Параллельное соединение мощных составных транзисторов - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Параллельное соединение мощных составных транзисторов

Параллельное включение IGBT транзисторов

С ростом мощности силового оборудования повышаются требования к электронике управления высоковольтной и сильноточной нагрузкой. В мощных импульсных преобразователях, где элементы работают одновременно с высокими уровнями напряжений и токов, зачастую требуется параллельное соединение силовых ключей, таких, например, как IGBT транзисторы, хорошо работающие в подобных схемах.

Существует множество нюансов, которые необходимо учитывать при параллельном включении двух и более IGBT. Один из них – соединение затворов транзисторов. Затворы параллельных IGBT могут подключаться к драйверу через общий резистор, отдельные резисторы или комбинацию общего и отдельных сопротивлений (Рисунок 1). Большинство специалистов сходится во мнении, что обязательно нужно использовать отдельные резисторы. Однако существуют веские доводы в пользу схемы с общим резистором.


а) Индивидуальные резисторы
б) Общий резистор
в) Комбинированное включение резисторов
Рисунок 1. Различные конфигурации схем управления затворами IGBT.

В первую очередь при расчете схемы с параллельными IGBT нужно определить максимальный ток управления транзисторами. Если выбранный драйвер не может обеспечить суммарный базовый ток нескольких IGBT, придется ставить отдельный драйвер на каждый транзистор. В этом случае индивидуальный резистор будет у каждого IGBT. Быстродействия большинства драйверов достаточно, чтобы обеспечить интервал между импульсами включения и выключения в несколько десятков наносекунд. Это время вполне соразмерно с временем переключения IGBT, составляющим сотни наносекунд.

При использовании одного драйвера предметом обсуждения может быть конфигурация резисторов в цепях затворов. Недостатком схемы с отдельными резисторами (Рисунок 1а) является возможность увеличения разброса времени переключения вследствие того, что управляющие напряжения затворов не будут отслеживать выходные сигналы драйвера. Даже если импульсы управления, подающиеся на резисторы с драйвера, будут абсолютно идентичны, различия в зарядах затворов в совокупности с сопротивлениями затворов и импеденсами проводников печатной платы приведут к несовпадению времен нарастания, спада и задержки сигналов на затворах IGBT. Тем не менее, многие выступают в защиту индивидуальных резисторов, поскольку последние минимизируют вероятность возникновения паразитной генерации между IGBT.

Причиной генерации может стать паразитная индуктивность платы (обычно в цепи эмиттера) в сочетании с емкостью затвора и усилением транзисторов. Минимизация индуктивности в цепи эмиттера играет важную роль в предотвращении паразитной генерации.

Общий резистор (Рисунок 1б) гарантирует, что потенциалы затворов обоих IGBT в любой момент времени будет практически одинаковыми, имея лишь незначительный разброс, обусловленный вариациями паразитных импедансов платы. При переходных процессах это может уменьшить различие в уровнях потерь и способствовать более равномерному распределению тока между транзисторами. С точки зрения режима по постоянному току не имеет значения, используются ли отдельные резисторы или один общий, поскольку, в конечном счете, затворы всех IGBT заряжаются до напряжения смещения. Аргументы в пользу общего резистора можно найти и в других источниках, но приводимые там рекомендации нельзя использовать как общие указания в случае с отдельными резисторами в цепях затворов.

Для тестирования различных конфигураций резисторов из 22 выпускаемых ON Semiconductor IGBT типа NGTB40N60IHL были выбраны два транзистора с наибольшим взаимным разбросом параметров. Их потери при включении составляли 1.65 мДж и 1.85 мДж, а потери при выключении 0.366 мДж и 0.390 мДж, соответственно. Транзисторы рассчитаны на рабочее напряжение 600 В и ток 40 А.

При использовании одного общего драйвера с отдельными 22-омными резисторами, наблюдалось ярко выраженное несовпадение кривых тока в момент выключения из-за несоответствия скоростей переключения, неравенства порогов, крутизны и зарядов затворов двух приборов. Замена двух резисторов одним общим с сопротивлением 11 Ом в любой момент времени уравнивает потенциалы на затворах обоих IGBT. В такой конфигурации существенно уменьшается перекос токов в момент выключения. С точки зрения рассогласования по постоянному току конфигурация резисторов значения не имеет.

