Una dintre cele mai comune cerințe la proiectarea sau rafinarea surselor de alimentare este creșterea curentului de ieșire.

În astfel de surse, o simplă conectare a acelorași terminale ale tranzistorilor, de obicei, nu dă rezultate practice din cauza distribuției neuniforme a curentului între tranzistori. Pe măsură ce temperatura de funcționare crește, distribuția neuniformă a curentului între tranzistori devine și mai mare până când aproape tot curentul de sarcină trece printr-unul dintre tranzistori.

Opțiunea propusă în Figura 1 poate fi implementată cu condiția ca tranzistoarele conectate în paralel să aibă caracteristici complet identice și să funcționeze la aceeași temperatură. O astfel de condiție este practic irealizabilă din cauza răspândirii relativ mari a caracteristicilor tranzistoarelor bipolare. Orez. 2 arată cum să conectați în paralel tranzistoarele într-o sursă de alimentare liniară. Cu această includere, ar trebui să ne străduim să folosiți tranzistori cu parametri apropiați Vst. În acest caz, tranzistoarele de mare putere trebuie instalate pe un singur radiator. Pentru egalizarea suplimentară a curenților în acest circuit, rezistențele R1 și R2 sunt utilizate în circuitele emițătorului. Rezistența rezistențelor trebuie aleasă pe baza căderii de tensiune pe ele în intervalul de curenți de funcționare, aproximativ 1 volt sau cel puțin - nu mai puțin de 0,7 volți. Această schemă trebuie utilizată cu mare grijă, deoarece chiar și tranzistoarele de același tip și din același lot de producție au o răspândire foarte mare a parametrilor. Defectarea unuia dintre tranzistori va duce inevitabil la defectarea altor tranzistori din lanț. Când două tranzistoare sunt conectate în paralel, curentul total maxim al colectorului nu trebuie să depășească 150 la sută din curentul maxim al colectorului unuia dintre tranzistoare! Numărul de tranzistori conectați conform acestei scheme poate fi arbitrar mare - totul depinde de gradul de fiabilitate necesară a dispozitivelor în care se utilizează o astfel de pornire a tranzistorilor și de eficiența admisă a întregului dispozitiv, deoarece în niciun caz puterea termică nu este mică. este eliberat pe rezistențe. Diagramele arată tranzistori p-n-p, desigur, tot ceea ce s-a spus va fi adevărat pentru tranzistoarele n-p-n.

Cam o modalitate de a porni tranzistoarele

Câștigul de curent static al unei astfel de trepte este egal cu câștigul unui tranzistor, deoarece curentul total de control este distribuit uniform între bazele tranzistoarelor. Un câștig semnificativ mai mare poate fi obținut dacă tranzistoarele sunt pornite conform circuitului prezentat în Fig. 3. Această includere de tranzistoare seamănă cu binecunoscutul tranzistor compozit, dar diferă de acesta prin prezența unui rezistor R, selectat experimental. Rezistența R aleasă corect asigură o distribuție uniformă a curentului total al colectorului între tranzistoare, crescând în același timp câștigul total. Creșterea câștigului se explică prin faptul că întregul curent de control este mai întâi amplificat de tranzistorul VT1, iar apoi o parte din curentul emițătorului acestui tranzistor este amplificat suplimentar de tranzistorul VT2. Avantajele pornirii a două tranzistoare conform circuitului din fig. 3 au fost relevate în timpul unei verificări experimentale comparative a ambelor variante ale schemelor. Ambele circuite au fost asamblate alternativ pe aceleași copii ale tranzistoarelor P217V. Curentul total al colectorului a fost setat la 2 A în ambele cazuri. În cazul conexiunii paralele a tranzistoarelor (Fig. 2), s-a realizat o distribuție uniformă a curentului între tranzistoare cu rezistența rezistențelor R1 și R2 egală cu 0,69 ohmi. În acest caz, curentul de bază a fost de 44 mA, tensiunea dintre emițător și colector a fost de 4V. În al doilea caz (Fig. 3), s-a obținut o distribuție uniformă a curentului între tranzistoare cu un rezistor R de 0,2 Ohm și aceeași tensiune între emițător și colector (4V) - cu un curent de bază de 20 mA. Astfel, diagrama din fig. 3 are de două ori câștigul static și este mai eficient. Un astfel de circuit poate fi folosit și pentru a conecta tranzistoare cu diferite tipuri de reductibilitate (Fig. 4), ceea ce nu se poate face atunci când tranzistoarele sunt pornite conform circuitului din Fig. 2. Amplificator conform schemei din fig. 4 a fost asamblat pe tranzistoarele P306 și P701. Curentul total a fost setat egal cu 0,4 A. Rezistența rezistorului R este de 8 ohmi. Cu un curent de bază de 7 mA, tensiunea dintre emițător și colector a fost de 7V.
Sursele de informare utilizate
1. http://radiocon-net.narod.ru/page16.htm
2. RADIO Nr 5 1972

