Güç kaynaklarını tasarlarken veya rafine ederken en yaygın gereksinimlerden biri, çıkış akımını artırmaktır.

Bu tür kaynaklarda, aynı transistör terminallerinin basit bir bağlantısı, transistörler arasındaki akımın eşit olmayan dağılımı nedeniyle genellikle pratik sonuçlar vermez. Çalışma sıcaklığı arttıkça, transistörler arasındaki eşit olmayan akım dağılımı, yük akımının neredeyse tamamı transistörlerden birinden geçene kadar daha da büyür.

Şekil 1'de önerilen seçenek, paralel bağlanan transistörlerin kesinlikle aynı özelliklere sahip olması ve aynı sıcaklıkta çalışması şartıyla uygulanabilir. Bipolar transistörlerin özelliklerindeki nispeten geniş yayılma nedeniyle böyle bir durum pratik olarak gerçekleştirilemez. Pirinç. Şekil 2, lineer bir güç kaynağında transistörlerin nasıl paralel bağlanacağını gösterir. Bu dahil etme ile, Vst'ye yakın parametrelere sahip transistörler kullanmaya çalışılmalıdır. Bu durumda, bir soğutucuya yüksek güçlü transistörler kurulmalıdır. Bu devredeki akımların ek eşitlenmesi için emitör devrelerinde R1 ve R2 dirençleri kullanılır. Dirençlerin direnci, çalışma akımları aralığında, yaklaşık 1 volt veya en az - 0,7 volttan az olmamak üzere, aralarındaki voltaj düşüşüne göre seçilmelidir. Bu şema çok dikkatli kullanılmalıdır, çünkü aynı tipteki ve aynı üretim partisinden gelen transistörler bile parametrelerde çok geniş bir yayılıma sahiptir. Transistörlerden birinin arızalanması, kaçınılmaz olarak zincirdeki diğer transistörlerin arızalanmasına yol açacaktır. İki transistör paralel bağlandığında, maksimum toplam kolektör akımı, transistörlerden birinin maksimum kolektör akımının yüzde 150'sini geçmemelidir! Bu şemaya göre bağlanan transistörlerin sayısı keyfi olarak büyük olabilir - hepsi, bu tür transistörlerin açılmasının kullanıldığı cihazların gerekli güvenilirlik derecesine ve hiçbir şekilde küçük termal güç olmadığı için tüm cihazın izin verilen verimliliğine bağlıdır. dirençlerde serbest bırakılır. Diyagramlar p-n-p transistörlerini gösterir, doğal olarak, söylenen her şey n-p-n transistörleri için doğru olacaktır.

Transistörleri açmanın yaklaşık bir yolu

Böyle bir aşamanın statik akım kazancı, bir transistörün kazancına eşittir, çünkü toplam kontrol akımı, transistörlerin tabanları arasında eşit olarak dağıtılır. Transistörler, Şekil 2'de gösterilen devreye göre açılırsa, önemli ölçüde daha fazla kazanç elde edilebilir. 3. Transistörlerin bu dahil edilmesi, iyi bilinen kompozit transistöre benzer, ancak deneysel olarak seçilen bir direnç R'nin varlığında ondan farklıdır. Doğru seçilmiş direnç R, toplam kazancı arttırırken transistörler arasında toplam kollektör akımının eşit dağılımını sağlar. Kazançtaki artış, tüm kontrol akımının önce transistör VT1 tarafından yükseltilmesi ve daha sonra bu transistörün emitör akımının bir kısmının ek olarak transistör VT2 tarafından yükseltilmesi ile açıklanır. Şekil 2'deki devreye göre iki transistörü açmanın avantajları. 3, şemaların her iki varyantının karşılaştırmalı bir deneysel doğrulaması sırasında ortaya çıktı. Her iki devre de dönüşümlü olarak P217V transistörlerinin aynı kopyalarına monte edildi. Her iki durumda da toplam kollektör akımı 2 A olarak ayarlanmıştır. Transistörlerin paralel bağlanması durumunda (Şekil 2), R1 ve R2 dirençlerinin 0,69 ohm'a eşit direnci ile transistörler arasında düzgün bir akım dağılımı elde edildi. Bu durumda taban akımı 44 mA, emitör ve kollektör arasındaki voltaj 4V idi. İkinci durumda (Şekil 3), 0,2 Ohm'luk bir direnç R ile transistörler arasında düzgün bir akım dağılımı ve verici ve toplayıcı (4V) arasında aynı voltaj - 20 mA'lık bir taban akımı ile elde edildi. Böylece, Şek. 3, statik kazancın iki katıdır ve daha verimlidir. Böyle bir devre, Şekil 4'teki devreye göre transistörler açıldığında yapılamayan farklı indirgenebilirlik türlerine sahip transistörleri bağlamak için de kullanılabilir (Şekil 4). 2. Amplifikatör, Şek. 4, P306 ve P701 transistörlerine monte edildi. Toplam akım 0,4 A'ya eşit olarak ayarlandı. Direnç R'nin direnci 8 ohm'dur. 7 mA'lık bir taban akımı ile emitör ve kollektör arasındaki voltaj 7V idi.
Kullanılan bilgi kaynakları
1. http://radiocon-net.narod.ru/page16.htm
2. RADYO No. 5 1972