Поскольку до разработки и сборки реального прототипа определить, возникнет ли между приборами паразитная генерация, невозможно, рекомендуется использовать комбинированную схему включения резисторов в цепях затворов (Рисунок 1в).

Комбинированная схема обеспечивает гибкость подбора сопротивлений резисторов, основанную на учете паразитных импедансов реальной схемы. Если в схеме с общим резистором наблюдается генерация, активную часть полного сопротивления цепи затвора можно разделить на отдельный и общий компонент. Для получения оптимальных характеристик сопротивления индивидуальных резисторов должны, насколько возможно, превышать значение сопротивления затвора, но оставаться в пределах, при которых исключается риск возникновения генерации. Эта схема легко может быть приведена в соответствие с конкретными условиями эксплуатации и использоваться в качестве самостоятельного функционального блока. Таким способом можно обеспечить максимальную близость потенциалов на затворах IGBT в моменты переключения, но с учетом опасности возникновения генерации лучше добавить небольшие индивидуальные сопротивления.

Оптимизация параметров мощных схем с параллельным включением силовых ключей позволяет повысить надежность устройства и улучшить его рабочие характеристики. Рассмотренные в статье схемы управления затворами IGBT – один из факторов повышения эффективности мощных коммутационных узлов преобразовательной техники.

Перевод: Антон Юрьев по заказу РадиоЛоцман

Параллельное соединение мощных составных транзисторов

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Вопросы на тему использования силовых транзисторов в параллельном включении появляются все чаще и чаще. Причем вопросы относятся как и к автомобильным преобразователям, так и к сетевым.
Лень меня одолела и я решил ответить сразу на все вопросы в один заход, чтобы больше на эту тему не отвлекаться.
Для примера возьмем последний вопрос на эту тему:
Прошу помощи или совета с подбором MOSFET и рекомендации по ремонту. Ремонтирую преобразователь 12/220 1800 Ватт. Там в каждом плече выхода 220 Вольт стоят 6 транзисторов. В общем их всего 12шт. родные BLV740. Часть накрыльсь. До меня туда влепили IRF740 3 шт. Проверил нашёл пару ещё неисправных. Докупил ещё 3 IRF740 (чтобы все транзисторы в одном плече были одинаковые). Схема не заработала то включалась то уходила в защиту.
В конце концов умерли ещё часть полевиков. Поставил все IRF740, заменив сгоревшие — снова не работает. Часть транзисторов греется и в конце концов опять часть сгорела. Предположил, что параметры транзисторов «разбежались», выпаял все, оставил по 1 транзистору на полупериод т.е 2 вверху и 2 внизу. Подключил-всё работает, нагрузку 100 Ватт держит. Теперь вопрос. Прав ли я что транзисторы нужно менять все одновременно. И можно ли заменить BLV740 на IRF740?
Я конечно мог бы не разводить балобольню и ответить коротко, но я не люблю клонеров (бездумно клонирующих чущие схемы), поэтому данный ответ построю на ряде вопросов таким образом, что думающий человек поймет о чем речь, а бестолковый будет и дальше тратить свою бюджет на взрывающиеся полевики. (Ехидно хихикаю. )

Итак, потихоньку поехали:
Изначально стояло несколько штук BLV740, открываем даташник и смотрим всего одну единственную строчку — количество энергии, запасенной затвором, которая обозначается Q g .
Почему именно эту строчку?
Потому что от этого значения на прямую зависит время открытия и закрытия полевого транзистора технологии MOSFET. Чем больше это значение, тем больше требуется энергии, чтобы открыть или закрыть полевой транзистор. Сразу оговорюсь — есть такое понятние в полевых транзисторах, как емкость затвора. Этот параметр тоже важный, но уже когда преобразование происходит на частотах сотни кГц. Лезть туда настоятельно не рекомендую — нужно съесть не одну собаку в этой области, чтобы успешно перешагнуть хотя бы сотню килогерц, причем есть собаку вместе с будкой.
Поэтому для наших относительно низкочастотных целей наиболее важным является именно Q g . Открываем даташник на BLV740, при этом не забываем отметить у себя в голове, что эти транзисторы производит только SHANGHAI BELLING CO. Итак, что мы видим:

Нижнее значение Q g вообще не нормировано, впрочем как и типовое, указано только максимальное — 63 nC. Из этого напрашивается какой вывод?
Не понятно?
Ладно, подскажу чуточку — отбраковка производится только по максимальному значению, т.е. транзисторы выпущенные заводом SHANGHAI BELLING CO в январе и мае могут отличаться друг от друга, причем не только параметром Q g , а и всеми остальными.
Че делать?
Ну например можно вспомнить, что максимально одинаковые транзисторы могут получится только когда производится одна партия, т.е. когда «пилится» один кристалл кремния, в помещении одна и таже влажность и температура и обслуживает оборудование одна и таже смена обслюживающего персонала со своим идивидуальным запахом, влажностью рук и т.д.
Да, да, это все влияет на качество конечного кристалла и всего транзистора в целом и именно поэтому разброс параметров в одной партии не превышает 2%. Обратите внимание даже в одинаковых условиях нет одинаковых транзисторов, есть разброс не более 2-х %. Что уж говорить о транзисторах других партий.
Теперь включаем и прогреваем думатель.
Готово? Тогда вопрос — что произойдет, если у нас включены два транзистора в параллель, но у одного энергия затвора равна 30 nC, а у второго 60 nC?
Нет, первый не откроется в 2 раза быстрее — это зависит еще от резисторов в затворах, однако мысль потекла в нужном направлении — ПЕРВЫЙ ОТКРОЕТСЯ БЫСТРЕЕ ВТОРОГО. Другими словами первый транзистор возьме на себя не половину нагрузки а всю. Да, это будет длится какие то наносекунды, но даже это уже увеличит его температуру и в конечном итоге приведет через десяток-другой часов к перегреву и тепловому пробою. Про токовый пробой я не говорю — обычно технологический запас позволяет транзистору остаться живым, но работа на технологическом запасе это раскуривание кальяна на пороховой бочке.
Теперь случай чуток тяжелее — параллельно включено четыре транзистора. У первого Q g равно 50 nC, у второго — 55 nC, у третьего — 60 nC, у четвертого — 45 nC.
Вот тут уже говорить о тепловом пробое смысла не имеет -есть огромная вероятность того, что тот, кто открывается первым даже прогреться не успеет как слдеует — он принимает на себя нагрузку, предназначенную для четырех транзисторов.
Кто догадался какой транзистор кончится первым молодец, ну а кто не доехал, то возвращаемся на три абзаца вверх и чиатем второй раз.
Итак, надеюсь понятно, что транзисторы параллельно включать можно и нужно, только необходимо соблюдать определенные правила, чтобы не было лишних трат. Правило первое и самое простое:
ТРАНЗИСТОРЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ОДНОЙ ПАРТИИ, о производителе я вообще молчу — это само собой разумеется, поскольку даже нормированные параметры у заводов могут отличаться:

Читайте также  Провести электричество на земельный участок стоимость

Итак, в итоге видно, что транзисторы от STMicroelectronics и Fairchild имеют типовое значение Q g , которое может отличаться как сторону уменьшения, так и увеличения, а вот Vishay Siliconix решил не заморачиваться и обозначил только максимальное значение, а остальное как Бог на душу положит.
Для тех же, кто часто балуется ремонтом всяких преобразователей или собирает мощные усилители, где в оконечном каскаде несколько транзисторов настоятельно рекомендую собрать стенд для отбраковки именно силовых транзисторов. Денег съест этот стенд не много, а вот нервы и бюджет будет экономить регулярно. Подробнее об этом стенде здесь:

Кстати сказать — видео можно просмотреть и сначала — есть некоторые моменты, которые любят пропускать начинающие и не очень опытные паяльщики.
Данный стенд универсален — позволяет отбраковать как биполярные транзисторы, так и полевые, причем обоих структур. Принцип отбраковки основан на выборе транзисторов с одинаковым коф усиления, причем это происходит при токе кллектора порядка 0,5-1 А. Этот же параметр для полевых транзисторов на прямую связан со скоростью открытия-закрытия.
Разработанно это устройство было ОЧЕНЬ давно, когда собирались на продажу услители Холтона на 800 Вт и в оконечном каскаде стояло по 8 штук IRFP240-IRFP9240. В брак уходило ОЧЕНЬ мало транзисторов, но это было до тех пор, пока их выпускала International Rectifier. Как только на рынке появились IRFP240-IRFP9240 Vishay Siliconix с усилителями Холтона в оригинале было покончено — из 10 транзисторов даже одной партии одинаковых попадалось лишь 2 или 3. Холтон был переведен на 2SA1943-2SC5200. Пока еще есть из чего выбирать.
Ну если с параллельным включением все более-менее прояснилось, то как быть с плечами преобразователя? Можно использовать в одном плече транзисторы из одной пратии, а во втором из другой?
Ответ я был дал, да вот только злоупотреблю уже прогретым Вашим думателем — разная скорость открытия-закрытия, одно плечо открыто дольше другого, а сердечник должен полностью размагничиваться и для этого на него нужно подавать ПЕРЕМЕННОЕ напряжение с одинаковой длительностью как отрицательной, так и положительной полуволны. Если этого не будет происходить, то некоторый момент времени намагниченный сердечник будет выстпать в роли АКТИВНОГО сопротивления, равного активному сопротивлению обмотки. Это когда на ОМах измеряешь сколько она Ом. Ну так и что будет?
Снова ехидно хихикаю.
Что до биполярных транзисторов, то тут решающим фактором является коф усиления. Именно от него зависит какой транзистор откроется быстрее и сильнее, он же на прямую влияет на ток перехода база-эмиттер.

На последок настоятельно рекомендую почитать о расчетах импульсных блоков питания в Экселе — там о времени открытия-закрытия довольно подробно. ЧИТАТЬ.

Тема: Блок питания 5-32 В , 25 А

Опции темы
  • Версия для печати
  • Версия для печати всех страниц
  • Подписаться на эту тему…
  • Поиск по теме

    Спасибо за схемы. Забегая вперед, хочу спросить Geo, как в Вашей схеме паралелить проходные транзисторы? Я пока пошел по пути, предложенному Игорем 1967.Получилась такая схема По теплу качество ее на порядок лучше моей предыдущей схемы(см. выше сообщение 60). Из опытов: 15В 1А нагрузки-ЛМ-ка и Т5 холодные, а транзисторы Т1-Т4 чуть теплые (2 больше, 2 меньше).И лишь при 20В, 5А нагрузки температура начала подниматься. Палец на транзисторе едва можно держать(в прошлой схеме мокрый палец на корпусе транзистора шкварчал). Напряжение при включении нагрузки проседает на 1В, но затем держит четко. Вопрос:увеличение количества транзисторов имеет ли смысл, и до какого значения?

    Последний раз редактировалось ГАНС; 27.08.2013 в 00:17 .

    70%). Если БП на 20А, то 2 транзистора. Если 25А, то 3.
    Грется ведь не от числа транзисторов, а от мощности, которую нужно рассеять. Допустим 20V нужно отстабилизировать до 13V. Падение на регулир. транз. 7V, ток 20А. 20х7=140W на радиаторах транзисторв и самих корпусах транзисторов. Сколько бы Вы не брали транзисторов всё равно эти 140W нужно рассеять.
    Всё это для рег. транзисторов на радиаторах. Если без радиаторов, то не более 3W на транзистор. На счёт мощности аналогично. 140W_3= 47 транзисторов, как строгий минимум.
    Если транзисторы греются не равномерно, то это разброс параметров. Нужно либо подбирать экземпляры, либо выставлять ток для каждого(выравнивать) .

    Последний раз редактировалось КУ4ЕР; 27.08.2013 в 07:34 .

    КУ4ЕР, спасибо за ответ. Как я понял, в вопросе количества имеют смысл 1) МАХ Ток коллектора и 2) Допустимая рассеиваемая мощность на каждом транзисторе. И то и другое в случае параллельного соединения примерно поровну распределяется между транзисторами. И для Вашего примера, если Доп. вых. ток 25 А выдержат и три транзистора КТ819ГМ, то для облегчения теплового режима- есть смысл дальнейшего увеличения количества транзисторов? Верно или нет?

    Дальнейшее увеличение количества транзисторов не имеет смысла,да и падение напряжения будет больше.Имеет смысл добавить защиту,т.к. при пробое коллектор-змиттер любого из транзисторов напряжение вырастет до выпрямленного значения на конденсаторе фильтра.

    Нет, не верно. Количество тепла не зависит от количества транзисторов, а только от падения напряжения на них и тока. Если ток через каждый транзистор не превыхает 70% от МАХ, то нет смысла увеличивать их число.