Nuanță la cumpărarea unei imprimante (07.08.2017). → Anterior, a existat o durere de cap teribilă din cauza circuitelor în domeniul logicii de funcționare a tranzistorului și a fost cu accent practic. A sosit momentul să conectăm în paralel tranzistoarele de câmp și bipolare, ca urmare a experimentelor, au fost descoperite proprietăți ciudate ale lucrătorilor de câmp.

În cazul tranzistoarelor cu efect de câmp, rezistențele de egalizare nu sunt necesare. Dar a fost descoperită o altă nuanță: cu cât sunt mai mulți tranzistori într-un pachet paralel, cu atât este nevoie de puțin mai mult pentru a le deschide. S-au făcut măsurători pe unul și trei tranzistoare AUIRFU4104 (supraviețuitoare și nu le-au putut ucide nici măcar cu deschidere parțială). Test: 5,18 V, 0,21 ohmi, tranzistor. Curentul final a fost mai mic de 24,6 A din cauza încălzirii firelor și a căderii tranzistorilor, dar a fost de cel puțin 17 A:
- la folosirea aceleiasi tensiuni pe poarta ca si pe dren (pozitiv), tranzistoarele incep sa se deschida lent, neatingand modul de saturatie (caderi de 3,3V). Și aceasta este la tensiunea de prag de deschidere declarată de 2-4V (poate că acesta este pragul de deschidere inferior: minim și maxim al tensiunii minime de pornire a deschiderii). Nu există rezistență de poartă și acest lucru nu dăunează procesului. Conectarea a 910kΩ la fiecare poartă afectează viteza de deschidere a tranzistorilor, dar nu și rata finală a căderii de tensiune pe tranzistoare. Tranzistoarele se încălzesc în așa măsură încât curg cositor. Pachetul se deschide cu 10% mai lent decât un tranzistor separat;
- atunci când se folosește o tensiune pe poartă care depășește scurgerea (12V), tranzistoarele intră instantaneu în modul de saturație, căderea este de numai 0,2V pe întregul fascicul. Rezistorul C5-16MV 0.2Ohm / 2W a explodat după 10 secunde cu un fel de muci înghețat în aer (pentru prima dată văd un rezistor cu umplutură). Tranzistoarele s-au încălzit la mai puțin de 50 de grade, iar unul singur -<100 градусов. Резистор на затворе отсутствует, и это не вредит процессу.

(adăugat 07.07.2017) S-a specificat valoarea căderii de tensiune la muncitorii de câmp: 3,3V. Pentru a confirma teoria feedback-ului negativ la persoanele bipolare, este necesar un test practic (cum a fost cazul

Literal, imediat după apariția dispozitivelor semiconductoare, să zicem, tranzistoarele, au început rapid să înlocuiască dispozitivele electrovacuum și, în special, triodele. În prezent, tranzistoarele ocupă o poziție de lider în circuite.

Un începător, și uneori un designer radioamator cu experiență, nu reușește imediat să găsească soluția potrivită pentru circuit sau să descopere scopul anumitor elemente din circuit. Având la îndemână un set de „cărămizi” cu proprietăți cunoscute, este mult mai ușor să construiești o „cladire” a unuia sau acela dispozitiv.