Yazıcı satın alırken nüans (07/08/2017). → Daha önce, transistör çalışma mantığı alanında devrelerden kaynaklanan korkunç bir baş ağrısı vardı ve bu pratik bir vurgu ile yapıldı. Alan ve bipolar transistörleri paralel bağlamanın zamanı geldi, yapılan deneyler sonucunda saha çalışanlarının tuhaf özellikleri keşfedildi.

Alan etkili transistörlerde dengeleme dirençlerine gerek yoktur. Ancak başka bir nüans keşfedildi: paralel bir demette ne kadar fazla transistör varsa, onları açmak o kadar uzun sürer. Bir ve üç AUIRFU4104 transistör üzerinde ölçümler yapıldı (sağ kalabilir ve kısmi açılma ile bile onları öldüremedi). Test: 5.18V, 0.21ohm, transistör. Tellerin ısınması ve transistörlerin düşmesi nedeniyle son akım 24.6A'dan azdı, ancak en az 17A idi:
- kapıdaki drenajdakiyle aynı voltajı kullanırken (pozitif), transistörler doyma moduna ulaşmadan yavaşça açılmaya başlar (3,3V düşer). Ve bu, 2-4V'luk beyan edilen açılma eşik voltajındadır (belki de bu, daha düşük açılma eşiğidir: minimum açılma başlangıç ​​voltajının minimum ve maksimumu). Kapı direnci yoktur ve bu sürece zarar vermez. Her bir kapıya 910kΩ bağlamak, transistörlerin açılma hızını etkiler, ancak transistörler boyunca nihai voltaj düşüş derecesini etkilemez. Transistörler, kalay sızdıracak kadar ısınırlar. Paket, ayrı bir transistörden yüzde 10 daha yavaş açılıyor;
- geçitte tahliyeyi (12V) aşan bir voltaj kullanıldığında, transistörler anında doyma moduna girer, düşüş tüm demet boyunca sadece 0,2V'dir. Direnç C5-16MV 0.2Ohm / 2W, havada bir tür sümük donmasıyla 10 saniye sonra patladı (ilk defa dolgulu bir direnç görüyorum). Transistörler 50 dereceden daha az ısındı ve bir tane -<100 градусов. Резистор на затворе отсутствует, и это не вредит процессу.

(07/07/2017 eklendi) Saha çalışanlarının üzerindeki voltaj düşüşünün değeri belirtilmiştir: 3.3V. Bipolar kişilerde olumsuz geribildirim teorisini doğrulamak için pratik bir teste ihtiyaç vardır (örneğin

Kelimenin tam anlamıyla yarı iletken cihazların, örneğin transistörlerin ortaya çıkmasından hemen sonra, elektrovakum cihazlarını ve özellikle triyotları hızla değiştirmeye başladılar. Şu anda, transistörler devrede lider bir konuma sahiptir.

Acemi ve bazen deneyimli bir radyo amatör tasarımcısı, doğru devre çözümünü hemen bulmayı veya devredeki belirli öğelerin amacını çözmeyi başaramaz. Elinizde bilinen özelliklere sahip bir dizi "tuğla" olması, bu veya bu cihazın bir "binasını" inşa etmek çok daha kolaydır.