    Что-то недопонял:ведь при параллельном включении напряжение останется прежним, а ток будет I/количество транзисторов, соответственно мощность на каждом будет меньше! Применительно к примеру, что выше: да рассеять 140 Вт придется, но вклад каждого транзистора будет меньше, отсюда более щадящий температурный режим. Или не так?

    Нет, не так. Мощность на каждый транзистор будет меньше, но температура всего блока (транзисторы-радиатор) будет той же.

    Даже ГАНС начал правильно размышлять . Совершенно правильно. Транзисторы по мощности и по току выдержат, но как с трёх транзисторов снять тепло. Увеличивая количество корпусов транзисторов, мы его распределяем по радиатору, тем самым и распределяем тепло. Этого можно не делать в случае, если есть хороший принудительный обдув в зоне крепления их к радиатору, или медный игольчатый радиатор.
    При увеличении количества регулирующих транзисторов, никакого увеличения падения напряжения мы не получаем, так как они включаются параллельно. Уровнять токи через транзисторы можно включив в их выводы Базы последовательно сопротивления по 10 ом, но тогда на величину падения напряжения на этих резисторах уменьшится выходное напряжение.

    Вы писали, что мощность на одном транзисторе без радиатора не должна превышать 3 Вт. А какое практически предельное значение для транзистора с радиатором? В справочнике для КТ819ГМ указано 100 Вт. Правильно?

    Да Игорь 1967, благодаря Вам всем что-то начинает проясняться. Раньше, когда столкнулся с нагревом, то подумал про превышение допустимых электрических параметров транзисторов. Померил- нет превышений. А при этом я не учитывал общей «лишней» мощности, которую нужно было рассеять на транзисторах.

    Последний раз редактировалось ГАНС; 27.08.2013 в 11:45 .

    Что такое транзистор Дарлингтона, конфигурации и применение

    Транзисторы как силовые элементы многих радиоэлектронных устройств для нормальной работы должны выполнять следующие функции:

    Читайте также  Какие электрические плиты лучше по качеству?

    1. Обеспечивать управление заданным током нагрузки при большом усилении по мощности.

    2. Обладать достаточной (с учётом заданной выходной мощности и диапазонов изменения входного и выходного напряжений) рассеиваемой мощностью.

    Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

    3. Иметь максимально допустимое напряжение коллектор – эмиттер, позволяющее без опасности пробоя обеспечивать необходимое падение напряжение на переходе коллектор – эмиттер при возможных значениях входного и выходного напряжений.

    В некоторых случаях имеющиеся в наличии транзисторы не позволяют выполнить одно или несколько вышеописанных условий, тогда прибегают к помощи так называемых составных транзисторов. Схем составных транзисторов существует великое множество, но основных схем существует всего три.

    Тандемное включение транзисторов (схемы Дарлингтона и Шиклаи)

    Довольно часто возникает ситуация, когда необходимого коэффициента усиления одного транзистора не хватает. В этом случае транзисторы соединяют тандемно (то есть выходной ток первого транзистора является входным током для второго). Существует две схемы такого включения: схема Дарлингтона и схема Шиклаи. Отличие заключается лишь в том, что в схеме Дарлингтона используются транзисторы одинакового типа проводимости, а в схеме Шиклаи – разного типа проводимости.

    Схема Дарлингтона Схема Шиклаи

    Данные пары – это просто два каскада эмиттерного повторителя. Иногда данные составные схемы транзисторов называют «супер-β» пары, так как они функционируют как один транзистор с высоким коэффициентом усиления.

    Общий коэффициент передачи тока будет равен:

    При использовании данных схем вполне возможна такая ситуация, когда нагрузка уменьшится до нуля (или некоторого минимального значения, близкого к нулю) или при повышении температуры базовый ток транзистора VT1 может стать равным нулю или даже переменить направление за счёт неуправляемого обратного тока коллектора. Во избежание запирания транзистора VT2 его режим следует стабилизировать с помощью резистора R1.

    Величину сопротивления R1 можно определить по формуле:

    R1 ≤ UE min/ICBO(VT1)

    Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет. Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 4893 4703 2688 1353.

    Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!