Fără să ne oprim în detaliu asupra parametrilor tranzistorului (acest lucru este suficient de scris în literatura modernă, de exemplu, în), vom lua în considerare numai proprietățile individuale și modalitățile de a le îmbunătăți.

Una dintre primele probleme cu care se confruntă un designer este creșterea puterii unui tranzistor. Se poate rezolva prin conectarea tranzistoarelor în paralel (). Rezistoarele de nivelare a curentului din circuitele emițătorului contribuie la distribuția uniformă a sarcinii.

Se pare că conexiunea paralelă a tranzistoarelor este utilă nu numai pentru creșterea puterii la amplificarea semnalelor mari, ci și pentru reducerea zgomotului la amplificarea celor slabe. Nivelul de zgomot scade proporțional cu rădăcina pătrată a numărului de tranzistoare conectate în paralel.

Protecția la supracurent se rezolvă cel mai simplu prin introducerea unui tranzistor suplimentar (). Dezavantajul unui astfel de tranzistor de autoprotecție este o scădere a eficienței datorită prezenței unui senzor de curent R. O posibilă opțiune de îmbunătățire este prezentată în. Datorită introducerii unei diode cu germaniu sau a unei diode Schottky, este posibilă reducerea de mai multe ori a rezistorului R și, prin urmare, puterea disipată pe acesta.

Pentru a proteja împotriva tensiunii inverse, o diodă este de obicei conectată în paralel cu bornele emițătorului-colector, ca, de exemplu, în tranzistoarele compozite precum KT825, KT827.

Când tranzistorul funcționează în modul cheie, când este necesară trecerea rapidă de la deschis la închis și invers, uneori se folosește un circuit RC de forțare (). Când tranzistorul pornește, încărcarea condensatorului își mărește curentul de bază, ceea ce ajută la reducerea timpului de pornire. Tensiunea pe condensator atinge scăderea de tensiune pe rezistorul de bază cauzată de curentul de bază. În momentul închiderii tranzistorului, condensatorul, descarcându-se, contribuie la resorbția purtătoarelor minoritare din bază, reducând timpul de oprire.

Puteți crește panta tranzistorului (raportul dintre modificarea curentului de colector (de scurgere) și modificarea tensiunii de la bază (poarta) care a provocat-o la o constantă Uke Usi)) folosind circuitul Darlington (). Rezistorul din circuitul de bază al celui de-al doilea tranzistor (poate fi absent) este utilizat pentru a seta curentul de colector al primului tranzistor. Un tranzistor compozit similar cu o rezistență mare de intrare (datorită utilizării unui tranzistor cu efect de câmp) este prezentat în. Tranzistoarele compozite prezentate în fig. și , sunt asamblate pe tranzistoare de conductivitate diferită conform schemei Shiklai.

Introducerea tranzistoarelor suplimentare în circuitele Darlington și Shiklai, așa cum se arată în Fig. și , crește impedanța de intrare a celei de-a doua trepte în ceea ce privește curentul alternativ și, în consecință, coeficientul de transfer . Aplicarea unei soluții similare în tranzistoare fig. și dă, respectiv, circuite și , linearizarea transconductanței tranzistorului .

Este prezentat un tranzistor de bandă largă de mare viteză. Creșterea performanței a fost realizată prin reducerea efectului Miller într-un mod similar cu și .

Tranzistorul „diamond” conform brevetului german este prezentat pe. Opțiunile posibile pentru includerea acestuia sunt afișate pe. O trăsătură caracteristică a acestui tranzistor este absența inversării pe colector. De aici dublarea capacității de sarcină a circuitului.

Un tranzistor compozit puternic cu o tensiune de saturație de aproximativ 1,5 V este prezentat în Fig. 24. Puterea tranzistorului poate fi crescută semnificativ prin înlocuirea tranzistorului VT3 cu un tranzistor compozit ().

Raționament similar poate fi dat pentru un tranzistor de tip p-n-p, precum și pentru un tranzistor cu efect de câmp cu un canal de tip p. Când utilizați un tranzistor ca element de reglare sau într-un mod cheie, există două opțiuni pentru pornirea sarcinii: în circuitul colector () sau în circuitul emițător ().

După cum se poate vedea din formulele de mai sus, cea mai mică cădere de tensiune și, în consecință, disiparea minimă a puterii - pe un tranzistor simplu cu o sarcină în circuitul colector. Utilizarea unui tranzistor compozit Darlington și Shiklai cu o sarcină în circuitul colector este echivalentă. Tranzistorul Darlington poate avea un avantaj dacă colectorii tranzistorilor nu sunt combinați. Când o sarcină este conectată la circuitul emițătorului, avantajul tranzistorului Shiklai este evident.

Literatură:

1. Stepanenko I. Fundamentele teoriei tranzistoarelor și a circuitelor tranzistoare. - M.: Energie, 1977.
2. Brevet SUA 4633100: Pub. 20-133-83.
3. A.s. 810093.
4. Brevetul SUA 4.730.124: Pub. 22-133-88. - P.47.

1. Creșterea puterii tranzistorului.

Rezistoarele din circuitele emitatorului sunt necesare pentru a distribui uniform sarcina; nivelul de zgomot scade proporţional cu rădăcina pătrată a numărului de tranzistoare conectate în paralel.

2. Protectie la supracurent.

Dezavantajul este o scădere a eficienței datorită prezenței unui senzor de curent R.

O altă opțiune - datorită introducerii unei diode cu germaniu sau a unei diode Schottky, este posibil să se reducă de mai multe ori valoarea rezistorului R și se va disipa mai puțină putere pe acesta.

3. Tranzistor compozit cu rezistență mare de ieșire.

Datorită includerii cascode a tranzistorilor, efectul Miller este redus semnificativ.

O altă schemă - datorită decuplării complete a celui de-al doilea tranzistor de la intrare și alimentării drenului primului tranzistor cu o tensiune proporțională cu intrarea, tranzistorul compozit are caracteristici dinamice și mai mari (singura condiție este ca al doilea tranzistor să aibă o tensiune de tăiere mai mare). Tranzistorul de intrare poate fi înlocuit cu unul bipolar.

4. Protecția tranzistorului de saturație profundă.

Prevenirea polarizării înainte a joncțiunii bază-colector cu o diodă Schottky.

O opțiune mai complexă este schema Baker. Când tensiunea de colector a tranzistorului atinge tensiunea de bază, curentul de bază „extra” este aruncat prin joncțiunea colectorului, prevenind saturația.

5. Circuit de limitare a saturației în raport cu comutatoarele de joasă tensiune.

Cu senzor de curent de bază.

Cu senzor de curent colector.

6. Reducerea timpului de pornire/oprire a tranzistorului prin utilizarea unui lanț RC de forțare.

7. Tranzistor compozit.

Diagrama unui Darlington.

Schema lui Shiklai.

MOP (în burgheză MOSFET) înseamnă Metal Oxide Semiconductor, din această abreviere structura acestui tranzistor devine clară.

Dacă este pe degete, atunci are un canal semiconductor care servește ca o placă a unui condensator, iar a doua placă este un electrod metalic situat printr-un strat subțire de oxid de siliciu, care este un dielectric. Când se aplică o tensiune pe poartă, acest condensator este încărcat, iar câmpul electric al porții trage sarcini către canal, în urma cărora apar sarcini mobile în canal care pot forma un curent electric și rezistența sursei de scurgere. scade brusc. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât mai multe încărcări și cu atât rezistența este mai mică, ca urmare, rezistența poate scădea la valori slabe - sutimi de ohm, iar dacă creșteți tensiunea și mai mult, defalcarea stratului de oxid și Khan. va apărea tranzistorul.

Avantajul unui astfel de tranzistor, în comparație cu unul bipolar, este evident - trebuie aplicată tensiune pe poartă, dar deoarece există un dielectric, curentul va fi zero, ceea ce înseamnă necesarul. puterea de a conduce acest tranzistor va fi redusă, de fapt, consumă doar în momentul comutării, când condensatorul este încărcat și descărcat.

Dezavantajul provine din proprietatea sa capacitivă - prezența capacității pe poartă necesită un curent de încărcare mare atunci când este deschisă. În teorie, egal cu infinitul la intervale infinitezimale de timp. Și dacă curentul este limitat de un rezistor, atunci condensatorul se va încărca lent - nu puteți ajunge nicăieri de la constanta de timp a circuitului RC.

Tranzistoarele MOS sunt P&N canal. Au același principiu, diferența este doar în polaritatea purtătorilor de curent din canal. În consecință, într-o direcție diferită a tensiunii de control și includerea în circuit. Foarte des, tranzistoarele sunt realizate sub formă de perechi complementare. Adică există două modele cu exact aceleași caracteristici, dar unul dintre ele este N și celălalt este canalul P. Marcajele lor, de regulă, diferă cu o cifră.

Eu am cel mai popular MOS tranzistoarele sunt IRF630(canal n) și IRF9630(canal p) pe vremea mea, le-am făcut cu o duzină și jumătate de fiecare tip. Având un corp nu foarte dimensional TO-92 acest tranzistor poate trage prin el însuși până la 9A. Rezistența sa deschisă este de numai 0,35 Ohm.
Cu toate acestea, acesta este un tranzistor destul de vechi, acum există deja lucruri mai cool, de exemplu IRF7314, capabil să tragă același 9A, dar în același timp se potrivește în carcasa SO8 - de dimensiunea unei celule de notebook.

Una dintre problemele de potrivire MOSFET tranzistorul și microcontrolerul (sau circuitul digital) este că pentru o deschidere completă la saturație completă, acest tranzistor trebuie să ruleze o tensiune destul de mai mare la poartă. De obicei, acesta este de aproximativ 10 volți, iar MK poate da maximum 5.
Există trei opțiuni aici:

Dar, în general, este mai corect să instalați un driver, deoarece pe lângă funcțiile de bază de generare a semnalelor de control, acesta oferă și protecție de curent, protecție împotriva defecțiunilor, supratensiunii, optimizează viteza de deschidere la maxim, în general, își consumă curentul. nu degeaba.

Alegerea unui tranzistor nu este, de asemenea, foarte dificilă, mai ales dacă nu vă deranjați cu moduri de limitare. În primul rând, ar trebui să vă îngrijorați valoarea curentului de scurgere - I Drain sau eu D alegi un tranzistor în funcție de curentul maxim pentru sarcina ta, este mai bine cu o marjă de 10 la sută. Următorul parametru important pentru tine este VGS- Tensiunea de saturație Source-Gate sau, mai simplu, tensiunea de control. Uneori ei îl scriu, dar mai des trebuie să te uiți în afara topurilor. Se caută un grafic al caracteristicii de ieșire Dependență eu D din VDS la valori diferite VGS. Și ghiciți ce mod veți avea.

De exemplu, trebuie să alimentați motorul la 12 volți, cu un curent de 8A. Te-ai strambat la sofer si ai doar un semnal de control de 5 volti. Primul lucru care mi-a venit în minte după acest articol este IRF630. Curentul este potrivit cu o marjă de 9 A față de 8 necesar. Dar să ne uităm la caracteristica de ieșire:

Dacă intenționați să conduceți PWM la această cheie, atunci trebuie să vă interesați de timpii de deschidere și de închidere ai tranzistorului, să îl selectați pe cel mai mare și, raportat la timp, să calculați frecvența maximă pentru care este capabil. Această cantitate se numește întârzierea comutatorului sau t on,t off, în general, ceva de genul acesta. Ei bine, frecvența este 1/t. De asemenea, nu va fi de prisos să ne uităm la capacitatea obturatorului C iss Pe baza acestuia, precum și a rezistenței de limitare din circuitul de poartă, puteți calcula constanta de timp de încărcare a circuitului de poartă RC și puteți estima viteza. Dacă constanta de timp este mai mare decât perioada PWM, atunci tranzistorul nu se va deschide/închide, ci va atârna într-o stare intermediară, deoarece tensiunea de la poarta sa va fi integrată de acest circuit RC într-o tensiune constantă.

Când manipulați acești tranzistori, țineți cont de faptul că nu se tem doar de electricitatea statică, ci FOARTE PUTERNIC. Ruperea obturatorului cu o încărcare statică este mai mult decât reală. Deci cum ai cumparat imediat în folieși nu-l scoate până nu îl lipi. În primul rând, împământă-te de baterie și pune-ți o pălărie din staniol :).

Odată cu creșterea puterii echipamentelor de putere, cerințele pentru electronica de control al sarcinii de înaltă tensiune și curent ridicat cresc. În convertoarele puternice de comutare, în care elementele funcționează simultan cu niveluri ridicate de tensiuni și curenți, este adesea necesară conectarea întrerupătoarelor de alimentare în paralel, cum ar fi, de exemplu, tranzistoarele IGBT, care funcționează bine în astfel de circuite.

Există multe nuanțe care trebuie luate în considerare atunci când conectați două sau mai multe IGBT-uri în paralel. Una dintre ele este conectarea porților tranzistorilor. Porțile IGBT paralele pot fi conectate la driver printr-un rezistor comun, rezistențe individuale sau o combinație de rezistențe comune și individuale (Figura 1). Majoritatea experților sunt de acord că trebuie utilizate rezistențe separate. Cu toate acestea, există un caz puternic pentru un circuit de rezistență comun.

a) Rezistoare individuale
b) Rezistor comun
c) Conectarea combinată a rezistențelor
Poza 1.	Diverse configurații ale circuitelor de antrenare a porții IGBT.

În primul rând, atunci când calculați un circuit cu IGBT-uri paralele, trebuie să determinați curentul maxim pentru acționarea tranzistoarelor. Dacă driverul selectat nu poate furniza curentul de bază total al mai multor IGBT, va trebui să instalați un driver separat pentru fiecare tranzistor. În acest caz, fiecare IGBT va avea un rezistor individual. Viteza majorității șoferilor este suficientă pentru a oferi un interval între impulsurile de pornire și oprire de câteva zeci de nanosecunde. Acest timp este destul de proporțional cu timpul de comutare IGBT de sute de nanosecunde.

Pentru a testa diferite configurații de rezistențe, două tranzistoare cu cea mai mare răspândire reciprocă a parametrilor au fost selectate dintre 22 de IGBT-uri de tip NGTB40N60IHL fabricate de ON Semiconductor. Pierderile lor la pornire au fost de 1,65 mJ și 1,85 mJ, iar pierderile la oprire au fost de 0,366 mJ și, respectiv, 0,390 mJ. Tranzistoarele sunt proiectate pentru o tensiune de funcționare de 600 V și un curent de 40 A.

Când se folosește un driver comun cu rezistențe separate de 22 ohmi, a existat o nepotrivire pronunțată în curbele de curent în momentul opririi din cauza unei nepotriviri a vitezelor de comutare, a inegalității pragurilor, a pantei și a încărcărilor de poartă ale celor două dispozitive. Înlocuirea a două rezistențe cu una comună cu o rezistență de 11 ohmi egalizează potențialele de la porțile ambelor IGBT-uri în orice moment. În această configurație, deformarea curentului în momentul opririi este redusă semnificativ. Din punctul de vedere al nepotrivirii DC, configurația rezistențelor nu contează.

Optimizarea parametrilor circuitelor puternice cu comutarea paralelă a întrerupătoarelor de alimentare face posibilă creșterea fiabilității dispozitivului și îmbunătățirea performanței acestuia. Circuitele de control al porții IGBT considerate în articol sunt unul dintre factorii de creștere a eficienței unităților de comutare puternice ale tehnologiei convertoarelor.