Transistörün parametreleri üzerinde ayrıntılı olarak durmadan (bu, modern literatürde, örneğin, içinde yeterince yazılmıştır), yalnızca bireysel özellikleri ve bunları iyileştirmenin yollarını ele alacağız.

Bir tasarımcının karşılaştığı ilk sorunlardan biri, bir transistörün gücünü arttırmaktır. Transistörleri paralel () bağlayarak çözülebilir. Yayıcı devrelerdeki akım dengeleme dirençleri, düzgün yük dağılımına katkıda bulunur.

Transistörlerin paralel bağlantısının, yalnızca büyük sinyalleri yükseltirken gücü artırmak için değil, aynı zamanda zayıf olanları yükseltirken gürültüyü azaltmak için de yararlı olduğu ortaya çıktı. Paralel bağlı transistör sayısının karekökü ile orantılı olarak gürültü seviyesi azalır.

Aşırı akım koruması, ek bir transistör () ekleyerek en basit şekilde çözülür. Böyle bir kendini koruyucu transistörün dezavantajı, bir akım sensörü R'nin varlığından dolayı verimlilikte bir azalmadır. Olası bir iyileştirme seçeneği gösterilmektedir. Germanyum diyotun veya Schottky diyotun eklenmesi sayesinde, direnç R'nin değerini birkaç kez azaltmak ve dolayısıyla üzerinde harcanan gücü azaltmak mümkündür.

Ters voltaja karşı koruma sağlamak için, örneğin KT825, KT827 gibi kompozit transistörlerde olduğu gibi, genellikle emitör-toplayıcı terminallerine paralel olarak bir diyot bağlanır.

Transistör anahtar modunda çalışırken, hızlı bir şekilde açıktan kapalıya geçiş yapılması gerektiğinde ve bunun tersi durumlarda bazen zorlayıcı bir RC devresi () kullanılır. Transistör açıldığında, kapasitör şarjı taban akımını arttırır ve bu da açılma süresini azaltmaya yardımcı olur. Kondansatör üzerindeki voltaj, taban akımının neden olduğu taban direnci boyunca voltaj düşüşüne ulaşır. Transistörün kapanma anında, kondansatör, deşarj, tabandaki azınlık taşıyıcılarının emilmesine katkıda bulunur ve kapanma süresini azaltır.

Darlington devresini () kullanarak transistörün eğimini (kolektör (tahliye) akımındaki değişimin tabandaki (kapı) voltajdaki değişime oranı, sabit bir Uke Usi'ye neden olan) artırabilirsiniz. İkinci transistörün temel devresindeki direnç (yok olabilir), birinci transistörün kollektör akımını ayarlamak için kullanılır. Yüksek giriş direncine sahip benzer bir kompozit transistör (alan etkili transistör kullanımı nedeniyle) içinde gösterilmiştir. Şekil l'de gösterilen kompozit transistörler. ve Shiklai şemasına göre farklı iletkenliğe sahip transistörlere monte edilir.

Şekil 2'de gösterildiği gibi Darlington ve Shiklai devrelerine ek transistörlerin eklenmesi. ve , alternatif akım açısından ikinci aşamanın giriş empedansını ve buna bağlı olarak transfer katsayısını arttırır. Transistörlerde benzer bir çözümün uygulanması şek. ve sırasıyla devreleri ve transistörün iletkenliğini doğrusallaştırarak verir.

Yüksek hızlı bir geniş bant transistör sunulmaktadır. Performanstaki artış, Miller etkisinin ve ile benzer şekilde azaltılmasıyla sağlandı.

Alman patentine göre "elmas" transistör sunulmaktadır. Dahil edilmesi için olası seçenekler üzerinde gösterilir. Bu transistörün karakteristik bir özelliği, kollektörde inversiyon olmamasıdır. Dolayısıyla devrenin yük kapasitesi iki katına çıkar.

Yaklaşık 1,5 V doyma voltajına sahip güçlü bir kompozit transistör, Şekil 24'te gösterilmektedir. Transistörün gücü, transistör VT3'ün bir kompozit transistör () ile değiştirilmesiyle önemli ölçüde artırılabilir.