    На главную Добавить в Избранное Обратная связь (сообщайте об ошибках!) » title=»Написать письмо»>Написать письмо

    Статьи по разделам

    • Научные исследования
    • Околонаучное
    • Технические решения (без ИТ)
    • ИТ, интернет
    • Авто
    • Видео
    • Закон
    • Здоровье
    • Деньги
    • Идеи
    • Книги
    • Обман
    • Путешествия
    • Техника
    • Химия
    • Электроника, электротехника
    • Прочее

    Статьи по дате (многие всегда актуальны)

    • 2020
    • 2019
    • 2018
    • 2017 Декабрь
    • Ноябрь
    • Октябрь
    • Сентябрь
    • Август
    • Июль
    • Июнь
    • Май
    • Апрель
    • Март
    • Февраль
    • Январь
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
  • 2011
  • 2010
  • 2009
  • 2008

    Испытано на себе

    • Покупка и аренда квартиры
    • Верить ли женщине в России?
    • Детальный разбор семейного кодекса
    • Детальный разбор уголовного кодекса
    • Детальный разбор жилищного кодекса
    • Геморрой как разрушитель жизни
    • Имплантация зубов
    • В помощь аспиранту
    • Дневник пациента остеопата
    • Деньги в долг или как я нарвался
    • Белый список магазнов

    Творчество

    • Мои программы
    • Мои научные статьи
    • Мои приборы
    • Мои аксессуары
    • Уникальные предметы
    • Интересные места России
    • Интересные места Москвы
    • Фотография
    • CMS: WordPress или Joomla?

    Прочие разделы

    • На главную
    • Файлы сайта
    • Карта сайта (с материалами)
    • Форма обратной связи
    • Ссылки и рекомендации
    • Карта сайта (без материалов)

    Вечно актуальные статьи

     Сколиоз Учебник для мужчин Яды Семейный кодекс Дети Беременность и мужчина Одиночество Кризис Деньги в долг Угарный газ Углекислый газ Сайты знакомств Если человек подавился Крещение Снять беспокойство Безработица Инфляция: математика Дешевые цветы Потеря сознания Пропал человек Мистер Фримен Огнетушители Свадьба Компьютерная помощь Материнская любовь Занос на льду Генерация идей Книги Александра Никонова МРТ Эвтаназия

    Статистика

    Пользователи : 1 Статьи : 1320 Просмотры материалов : 4852100

    Последние теги

    soudal windows xp 75 mb edition аккаунт бурение голосование грабитель домушник конституция нефть область отверстие отправка перфоратор поправки президентский срок продавцы пу 1 ракета самоизоляция сверление сверло сигнал бедствия сигнал охотника спортмастер чат

    Самые популярные теги

    usb windows защита квартира покупка раздел авто раздел аксессуары раздел видео раздел деньги раздел закон раздел здоровье раздел идеи раздел ит раздел книги раздел наука раздел обман раздел околонаучное раздел приборы раздел прочее раздел решение раздел техника раздел химия раздел электроника сайт тестирование

    Самые читаемые теги

    guiformat вред коды раздел авто раздел видео раздел деньги раздел закон раздел здоровье раздел идеи раздел ит раздел книги раздел наука раздел обман раздел околонаучное раздел прочее раздел путешествия раздел решение раздел техника раздел химия раздел электроника сайга 12с exp 01 030 скорость срок годности удалить эмоции

    Случайные теги

    bella dng e visiontek store hdpe mac word x fi crystalizer автомобили всесезонка выжигатель запись видео зрение истоки капитан америка конинг леруа обрыв описание отстаивание питье позин флюс эскулап этаж

