“ZVS drajver” (Zero Voltage Switching) je vrlo jednostavan i stoga prilično uobičajen niskonaponski generator. Sastavljen je prema jednostavnoj šemi, a efikasnost ovu odluku može doseći 90% i više. Za sastavljanje uređaja dovoljan je jedan induktor, par tranzistora s efektom polja, četiri otpornika, dvije diode, dvije zener diode i radni oscilirajući krug sa središnjom točkom na zavojnici. Možete i bez srednje tačke, a o tome ćemo kasnije.
Na mreži možete pronaći mnoge implementacije ovog kola, uključujući indukcijske grijače, indukcijske štednjake, visokonaponske transformatore i samo visokofrekventni pretvarači voltaža. Kolo liči na Royerov generator, ali to nije. Pogledajmo kako ova shema funkcionira.
Kada se struja dovede u kolo, struja počinje teći do odvoda oba tranzistora s efektom polja, u isto vrijeme kapacitivnosti gejta se pune kroz otpornike. Budući da tranzistori s efektom polja nisu potpuno identični, jedan od njih (na primjer Q1) se brže otvara i počinje provoditi struju, dok se kapija drugog tranzistora Q2 prazni kroz diodu D2, koja se tako drži čvrsto zatvorena.
Pošto shema uključuje oscilatorno kolo, napon na drenažu zatvorenog tranzistora s efektom polja Q2 prvo raste, ali zatim opada, prolazeći kroz nulu, u kom trenutku se kapija tranzistora otvorenog polja Q1 brzo prazni, i otvori prvo tranzistor Q1 je sada isključen, a pošto je sada zaključan, njegov drain više nije nula, a kapija drugog tranzistora Q2 se brzo puni kroz otpornik, a drugi tranzistor Q2 je sada otvoren, dok se prazni kapija od tranzistor Q1 kroz diodu D1.
Nakon pola perioda, sve se ponavlja upravo suprotno - drugi tranzistor će se zatvoriti, a prvi će se otvoriti itd. Na taj način će se u kolu pojaviti sinusoidne autooscilacije. Prigušnica L1 ograničava struju napajanja i izglađuje male prenapone.
Lako je uočiti da su oba tranzistora sa efektom polja isključena kada nulti napon na njihovim odvodima, kada je struja u zavojnici petlje maksimalna, što znači da su komutacioni gubici minimizirani, a čak i sa snagom uređaja od 1 kW (npr. za), ključevima su potrebni samo mali radijatori. To objašnjava veliku popularnost ove sheme.
Učestalost samooscilacija može se lako izračunati pomoću formule f = 1/(2π*√[L*C]), budući da induktivnost primarnog namotaja (ako se koristi transformatorska veza) i kapacitivnost kondenzatora formiraju kolo koje ima sopstvenu rezonantnu frekvenciju. Važno je zapamtiti da će amplituda oscilacija biti približno 3,14 (Pi) puta veća od napona napajanja.
Evo tipične komponente koji se koriste za sklapanje: otpornika od pet vati od 470 Ohma za ograničavanje struje punjenja kapija; dva otpornika od 10 kOhm za povlačenje kapija na minus; Zener diode za 12, 15 ili 18 volti, za zaštitu kapija od prekoračenja dozvoljenog napona; i UF4007 diode za pražnjenje kapija kroz suprotne krakove kola.
Tranzistori sa efektom polja IRFP250 i IRFP260 su veoma pogodni za ovaj ZVS drajver. Naravno, ako je potrebno dodatno hlađenje, tada svaki tranzistor mora biti instaliran na poseban radijator, jer tranzistori ne rade istovremeno. Ako postoji samo jedan radijator, onda je upotreba izolacijskih podloga obavezna. Napajanje strujnog kruga ne smije prelaziti 36 volti zbog normalnih ograničenja kapije.
Ako krug nema središnju tačku, jednostavno ugradite dvije prigušnice umjesto jedne na svaku ruku, a način rada ostaje isti, točno kao kod jednog gasa.
U međuvremenu, proizvodi bazirani na ovom ZVS samooscilirajućem krugu već su se pojavili na Aliexpressu, i sa jednim prigušivačem i sa dva. Varijanta sa dva prigušnica je posebno pogodna kao rezonantno napajanje za induktore za grejanje bez srednje tačke.
