των παλμών εξόδου.

Λοιπόν, δεύτερον, πολλοί πιθανώς θα ενδιαφέρονται για το γιατί χρειάζονται οι αντιστάσεις R2 και R4. Τα έβαλα στην πρίζα για να περιορίσω τουλάχιστον ελαφρώς το ρεύμα αιχμής μέσω των βάσεων των τρανζίστορ εξόδου, καθώς και για να εξισορροπήσω τελικά τις μπροστινές και τις πίσω ακμές των παλμών.

Η συναρμολογημένη συσκευή μοιάζει με αυτό:

Η διάταξη του προγράμματος οδήγησης είναι κατασκευασμένη για εξαρτήματα SMD και με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να συνδεθεί εύκολα στην κύρια πλακέτα της συσκευής (σε κάθετη θέση). Δηλαδή, μπορούμε να έχουμε μια μισή γέφυρα ή κάτι άλλο εγκατεστημένο στην κύρια πλακέτα και το μόνο που μένει είναι να συνδέσουμε κάθετα τις πλακέτες οδηγών σε αυτήν την πλακέτα στα σωστά σημεία.

Η καλωδίωση έχει κάποιες ιδιαιτερότητες. Για να μειώσουμε ριζικά το μέγεθος της πλακέτας, έπρεπε να δρομολογήσουμε "ελαφρώς λανθασμένα" το τρανζίστορ Τ4. Πριν το κολλήσετε στην σανίδα, πρέπει να το γυρίσετε με την όψη προς τα κάτω (σημειωμένο) και να λυγίσετε τα πόδια προς την αντίθετη κατεύθυνση (προς την σανίδα).

Όπως μπορείτε να δείτε, η διάρκεια των μετώπων είναι πρακτικά ανεξάρτητη από το επίπεδο τάσης τροφοδοσίας και είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από 100 ns. Κατά τη γνώμη μου, αρκετά καλό για έναν τέτοιο σχεδιασμό προϋπολογισμού.