    06.07.2017 00:00
    Save & Share Нюанс при покупке принтера (08.07.2017). →

    Ранее была жуткая головная боль от схемотехники в сфере логики работы транзисторов, причем именно с практическим акцентом. Пришло время соединять полевые и биполярные транзисторы параллельно, в результате опытов открылись странные свойства полевиков. В случае с биполярными транзисторами обнаружилось правило: установка высокомощного малоомного резистора на эмиттер. Легенды гласят, что данные резисторы являются защитными шунтами и выполняют роль выравнивания напряжений на транзисторах. Ввиду того, что никто не может объяснить, как они работают — попытаюсь описать сам; но, опять же, технической литературы по данной теме не нашел: — пусть транзисторы подключены параллельно без выравнивающих резисторов. Биполярный транзистор открывается медленно, по сравнению с полевым; разброс по параметрам у них также выше. В момент открытия связки транзисторов возникает ситуация, когда один транзистор открывается полностью раньше всех остальных. Остальные транзисторы в этот момент имеют сопротивление десятки-сотни килоом — и можно считать их полностью закрытыми. В итоге, вместо синхронного открытия 10 транзисторов на ток 10А, все 100А пойдут через 1 транзистор. Возникает кратковременная ситуация, когда кристалл транзистора из-за чрезмерной точечной температуры начинает разрушаться. В итоге транзистор выйдет из строя после многократного включения прибора. Или сразу произойдет его тепловой пробой; — добавление высокомощного транзистора к эмиттеру порождает отрицательную обратную связь, выравнивающую коллекторные токи транзисторов. Чем больше номинал резистора — тем выше эффект выравнивания. Но тем больше паразитного падения напряжения на них и их нагрева; — единственная формула найдена на одном из форумов и гласит, что номинал резистора должен выбираться из расчета максимального теоретического тока для одного транзистора. В этом случае на резисторе должно падать 0.5-1В. В случае с полевыми транзисторами выравнивающие резисторы не нужны. Но обнаружился другой нюанс: чем больше транзисторов в параллельной связке — тем немного большее время требуется для их открытия. Измерения делались на одном и трех транзисторах AUIRFU4104 (живучие, так и не смог их убить даже при частичном открытии). Тест: 5.18В, 0.21Ом, транзистор. Конечный ток был меньше 24.6А за счет нагрева проводов и падения на транзисторах, однако он составлял не менее 17А: — при использовании на затворе такого же напряжения, как на стоке (положительного), транзисторы начинают открываться медленно, не доходя до режима насыщения (падает 3.3В). И это при заявленном пороговом напряжении открытия 2-4В (возможно, это нижний порог открытия: минимум и максимум минимального напряжения начала открытия). Резистор на затворе отсутствует, и это не вредит процессу. Присоединение 910кОм на каждом затворе влияет на скорость открытия транзисторов, но не на конечный номинал падения напряжения на транзисторах. Транзисторы греются до такой степени, что истекают оловом. Связка открывается медленнее отдельного транзистора процентов на 10; — при использовании на затворе напряжения, превышающего на стоке (12В), транзисторы моментально входят в режим насыщения, падение составляет всего 0.2В на всей связке. Резистор С5-16МВ 0.2Ом/2Вт взорвался спустя 10сек какими-то застывающими на воздухе соплями (впервые вижу резистор с наполнителем). Транзисторы нагрелись менее чем на 50 градусов, а одиночный — Сергей Белов

    Читайте также  Как протянуть кабель через гофру?

    . Материалы сайта предоставляются по принципу «как есть». Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).

    Параллельное включение транзисторов

    Современные транзисторы позволяют реализовать электронные схемы расчитаные на широкие диапазоны изменений токов и напряжений, но в отдельных случаях для увеличения допустимой мощности рассеивания применяется параллельное включение транзисторов.

    Схема параллельного включения транзисторов

    Максимально допустимый ток протекающий через такой составной транзистор равен:

    IKmax(общ) = IKmax(VT1) + IKmax(VT2)

    При такой схеме включения транзисторов следует учитывать, что вследствие разброса параметров параллельно включённых транзисторов токи между ними распределяются неравномерно. Большая часть тока будет протекать через транзистор, имеющий больший коэффициент усиления. Рассеиваемые транзисторами мощности можно выровнять включением в их эмиттерные цепи дополнительных симметрирующих резисторов с небольшими сопротивлениями. Так как на практике трудно подбирать такие сопротивление для каждого транзистора, в практических схемах в эмиттеры всех транзисторов ставят резисторы одного сопротивления. Сопротивление симметрирующих резисторов R1 и R2 можно определить по формуле

    где n – число параллельно соединенных транзисторов

    IK — ток проходящий через коллектор.

    Такой способ связан с ухудшением усилительных свойств транзисторов, однако его достоинством является возможность получения мощного силового элемента при использовании относительно маломощных транзисторов.

    Параллельное соединение мощных составных транзисторов

    Рис. 6.51. Высоковольтный «плавающий» стабилизатор.