Bir p-n-p tipi transistör için olduğu kadar p-tipi bir kanala sahip bir alan etkili transistör için de benzer akıl yürütme verilebilir. Bir transistör düzenleyici eleman olarak veya bir anahtar modunda kullanıldığında, yükü açmak için iki seçenek vardır: kollektör devresinde () veya yayıcı devrede ().

Yukarıdaki formüllerden görülebileceği gibi, en küçük voltaj düşüşü ve buna bağlı olarak minimum güç kaybı - kollektör devresinde yük bulunan basit bir transistörde. Kolektör devresinde bir yük ile kompozit Darlington ve Shiklai transistörünün kullanılması eşdeğerdir. Darlington transistörü, transistörlerin kollektörleri birleştirilmezse bir avantaja sahip olabilir. Verici devresine bir yük bağlandığında, Shiklai transistörünün avantajı açıktır.

Edebiyat:

1. Stepanenko I. Transistör ve transistör devreleri teorisinin temelleri. - M.: Enerji, 1977.
2. ABD patenti 4633100: Yayın. 20-133-83.
3. A.Ş. 810093.
4. ABD Patenti 4,730,124: Yayın 22-133-88. - S.47.

1. Transistörün gücünün arttırılması.

Yükü eşit olarak dağıtmak için emitör devrelerindeki dirençlere ihtiyaç vardır; Paralel bağlı transistör sayısının karekökü ile orantılı olarak gürültü seviyesi azalır.

2. Aşırı akım koruması.

Dezavantajı, bir akım sensörü R'nin varlığı nedeniyle verimlilikte bir azalmadır.

Başka bir seçenek - bir germanyum diyotu veya bir Schottky diyotu sayesinde, direnç R'nin değerini birkaç kez azaltmak mümkündür ve üzerinde daha az güç harcanacaktır.

3. Yüksek çıkış direncine sahip kompozit transistör.

Transistörlerin kaskod içermesi nedeniyle, Miller etkisi önemli ölçüde azalır.

Başka bir şema - ikinci transistörün girişten tamamen ayrılması ve ilk transistörün tahliyesine girişle orantılı bir voltaj sağlaması nedeniyle, kompozit transistörün daha da yüksek dinamik özellikleri vardır (tek koşul, ikinci transistörün sahip olması gerektiğidir). daha yüksek bir kesme voltajı). Giriş transistörü bir bipolar ile değiştirilebilir.

4. Transistörün derin doygunluğa karşı korunması.

Bir Schottky diyotu ile baz-toplayıcı bağlantısının ileri yanlılığının önlenmesi.

Daha karmaşık bir seçenek, Baker şemasıdır. Transistörün kollektör voltajı taban voltajına ulaştığında, "ekstra" taban akımı kollektör bağlantısı üzerinden atılır ve doygunluğu önler.

5. Alçak gerilim anahtarlarına göre doygunluk sınırlama devresi.

Baz akım sensörü ile.

Kolektör akım sensörü ile.

6. Zorlayıcı bir RC zinciri kullanarak transistörün açma/kapama süresinin azaltılması.

7. Kompozit transistör.

Bir Darlington diyagramı.

Shiklai'nin şeması.

MOP (burjuva MOSFET) Metal Oksit Yarı İletken anlamına gelir, bu kısaltmadan bu transistörün yapısı netleşir.

Parmaklarda ise, bir kapasitör plakası görevi gören bir yarı iletken kanala sahiptir ve ikinci plaka, bir dielektrik olan ince bir silikon oksit tabakasından geçen metal bir elektrottur. Kapıya bir voltaj uygulandığında, bu kapasitör şarj olur ve kapının elektrik alanı yükleri kanala çeker, bunun sonucunda kanalda bir elektrik akımı ve drenaj kaynağı direnci oluşturabilen mobil yükler ortaya çıkar. keskin bir şekilde düşer. Voltaj ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla yük ve direnç o kadar düşük olur, sonuç olarak direnç yetersiz değerlere düşebilir - yüzlerce ohm ve voltajı daha da yükseltirseniz, oksit tabakasının ve Han'ın bozulması transistör oluşacaktır.

Bipolar ile karşılaştırıldığında böyle bir transistörün avantajı açıktır - kapıya voltaj uygulanmalıdır, ancak bir dielektrik olduğu için akım sıfır olacaktır, bu da gerekli olduğu anlamına gelir. bu transistörü sürecek güç yetersiz olacak, aslında, sadece kondansatör şarj ve deşarj olurken, anahtarlama anında tüketir.

Dezavantajı kapasitif özelliğinden kaynaklanmaktadır - kapıdaki kapasitansın varlığı, açıldığında büyük bir şarj akımı gerektirir. Teoride, sonsuz küçük zaman aralıklarında sonsuzluğa eşittir. Akım bir dirençle sınırlandırılırsa, kapasitör yavaş şarj olur - RC devresinin zaman sabitinden hiçbir yere ulaşamazsınız.

MOS transistörleri P&N kanal. Aynı prensibe sahipler, fark sadece kanaldaki mevcut taşıyıcıların polaritesinde. Buna göre, kontrol voltajının farklı bir yönüne ve devreye dahil edilir. Çoğu zaman, transistörler tamamlayıcı çiftler şeklinde yapılır. Yani tam olarak aynı özelliklere sahip iki model var ama bunlardan biri N diğeri P kanalı. İşaretleri, kural olarak, bir basamak farklıdır.

bende en popüler MOS transistörler IRF630(n kanal) ve IRF9630(p kanal) benim zamanımda her türden bir düzine ve birer buçuk tane yaptım. Çok boyutlu olmayan bir vücuda sahip olmak TO-92 bu transistör kendini 9A'ya kadar sürükleyebilir. Açık direnci sadece 0,35 Ohm'dur.
Ancak, bu oldukça eski bir transistör, şimdi zaten daha havalı şeyler var, örneğin IRF7314, aynı 9A'yı sürükleyebilir, ancak aynı zamanda bir dizüstü bilgisayar hücresinin boyutu olan SO8 kasasına da sığar.

Eşleştirme problemlerinden biri MOSFET transistör ve mikrodenetleyici (veya dijital devre), tam doygunluğa tam bir açılma için, bu transistörün kapıya oldukça daha büyük bir voltaj vermesi gerektiğidir. Genellikle bu yaklaşık 10 volttur ve MK maksimum 5 verebilir.
Burada üç seçenek var:

Ancak genel olarak, bir sürücü kurmak daha doğrudur, çünkü kontrol sinyalleri üretmenin temel işlevlerine ek olarak, aynı zamanda akım koruması, arızaya karşı koruma, aşırı gerilim sağlar, açılma hızını maksimuma optimize eder, genel olarak akımını tüketir. boşuna değil.

Özellikle sınırlayıcı modlarla uğraşmıyorsanız, bir transistör seçimi de çok zor değil. Her şeyden önce, tahliye akımının değeri hakkında endişelenmelisiniz - I Tahliye veya ben yükünüze göre maksimum akıma göre transistör seçerseniz yüzde 10 marjla daha iyi olur sizin için bir sonraki önemli parametre VGS- Kaynak Kapısı doyma voltajı veya daha basit olarak kontrol voltajı. Bazen yazarlar, ancak daha sıklıkla çizelgelere bakmanız gerekir. Çıkış karakteristiğinin bir grafiği aranıyor Bağımlılık ben itibaren VDS farklı değerlerde VGS. Ve hangi moda sahip olacağınızı tahmin edin.

Örneğin, motoru 8A akımla 12 voltta çalıştırmanız gerekir. Şoföre gözlerini kıstın ve sadece 5 voltluk bir kontrol sinyalin var. Bu yazıdan sonra ilk akla gelen IRF630 oldu. Akım, gerekli 8'e karşı 9A'lık bir marj ile uygundur. Ama şimdi çıkış karakteristiğine bakalım:

PWM'yi bu anahtara sürecekseniz, transistörün açılış ve kapanış süreleriyle ilgilenmeniz, en büyüğünü seçmeniz ve zamana göre, yapabileceği maksimum frekansı hesaplamanız gerekir. Bu miktar denir geçiş gecikmesi veya üzerinde,kapalı, genel olarak, böyle bir şey. Frekans 1/t'dir. Ayrıca, deklanşör kapasitesine bakmak gereksiz olmayacaktır. C iss Buna dayanarak, kapı devresindeki sınırlayıcı direncin yanı sıra, kapı RC devresinin şarj süresi sabitini hesaplayabilir ve hızı tahmin edebilirsiniz. Zaman sabiti PWM periyodundan daha büyükse, transistör açılmayacak / kapanmayacak, ancak kapısındaki voltaj bu RC devresi tarafından sabit bir voltaja entegre edileceğinden, bazı ara durumlarda askıda kalacaktır.

Bu transistörleri kullanırken şu gerçeği aklınızda bulundurun: sadece statik elektrikten korkmazlar, aynı zamanda ÇOK GÜÇLÜ. Deklanşörü statik bir şarjla kırmak gerçek olmaktan daha fazlasıdır. peki nasıl satın aldın hemen folyo içinde ve lehimleyene kadar çıkarmayın. İlk önce kendinizi pilden topraklayın ve folyodan bir şapka takın :).

Güç ekipmanı gücünün büyümesiyle, yüksek voltaj ve yüksek akım yük kontrol elektroniği gereksinimleri artar. Elemanların yüksek voltaj ve akım seviyeleri ile aynı anda çalıştığı güçlü anahtarlamalı dönüştürücülerde, bu tür devrelerde iyi çalışan örneğin IGBT transistörleri gibi güç anahtarlarını paralel olarak bağlamak genellikle gereklidir.

İki veya daha fazla IGBT'yi paralel olarak bağlarken dikkate alınması gereken birçok nüans vardır. Bunlardan biri transistör kapılarının bağlantısıdır. Paralel IGBT kapıları, sürücüye ortak bir direnç, bağımsız dirençler veya ortak ve bağımsız dirençlerin bir kombinasyonu aracılığıyla bağlanabilir (Şekil 1). Çoğu uzman, ayrı dirençlerin kullanılması gerektiği konusunda hemfikirdir. Bununla birlikte, ortak bir direnç devresi için güçlü bir durum vardır.

a) Bireysel dirençler
b) Ortak direnç
c) Dirençlerin birleşik bağlantısı
Resim 1.	IGBT geçit sürücü devrelerinin çeşitli konfigürasyonları.

Her şeyden önce, paralel IGBT'lere sahip bir devreyi hesaplarken, transistörleri sürmek için maksimum akımı belirlemeniz gerekir. Seçilen sürücü birkaç IGBT'nin toplam temel akımını sağlayamıyorsa, her transistör için ayrı bir sürücü kurmanız gerekecektir. Bu durumda, her IGBT'nin ayrı bir direnci olacaktır. Çoğu sürücünün hızı, birkaç on nanosaniyelik açık ve kapalı darbeler arasında bir aralık sağlamak için yeterlidir. Bu süre, yüzlerce nanosaniyelik IGBT anahtarlama süresi ile oldukça orantılıdır.

Çeşitli direnç konfigürasyonlarını test etmek için, ON Semiconductor tarafından üretilen NGTB40N60IHL tipi 22 IGBT'den en büyük karşılıklı parametre yayılımına sahip iki transistör seçildi. Devreye alma kayıpları 1.65 mJ ve 1.85 mJ, kapatma kayıpları sırasıyla 0.366 mJ ve 0.390 mJ idi. Transistörler, 600 V çalışma voltajı ve 40 A akım için tasarlanmıştır.

Ayrı 22 ohm dirençli bir ortak sürücü kullanırken, iki cihazın anahtarlama hızlarındaki uyumsuzluk, eşik eşitsizliği, eğim ve kapı yükleri nedeniyle kapatma anında akım eğrilerinde belirgin bir uyumsuzluk vardı. İki direncin 11 ohm dirençli ortak bir dirençle değiştirilmesi, herhangi bir zamanda her iki IGBT'nin kapılarındaki potansiyelleri eşitler. Bu konfigürasyonda, kapatma anındaki akım eğriliği önemli ölçüde azaltılır. DC uyumsuzluğu açısından dirençlerin konfigürasyonu önemli değildir.

Güç anahtarlarının paralel anahtarlaması ile güçlü devrelerin parametrelerinin optimizasyonu, cihazın güvenilirliğini artırmayı ve performansını iyileştirmeyi mümkün kılar. Makalede ele alınan IGBT kapı kontrol devreleri, dönüştürücü teknolojisinin güçlü anahtarlama birimlerinin verimliliğini artıran faktörlerden biridir.