Snažni MOSFET tranzistori sa efektom polja su dobri za sve, osim za jednu malu nijansu - često ih je nemoguće spojiti direktno na pinove mikrokontrolera.
Ovo je, prije svega, zbog činjenice da dozvoljene struje za pinove mikrokontrolera rijetko prelaze 20 mA, a za vrlo brzo prebacivanje MOSFET-i (sa dobrim frontovima), kada trebate vrlo brzo napuniti ili isprazniti kapiju (koja uvijek ima neki kapacitet), zahtijevaju struje koje su za red veličine veće.
I, drugo, napajanje kontrolera je obično 3 ili 5 volti, što u principu omogućava direktnu kontrolu samo maloj klasi terenskih radnika (koji se nazivaju logički nivo - sa logičkom nivou menadžment). A s obzirom da obično napajanje kontrolera i napajanje ostatka kola imaju zajedničku negativnu žicu, ova klasa se svodi isključivo na N-kanalne terenske uređaje "logičkog nivoa".
Jedno od rješenja u ovoj situaciji je korištenje posebnih mikro krugova - drajvera, koji su precizno dizajnirani da povlače velike struje kroz vrata polja. Međutim, ova opcija nije bez nedostataka. Prvo, vozači nisu uvijek dostupni u trgovinama, a drugo, prilično su skupi.
S tim u vezi, nastala je ideja da se napravi jednostavan, jeftin, labav drajver koji bi se mogao koristiti za upravljanje i N-kanalnim i P-kanalnim terenskim uređajima u bilo kojem niskonaponskom kolu, recimo do 20 volti. Pa, na sreću , ja, kao pravi radio narkoman, pun svakojakog elektronskog smeća, pa se nakon niza eksperimenata rodila ova šema:
- R 1 =2,2 kOhm, R 2 =100 Ohm, R 3 =1,5 kOhm, R 4 =47 Ohm
- D 1 - dioda 1N4148 (staklena cijev)
- T 1, T 2, T 3 - tranzistori KST2222A (SOT-23, oznaka 1P)
- T 4 - tranzistor BC807 (SOT-23, oznaka 5C)
Kapacitivnost između Vcc i Out simbolizira vezu P-kanalnog prekidača polja, kapacitivnost između Out i Gnd simbolizira vezu N-kanalnog prekidača polja (kapacitivnost vrata ovih prekidača polja).
Isprekidana linija dijeli krug na dva stupnja (I i II). U ovom slučaju, prvi stepen radi kao pojačalo snage, a drugi stepen kao strujni pojačivač. Rad kruga je detaljno opisan u nastavku.
Dakle. Ako se pojavi ulaz In visoki nivo signala, tada se tranzistor T1 otvara, tranzistor T2 se zatvara (pošto potencijal na njegovoj bazi pada ispod potencijala na emiteru). Kao rezultat toga, tranzistor T3 se zatvara, a tranzistor T4 se otvara i kroz njega se ponovo puni kapacitivnost kapije spojenog prekidača polja. (Osnovna struja tranzistora T4 teče duž putanje E T4 -> B T4 -> D1-> T1-> R2-> Gnd).
Ako se na ulazu In pojavi nizak nivo signala, onda se sve događa obrnuto - tranzistor T1 se zatvara, zbog čega se bazni potencijal tranzistora T2 povećava i on se otvara. Ovo zauzvrat uzrokuje paljenje tranzistora T3 i isključivanje tranzistora T4. Kapacitivnost kapije priključenog prekidača polja se puni preko otvorenog tranzistora T3. (Osnovna struja tranzistora T3 teče duž putanje Vcc->T2->R4->B T3 ->E T3).
To je u suštini ceo opis, ali neke tačke verovatno zahtevaju dodatno objašnjenje.
Prvo, šta su tranzistor T2 i dioda D1 u prvoj fazi? Ovdje je sve vrlo jednostavno. Nije uzalud napisao iznad putanje za protok struja u bazi izlaznih tranzistora za različite države shema. Pogledajte ih još jednom i zamislite šta bi se dogodilo da nema tranzistora T2 sa snopom. U ovom slučaju, tranzistor T4 bi bio otključan velikom strujom (što znači bazna struja tranzistora) koja teče iz izlaznog izlaza kroz otvorene T1 i R2, a tranzistor T3 bi bio otključan malom strujom koja teče kroz otpornik R3. To bi rezultiralo vrlo dugom prednjom ivicom izlaznih impulsa.
Pa, drugo, mnoge će vjerojatno zanimati zašto su potrebni otpornici R2 i R4. Uključio sam ih da bar malo ograničim vršnu struju kroz baze izlaznih tranzistora, kao i da konačno izjednačim prednju i zadnju ivicu impulsa.
Sastavljeni uređaj izgleda ovako:
Raspored drajvera je napravljen za SMD komponente, i to na način da se lako može spojiti na glavnu ploču uređaja (u vertikalnom položaju). Odnosno, na matičnoj ploči možemo imati instaliran polumost ili nešto drugo, a sve što ostaje je da ga utaknemo okomito u ovu ploču na pravim mestima upravljačke ploče.
Ožičenje ima neke specifičnosti. Da bismo radikalno smanjili veličinu ploče, morali smo "malo pogrešno" usmjeriti T4 tranzistor. Prije nego što ga zalemite na ploču, morate ga okrenuti licem prema dolje (označeno) i saviti noge unutra poleđina(do table).
Kao što vidite, trajanje frontova je praktično nezavisno od nivoa napona napajanja i iznosi nešto više od 100 ns. Po mom mišljenju, prilično dobro za ovakav proračunski dizajn.
FET drajveri
MOSFET i IGBT tranzistorski drajveri - uređaji za upravljanje moćnim poluprovodnički uređaji u izlaznim stupnjevima pretvarača električna energija. Koriste se kao posredna karika između kontrolni krug(kontroler ili digitalni signalni procesor) i moćni aktuatori.
Faze razvoja energetske (energetske) elektronike određene su napretkom u tehnologijama energetskih prekidača i njihovih upravljačkih kola. Dominantni pravac u energetskoj elektronici je povećanje radnih frekvencija pretvarača koji su dio sklopnih izvora napajanja. Pretvaranje električne energije u više visoke frekvencije omogućava vam da poboljšate specifične karakteristike težine i veličine impulsnih transformatora, kondenzatora i filtarskih prigušnica. Dynamic and statičke parametre uređaji za napajanje se stalno poboljšavaju, ali moćni tasteri se takođe moraju efikasno kontrolisati. Snažni drajveri velike brzine MOSFET i IGBT tranzistora dizajnirani su za uravnoteženu interakciju između upravljačkog kola i izlaznih stupnjeva. Drajveri imaju velike izlazne struje (do 9 A), kratka vremena porasta, vremena pada, kašnjenja i ostalo zanimljivo karakteristične karakteristike. Klasifikacija vozača prikazana je na slici 2.15.
Slika 2.15 - Klasifikacija vozača
Vozač mora imati najmanje, jedan eksterni izlaz(u push-pull krugovima postoje dva), što je obavezno. Može poslužiti kao predpulsno pojačalo ili direktno ključni element kao dio izvor pulsa ishrana.
Kao kontrolisani uređaj u strujni krugovi za razne namjene Mogu se koristiti bipolarni tranzistori, MOS tranzistori i uređaji tipa okidača (tiristori, trijaci). Zahtjevi za rad vozača optimalna kontrola u svakom od ovih slučajeva su različiti. Bipolarni tranzistorski drajver mora kontrolisati struju baze tokom uključivanja i osigurati resorpciju manjinskih nosilaca u bazi tokom faze isključivanja. Maksimalne vrijednosti Kontrolne struje se malo razlikuju od onih usrednjenih u odgovarajućem intervalu. MOS tranzistor je kontroliran naponom, ali na početku intervala uključivanja i isključivanja vozač mora proći velike impulsne struje kapacitete uređaja za punjenje i pražnjenje. Uređaji tipa okidača zahtijevaju formiranje kratkog strujnog impulsa samo na početku intervala uključivanja, budući da se isključivanje (prekidanje) za najčešće uređaje događa duž glavne, a ne upravljačke elektrode. Svi ovi zahtjevi moraju biti ispunjeni u jednoj ili drugoj mjeri od strane odgovarajućih vozača.
Slike 2.16...2.18 prikazuju tipična kola za povezivanje bipolarnih i MOSFET tranzistora sa efektom polja pomoću jednog tranzistora u drajveru. To su takozvana kola s pasivnim isključenjem tranzistora snage. Kao što se može vidjeti sa slike, struktura upravljačkih kola je potpuno identična, što omogućava korištenje istih sklopova za upravljanje tranzistorima oba tipa. U ovom slučaju, resorpcija nosača akumuliranih u strukturi tranzistora događa se kroz pasivni element - vanjski otpornik. Njegov otpor, koji šantira kontrolnu tranziciju ne samo pri gašenju, već i tokom intervala uključivanja, ne može se odabrati premali, što ograničava brzinu resorpcije naelektrisanja.
Da biste povećali brzinu tranzistora i stvorili visokofrekventne prekidače, potrebno je smanjiti otpor kruga za resetiranje punjenja. To se radi pomoću tranzistora za resetiranje, koji se uključuje samo tokom intervala pauze. Odgovarajuća upravljačka kola za bipolarne i MOS tranzistore prikazana su na slici 2.17.
Možda nakon čitanja ovog članka nećete morati instalirati radijatore iste veličine na tranzistore.
Prijevod ovog članka.
Kratka poruka prevodioca:
Prvo, u ovaj prevod možda ima ozbiljnih problema s prijevodom pojmova, nisam dovoljno studirao elektrotehniku i dizajn kola, ali ipak nešto znam; Također sam se trudio da sve što jasnije prevedem, tako da nisam koristio koncepte kao što su bootstrap, MOSFET itd. Drugo, ako je sada teško pogriješiti u pravopisu (pohvala procesori teksta ukazujući na greške), onda je prilično lako napraviti grešku u interpunkciji.
A po ove dvije tačke, molim vas da me što jače šutnete u komentarima.
Sada razgovarajmo više o temi članka - sa svom raznolikošću članaka o konstrukciji raznih Vozilo pogled na tlo (automobili) na MK, na Arduino, na<вставить название>, dizajn samog kruga, a još manje kruga za povezivanje motora, nije opisan dovoljno detaljno. Obično izgleda ovako:
- uzmi motor
- uzmi komponente
- spojite komponente i motor
- …
- PROFIT!1!
Ali da se izgradi više složena kola Umjesto jednostavnog okretanja PWM motora u jednom smjeru kroz L239x, obično je potrebno znanje o punim mostovima (ili H-mostovima), tranzistorima sa efektom polja (ili MOSFET-ovima) i, dobro, drajverima za njih. Ako ga ništa ne ograničava, onda možete koristiti p-kanalne i n-kanalne tranzistore za puni most, ali ako je motor dovoljno snažan, tada će se prvo morati izvagati p-kanalni tranzistori veliki iznos radijatore, zatim dodajte hladnjake, ali ako ih je šteta baciti, onda možete isprobati druge vrste hlađenja ili jednostavno koristiti samo n-kanalne tranzistore u krugu. Ali postoji mali problem s n-kanalnim tranzistorima - ponekad može biti prilično teško otvoriti ih "na prijateljski način".
Zato sam tražio nešto što bi mi pomoglo da napravim pravi dijagram i našao sam članak na blogu mladića po imenu Syed Tahmid Mahbub. Odlučio sam podijeliti ovaj članak.
U mnogim situacijama moramo koristiti FET kao prekidače visokog nivoa. Također u mnogim situacijama moramo koristiti tranzistore sa efektom polja kao prekidače za gornji i donji nivo. Na primjer, u mosnim krugovima. U parcijalnim mosnim krugovima imamo 1 MOSFET visokog nivoa i 1 MOSFET niskog nivoa. U punom mostu imamo 2 MOSFET-a visokog nivoa i 2 MOSFET-a niskog nivoa. U takvim situacijama, morat ćemo koristiti i drajvere visokog i niskog nivoa zajedno. Najčešći način kontrole tranzistori sa efektom polja u takvim slučajevima je korištenje drajvera donjeg ključa i gornjim nivoima za MOSFET. Bez sumnje, najpopularniji upravljački čip je IR2110. I u ovom članku/udžbeniku govoriću upravo o tome.
Možete preuzeti dokumentaciju za IR2110 sa IR web stranice. Evo linka za preuzimanje: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Hajde da prvo pogledamo blok dijagram, kao i opis i lokaciju pinova:
Slika 1 - Funkcionalni blok dijagram IR2110
Slika 2 - pinout IR2110
Slika 3 - Opis pinova IR2110
Takođe je vredno pomenuti da IR2110 dolazi u dva paketa – 14-pinski PDIP pinout i 16-pinski SOIC površinski nosač.
Hajde sada da pričamo o raznim kontaktima.
VCC je napajanje niskog nivoa, treba da bude između 10V i 20V. VDD je logičko napajanje za IR2110, trebalo bi da bude između +3V i +20V (u odnosu na VSS). Stvarni napon koji odaberete zavisi od nivoa napona ulaznih signala. Evo grafikona:
Slika 4 - Ovisnost logike 1 o snazi
Obično se koristi VDD od +5V. Kada je VDD = +5V, ulazni prag logičke 1 je nešto veći od 3V. Dakle, kada je VDD = +5V, IR2110 se može koristiti za kontrolu opterećenja kada je ulaz “1” veći od 3 (neka) volta. To znači da se IR2110 može koristiti za gotovo sva kola, budući da većina kola ima tendenciju da se napaja na oko 5V. Kada koristite mikrokontrolere, izlazni naponće biti veći od 4V (na kraju krajeva, mikrokontroler često ima VDD = +5V). Kada koristite SG3525 ili TL494 ili drugi PWM kontroler, vjerovatno ćete ih morati napajati naponom većim od 10V, što znači da će izlazi biti veći od 8V na logičkom jedan. Dakle, IR2110 se može koristiti gotovo svuda.
Takođe možete smanjiti VDD na oko +4V ako koristite mikrokontroler ili bilo koji čip koji daje 3,3V (npr. dsPIC33). Kada sam dizajnirao kola sa IR2110, primetio sam da kolo ponekad ne radi kako treba kada je VDD IR2110 bio postavljen na manje od +4V. Stoga ne preporučujem korištenje VDD ispod +4V. U većini mojih kola nivoi signala nemaju napon manji od 4V kao "1" i zato koristim VDD = +5V.
Ako iz nekog razloga u krugu nivo logičkog signala "1" ima napon manji od 3V, tada trebate koristiti pretvarač nivoa/translator nivoa, to će podići napon do prihvatljivih granica. U takvim situacijama preporučujem povećanje na 4V ili 5V i korištenje IR2110 VDD = +5V.
Hajde sada da pričamo o VSS i COM. VSS je zemlja za logiku. COM je "povratak niskog nivoa" - u osnovi vozačeva niska zemlja. Može izgledati kao da su neovisni, i moglo bi se pomisliti da bi možda bilo moguće izolirati izlaze drajvera i logiku signala drajvera. Međutim, ovo bi bilo pogrešno. Iako nisu interno spojeni, IR2110 je neizolovani drajver, što znači da VSS i COM moraju biti spojeni na masu.
HIN i LIN su logički ulazi. Visok signal na HIN-u znači da želimo da kontrolišemo visoki ključ, odnosno da se izlaz visokog nivoa vrši na HO. Nizak signal na HIN znači da želimo da isključimo MOSFET visokog nivoa, to jest, HO je izlaz niskog nivoa. Izlaz na HO, visok ili nizak, ne smatra se u odnosu na masu, već u odnosu na VS. Uskoro ćemo vidjeti kako krugovi pojačala (dioda + kondenzator) koji koriste VCC, VB i VS obezbjeđuju plivajuću snagu za pokretanje MOSFET-a. VS je plivajući povrat snage. Na visokom nivou, nivo na HO je jednak nivou na VB, u odnosu na VS. Na niskom nivou, nivo na HO je jednak VS, u odnosu na VS, efektivno nula.
Visok LIN signal znači da želimo da kontrolišemo niski prekidač, to jest, LO daje visok nivo. Nizak LIN signal znači da želimo da isključimo MOSFET niskog nivoa, to jest, LO je izlaz niskog nivoa. Izlaz u LO se smatra relativnim u odnosu na masu. Kada je signal visok, nivo na LO je isti kao na VCC, u odnosu na VSS, efektivno uzemljen. Kada je signal nizak, nivo u LO je isti kao u VSS, u odnosu na VSS, efektivno nula.
SD se koristi kao kontrola zaustavljanja. Kada je nivo nizak, IR2110 je uključen - funkcija zaustavljanja je onemogućena. Kada je ovaj pin visok, izlazi se isključuju, onemogućujući kontrolu nad IR2110.
Sada pogledajmo uobičajenu konfiguraciju sa IR2110 za pokretanje MOSFET-a kao prekidača za visoke i niske - polumostna kola.
Slika 5 - Osnovno kolo na IR2110 za kontrolu polumosta
D1, C1 i C2 zajedno sa IR2110 čine krug pojačala. Kada je LIN = 1 i Q2 uključen, C1 i C2 su napunjeni do VB nivoa, pošto se jedna dioda nalazi ispod +VCC. Kada je LIN = 0 i HIN = 1, punjenje na C1 i C2 se koristi za dodavanje dodatnog napona, VB na u ovom slučaju, iznad nivoa izvora Q1 za kontrolu Q1 u konfiguraciji gornjeg prekidača. Dovoljno veliki kapacitet mora biti odabran na C1 tako da je dovoljan da se obezbedi potrebna naplata za Q1, tako da je Q1 uključen sve ovo vrijeme. C1 također ne bi trebao imati preveliki kapacitet, jer će proces punjenja trajati dugo i nivo napona se neće dovoljno povećati da bi MOSFET ostao uključen. Što je duže vrijeme potrebno u uključenom stanju, veći je potreban kapacitet. Dakle, niža frekvencija zahtijeva veći kapacitet C1. Veći faktor punjenja zahtijeva veći kapacitet C1. Naravno, postoje formule za izračunavanje kapaciteta, ali za to morate znati mnoge parametre, a neke od njih možda nećemo znati, na primjer, struju curenja kondenzatora. Tako da sam samo procijenio približni kapacitet. Za niske frekvencije kao što je 50Hz, koristim kapacitivnost od 47uF do 68uF. Za visoke frekvencije kao što je 30-50kHz, koristim kapacitete u rasponu od 4,7uF do 22uF. Pošto koristimo elektrolitički kondenzator, tada treba koristiti keramički kondenzator paralelno sa ovim kondenzatorom. Keramički kondenzator nije potrebno ako je kondenzator za pojačanje tantal.
D2 i D3 brzo prazne kapiju MOSFET-a, zaobilazeći otpornike kapije i smanjujući vrijeme isključivanja. R1 i R2 su otpornici za ograničavanje struje.
MOSV može biti maksimalno 500V.
VCC bi trebao doći iz izvora bez smetnji. Morate instalirati kondenzatore za filtriranje i razdvajanje od +VCC do uzemljenja radi filtriranja.
Pogledajmo sada neke primjere kola sa IR2110.
Slika 6 - Kolo sa IR2110 za visokonaponski polumost
Slika 7 - Kolo sa IR2110 za visokonaponski puni most sa nezavisno kontrolisan tipke (moguće kliknuti)
Na slici 7 vidimo IR2110 koji se koristi za kontrolu punog mosta. U tome nema ništa komplikovano i mislim da to već razumijete. Ovdje možete primijeniti i prilično popularno pojednostavljenje: povezujemo HIN1 sa LIN2, a povezujemo HIN2 sa LIN1, čime dobijamo kontrolu nad sva 4 ključa koristeći samo 2 ulazna signala, umjesto 4, to je prikazano na slici 8.
Slika 8 - Šema sa IR2110 za visokonaponski puni most sa ključnom kontrolom sa dva ulaza (može se kliknuti)
Slika 9 - Kolo sa IR2110 kao visokonaponskim drajverom najvišeg nivoa
Na slici 9 vidimo IR2110 koji se koristi kao drajver visokog nivoa. Krug je prilično jednostavan i ima istu funkcionalnost kao što je gore opisano. Jedna stvar koju treba uzeti u obzir je da, pošto više nemamo prekidač niskog nivoa, mora postojati opterećenje povezano sa OUT na masu. U suprotnom, kondenzator pojačala se neće moći napuniti.
Slika 10 - Krug sa IR2110 kao drajverom niskog nivoa
Slika 11 - Krug sa IR2110 kao dvostrukim drajverom niske razine
Ako imate problema sa svojim IR2110 i sve nastavlja da kvari, gori ili eksplodira, prilično sam siguran da je to zato što ne koristite otpornike izvora gejta, pod pretpostavkom da ste ga pažljivo dizajnirali, naravno. NIKADA NE ZABORAVITE NA OTPORNIKE GATE-SOURCE. Ako ste zainteresovani, o mom iskustvu sa njima možete pročitati ovde (objašnjavam i razlog zašto otpornici sprečavaju oštećenja).
Trenutno, MOSFET i IGBT tranzistori. Ako ove tranzistore smatramo opterećenjem za njihov upravljački krug, onda su to kondenzatori kapaciteta hiljada pikofarada. Da bi se tranzistor otvorio, ovaj kapacitet se mora napuniti, a pri zatvaranju isprazniti, i to što je brže moguće. To treba učiniti ne samo da bi vaš tranzistor imao vremena da radi na visokim frekvencijama. Što je veći napon gejta tranzistora, to je manji otpor kanala za MOSFET ili niži napon zasićenja kolektor-emiter za IGBT tranzistore. Prag napona za otvaranje tranzistora je obično 2-4 volta, a maksimum pri kojem je tranzistor potpuno otvoren je 10-15 volti. Stoga treba primijeniti napon od 10-15 volti. Ali čak i u ovom slučaju, kapacitivnost kapije se ne puni odmah i neko vrijeme tranzistor radi u nelinearnom dijelu svoje karakteristike sa visokim otporom kanala, što dovodi do velikog pada napona na tranzistoru i njegovog prekomjernog zagrijavanja. Ovo je takozvana manifestacija Millerovog efekta.
Kako bi se kapacitivnost gejta brzo napunila i tranzistor otvorio, potrebno je da vaš upravljački krug može osigurati što veću struju punjenja tranzistoru. Kapacitet kapije tranzistora može se saznati iz pasoških podataka za proizvod, a prilikom izračunavanja treba uzeti Cvx = Ciss.
Na primjer, uzmimo MOSFET tranzistor IRF740. Ima sledeće karakteristike koje nas zanimaju:
Vrijeme otvaranja (vrijeme uspona - Tr) = 27 (ns)
Vrijeme zatvaranja (Vrijeme pada - Tf) = 24 (ns)
Ulazni kapacitet - Ciss = 1400 (pF)
Maksimalnu struju otvaranja tranzistora izračunavamo kao:
Određujemo maksimalnu struju zatvaranja tranzistora koristeći isti princip:
Budući da obično koristimo 12 volti za napajanje upravljačkog kruga, odredit ćemo otpornik koji ograničava struju koristeći Ohmov zakon.
Odnosno, otpornik Rg=20 Ohm, prema standardnoj seriji E24.
Imajte na umu da takav tranzistor nije moguće kontrolisati direktno iz kontrolera; predstaviću šta maksimalni napon koje kontroler može pružiti bit će unutar 5 volti, a maksimalna struja će biti unutar 50 mA. Izlaz kontrolera će biti preopterećen, a tranzistor će pokazati Millerov efekat, a vaše kolo će vrlo brzo otkazati, jer će se neko, bilo kontroler ili tranzistor, prvi pregrijati.
Stoga je neophodno odabrati pravi vozač.
Drajver je impulsno pojačalo snage i dizajnirano je za kontrolu tipke za napajanje. Drajveri mogu biti gornji i donji tasteri odvojeno, ili kombinovani u jedno kućište u upravljački program za gornji i donji taster, na primer, kao što su IR2110 ili IR2113.
Na osnovu gore predstavljenih informacija, moramo odabrati drajver sposoban da održi struju tranzistorske kapije Ig = 622 mA.
Stoga ćemo koristiti IR2011 drajver sposoban da podrži struju gejta Ig = 1000 mA.
Također je potrebno uzeti u obzir maksimalni napon opterećenja koji će sklopke uključiti. U ovom slučaju to je jednako 200 volti.
Sledeće, veoma važan parametar je brzina zaključavanja. Ovo eliminira protok prolaznih struja u push-pull krugovima prikazanim na donjoj slici, uzrokujući gubitke i pregrijavanje.
Ako pažljivo pročitate početak članka, tada prema podacima iz pasoša tranzistora možete vidjeti da bi vrijeme zatvaranja trebalo biti manje od vremena otvaranja i, shodno tome, struja isključivanja trebala bi biti veća od struje otvaranja Ako >Ir. Moguće je obezbijediti veću struju zatvaranja smanjenjem otpora Rg, ali tada će se i struja otvaranja povećati, što će uticati na veličinu udarnog napona pri gašenju, ovisno o brzini opadanja struje di/dt. Sa ove tačke gledišta, povećanje brzine prebacivanja je u velikoj meri negativan faktor koji smanjuje pouzdanost uređaja.
U ovom slučaju ćemo iskoristiti izvanredno svojstvo poluvodiča da propuštaju struju u jednom smjeru i ugradit ćemo diodu u kolo gejta koja će proći struju isključivanja tranzistora If.
Dakle, struja gejta Ir će teći kroz otpornik R1, a struja gejta If će teći kroz diodu VD1, a pošto je otpor p–n spoja diode mnogo manji od otpora otpornika R1, onda ako je>Ir . Kako bismo osigurali da struja isključivanja ne prelazi svoju vrijednost, spojimo otpornik u seriju s diodom, čiji će se otpor odrediti zanemarivanjem otpora diode u otvorenom stanju.
Uzmimo najbliži manji iz standardne serije E24 R2=16 Ohm.
Pogledajmo sada šta znače naziv drajvera gornjeg i donjeg tastera.
Poznato je da se MOSFET i IGBT tranzistori kontroliraju naponom, odnosno naponom gejt-izvor (Gate-Source) Ugs.
Šta su gornji i donji tasteri? Na slici ispod prikazan je dijagram polumosta. Ova šema sadrži gornji i donji taster, VT1 i VT2, respektivno. Gornji prekidač VT1 povezan je odvodom sa pozitivnim napajanjem Vcc, a izvorom sa opterećenjem i mora se otvoriti naponom primenjenim u odnosu na izvor. Donji ključ, odvod je spojen na opterećenje, a izvor je priključen na negativno napajanje (uzemljenje), i mora se otvoriti naponom primijenjenim u odnosu na masu.
A ako je s donjim ključem sve vrlo jasno, dovedite 12 volti na njega - otvori se, primijenite 0 volti na njega - zatvori se, tada vam je za gornji ključ potreban poseban krug koji će ga otvoriti u odnosu na napon na izvoru tranzistora. Ova šema je već implementirana unutar drajvera. Sve što trebamo je da drajveru dodamo pojačani kapacitet C2, koji će se puniti naponom napajanja drajvera, ali u odnosu na izvor tranzistora, kao što je prikazano na slici ispod. To je ta napetost koja će otključati gornji ključ.
Ovaj krug je prilično izvodljiv, ali upotreba pojačanog kapaciteta omogućava mu rad u uskim rasponima. Ovaj kapacitet se puni kada je donji tranzistor otvoren i ne može biti prevelik ako kolo mora raditi na visokim frekvencijama, a također ne može biti premali kada radi na niske frekvencije. Odnosno, s ovim dizajnom ne možemo držati gornji prekidač otvoren beskonačno; on će se zatvoriti odmah nakon što se kondenzator C2 isprazni, ali ako koristimo veći kapacitet, onda možda neće imati vremena da se napuni do sljedećeg perioda rada uređaja. tranzistor.
Susreli smo se s ovim problemom više puta i vrlo često smo morali eksperimentirati s odabirom pojačivača kapaciteta prilikom promjene frekvencije prebacivanja ili algoritma rada kola. Problem je s vremenom riješen i to vrlo jednostavno, na najpouzdaniji i “skoro” jeftin način. Dok smo proučavali Tehničke reference za DMC1500, zainteresovali smo se za svrhu P8 konektora.
Nakon što smo pažljivo pročitali priručnik i temeljito razumjeli krug cijelog pogona, pokazalo se da je ovo konektor za spajanje zasebnog, galvanski izoliranog napajanja. Minus napajanja spajamo na izvor gornjeg prekidača, a plus na ulaz Vb drajvera i pozitivnu nogu kapacitivnosti pojačala. Dakle, kondenzator se stalno puni, što omogućava da gornji ključ ostane otvoren onoliko dugo koliko je potrebno, bez obzira na stanje donjeg ključa. Ovaj dodatak shemi vam omogućava da implementirate bilo koji algoritam za prebacivanje ključa.
Kao izvor napajanja za punjenje kapacitivnosti pojačivača, možete koristiti ili konvencionalni transformator s ispravljačem i filterom ili DC-DC pretvarač.