    Если вы любите аналогии, то представьте себе жирафа, который измеряет свой рост, глядя на землю с высоты, а затем стабилизирует его, меняя соответствующим образом длину шеи. Схема TL783 фирмы Texas Instruments — это ИС стабилизатора на 125 В, которая работает аналогичным образом; в случае небольших токов она заменяет схему на дискретных компонентах, показанную на рис. 6.51.

    Последовательное соединение транзисторов. На рис. 6.52 показан трюк с последовательным соединением транзисторов для увеличения напряжения пробоя.

    Рис. 6.52. Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения пробоя.

    Транзистор T1 управляет последовательно соединенными транзисторами Т2Т4, которые делят между собой большое напряжение между коллектором Т2 и выходом. Одинаковые базовые резисторы выбираются достаточно малыми, чтобы обеспечить полный выходной ток транзисторов. Аналогичная схема будет работать и на МОП-транзисторах, но в этом случае следует подключить, как показано на рисунке, диоды защиты от обратного пробоя затвора (относительно прямого пробоя затвора вам не следует беспокоиться, поскольку МОП-транзисторы будут достаточно быстро включаться еще задолго до пробоя затвор-канал). Заметьте, что резисторы смещения дают некоторый выходной ток, даже когда транзисторы выключены, поэтому должна быть минимальная нагрузка на землю для того, чтобы предотвратить подъем выходного напряжения выше стабилизированного уровня. Во многих случаях целесообразно включить параллельно резисторам делителя небольшие конденсаторы для того, чтобы обеспечить работоспособность делителя на высоких частотах. Емкость конденсаторов должна быть достаточно большой для того, чтобы нейтрализовать разницу входных емкостей транзисторов; в противном случае будет неравное деление и общее напряжение пробоя уменьшится.

    Последовательно соединенные транзисторы можно использовать, конечно, не только в источниках питания. Их иногда можно увидеть в высоковольтных усилителях, хотя часто это и необязательно, так как выпускаются высоковольтные МОП-транзисторы.

    В высоковольтных схемах типа этой можно легко упустить из виду тот факт, что могут потребоваться 1-ваттные (и более) резисторы, а не стандартные на 1/4 Вт. Непосвященных ожидает более тонкая ловушка, а именно, максимальное напряжение, достигающее 250 В, для стандартных («угольных») резисторов на 1/4 Вт независимо от мощности рассеяния. Угольные резисторы проявляют на высоких напряжениях довольно странное поведение коэффициентов сопротивления по напряжению, не говоря уж о постоянных изменениях сопротивления. Например, при реальных измерениях (рис. 6.53) на делителе 1000:1 (10 МОм, 10 кОм) при напряжении 1 кВ отношение оказывается равным 775:1 (ошибка 29 %!); обратите внимание, что мощность соответствовала номинальной. Этот «неомический» эффект играет важную роль, в частности, в делителях для съема выходного напряжения в высоковольтных источниках питания и усилителях. Будьте внимательны! Фирмы, такие как Victoreen, выпускают резисторы различного типа, предназначенные для подобных высоковольтных применений.

    Рис. 6.53. Угольные композиционные резисторы показывают снижение сопротивления при напряжениях выше 250 В.

    Стабилизация входного напряжения. В высоковольтных источниках питания особенно в тех, которые работают с малыми токами, иногда применяют другой способ — стабилизацию не выходного напряжения, а входного. Обычно это делается с помощью высокочастотных импульсных преобразователей постоянного тока, поскольку попытка стабилизировать вход переменного напряжения 60 Гц приводит к слабой стабилизации и высокому уровню остаточной пульсации. Основная идея показана на рис. 6.54.

    Рис. 6.54. Высоковольтный импульсный источник питания.

    Трансформатор Тр1 и связанная с ним схема формируют некоторое промежуточное нестабилизированное напряжение, допустим, 24 В; можно использовать и аккумулятор. От этого напряжения работает генератор прямоугольных импульсов, на выходе которого размещается двухполупериодный выпрямитель и фильтр. Отфильтрованный постоянный ток является выходным сигналом, часть которого поступает обратно на генератор для управления скважностью или амплитудой в зависимости от выходного напряжения. Поскольку генератор работает на высокой частоте, реакция схемы достаточно быстрая, а выпрямленное напряжение легко фильтруется, поскольку оно происходит от прямоугольного колебания, подвергнутого двухполупериодному выпрямлению.

  • Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: