Как заменить полевой транзистор на биполярный
Перейти к содержимому. У вас отключен JavaScript. Некоторые возможности системы не будут работать. Пожалуйста, включите JavaScript для получения доступа ко всем функциям. Войти Регистрация. Свернуть чат ЧАТ.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Биполярный транзистор
- Установка биполярного NPN транзистора вместо полевого n-MOS
- Primary Menu
- Что такое полевой транзистор и как его проверить
- ЗАМЕНА ТРАНЗИСТОРА ДАРЛИНГТОНА ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ – СДЕЛАЙ САМ
замена полевого транзистора на биполярный - Транзисторы.
Общие сведения.
- ЗАМЕНА ТРАНЗИСТОРА ДАРЛИНГТОНА ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ – СДЕЛАЙ САМ
- Транзисторы: схема, принцип работы, чем отличаются биполярные и полевые
- IGBT транзистор
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Полевой или биполярный транзистор что лучше?
Биполярный транзистор
Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей.
Обучение электронике на 10 занимательных проектах Конструируем роботов. Руководство для начинающих Компьютер в лаборатории радиолюбителя Радиоконструктор 3 и 4 Шпионские штучки и защита от них.
Сборник 19 книг Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель Радиоконструктор 1 Обновления Подавитель сотовой связи большой мощности.
Замена биполярного транзистора на полевой. Подписка на тему Сообщить другу Версия для печати. Люди помогите разобраться.
Сгорели два транзистора в компьютерном блоке питания, биполярные J Хочу их заменить полевыми 20N60, за не имением оригиналов от другого БП. Смущает ток база-эмиттер у биполярного максимум 9В, ну а в схеме я так понимаю вольт Хватит ли этого напряжения для открытия полевика, у него максимальное затвор -исток 30В. Ну или может есть еще какие то причины, посмотрите пожалуйста. Лучше найти причину и поставить одноимённые, ведь под них схема Для того, что бы открыть полевик надо минимум 8в, для биполярного, он открывается током , надо на базе всего до 1 в.
Без переделки цепей управления затвором не будет. И посмотрите выходные цепи, нет КЗ? Это сообщение отредактировал derba — Mar 4 , PM.
Причина мне известна, БП использовался в качестве зарядного для аккумулятора, с отключенной защитой по току. Транзисторы прогорели до дырок от длительной нагрузки АКБ был посажен чуть ли не в 0. Достать ориг. Ну, вот и причина : От КЗ или близко к оному на выходе — ИБП старается изо всех сил поднять напряжение до потери сознания. ТТ, встроенного в ИБП часто не хватает на такой мелкий промежуток старта Меняются на подобные из другого ИБП Это сообщение отредактировал Ferrum — Mar 4 , PM.
Ну конечно переделать возможно. Придется перемотать Т3, добавить пару p-n-p транзисторов в затворы для закрывания быстрого полевиков. Да еще искать транзисторы для затвора а это как я понимаю не КТГ и весь ремонт только усугубится. Завтра попробую впаять полевики, посмотрю что из этого выйдет, хотя конечно уверенности что заработает нет, думаю для затвора будет действительно маловато.
Тут не только напряжение, еще и управление полевиком напряжением, а биполярного — током. А раз есть в цепи конденсаторы, то и работа будет по другому.
Напряжение для их открытия явно маленькое. Все остальные детали целые, проверял. Дежурное напряжение есть 5В. Попробовал смоделировать ситуацию в Протеусе, то же самое, не работает. Полевикам для нормальной работы нужно что бы с трансформатора выходило 9В для данной схемы , не меньше. Биполярным хватает 2В. Да и синусоида какая то не правильная получается. Тут синусоиды по любому не будет.
Насчет транзисторов: есть много аналогов, такие применяются в строчной развертке там доп напряжение вообще ок в. В современных телевизорах и по корпусу сходятся. Тут хватит и 5А транзисторов. Это сообщение отредактировал derba — Mar 5 , PM. Искал я их по нашему городку, ничего не нашел, ни импортных ни отечественных. А ехать за ними в Донецк на радиорынок — то они золотыми выйдут, ну а почта из за обезьян не работает, вот и кручусь : Есть у меня два «разношерстных», один на 7А, другой на 3А, надо будет попробовать воткнуть.
Хоть что то для подзаряда АКБ будет. Вы же не в тайге живёте. Ставьте Dl если не ошибаюсь самая дешёвка в «толстом» корпусе, тоже везде должны быть. Если большие токи не нужны можно в корпусе то поставить, но так чтобы через винты на радиатор не было КЗ. В корпусе ТО похожие транзисторы стоят в электронных трансформаторах для галогенных ламп на ток 15А и выше. Это сообщение отредактировал s0ll2 — Mar 6 , AM. N-канал вместо NPN Это сообщение отредактировал hrpankov — Mar 6 , PM Присоединённое изображение.
Ferrum дал реально действующую подсказку, транзисторы в ИБП так просто не сгорают. Какой смысл их менять на полевые? Более того схема двухтактная, нужно не только открыть первый полевик, но и успеть его закрыть до открытия второго. А то как жахнет. Совет дан правильный уже давно — надо находить транзисторы похожие по параметрам и не испытывать судьбу Присоединённое изображение. Нет не пойдет. А закрыть чем полевик? Вообще существуют как драйвера для такого случая, так и спец микросхемы для ибп уже с встроенными драйверами.
Заменить биполярный в ИБП полевым не так все просто Это сообщение отредактировал -taifun- — Mar 9 , PM. Ориентироваться для закрытия лучше на «0» вольт в затворе относительно истока.
Дело в том что высокоомный затвор дергать обмоткой предварительного трансформатора как то бессмысленно. Открыть полевик можно любым другим доступным способом. Вход то высокоомный, а напряжение открытия в затворе не велико. А вот закрывать его шустро можно шунтируя затвор биполярным ключом. А вот то что вы упомянули отрицательное напряжение на затворе, так это больше необходимо полевикам предназначенным для работы в усилительном режиме что бы их перевести в ключевой режим Что бы полностью открыть транзистор надо не менее 8в, а то и 10в.
Приоткрыть иногда достаточно и 2. Если закрывать на 0, то кроме эффекта Миллера возникает на входе на затворе и паразитные колебания. Дорожка — индуктивность, входная емкость затвора с дорожкой создают колебательный контур.
И при закрывании возникают колебания, по принципу ударного возбуждения.
Тут легко и отрицательное напряжение сформировать легко. А просто трансформатором дергать затвор опасно, возникают выбросы, иногда и стабилитроны не спасают, а превышение доп.
Я давно отказался от трансформаторных драйверов в пользу оптодрайверов. И вообще, тут переделывать надо всю цепь управления, проще найти высоковольтные биполярные транзисторы. Вот, реальная осциллограмма на затворе, момент выкл на осциллографе. И момент включения. Тестировался драйвер на рассыпухе. Согласен с вами. Быстрый ответ. Скрыть опции темы. Подписаться на тему Уведомление на e-mail об ответах в тему, во время Вашего отсутствия на форуме.
Подписка на этот форум Уведомление на e-mail о новых темах на форуме, во время Вашего отсутствия на форуме. Здравствуйте Гость Вход Регистрация. Выслать повторно письмо для активации.
Шпионские штучки: Новое и лучшее. Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах.
Установка биполярного NPN транзистора вместо полевого n-MOS
Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает.
С принципом работы биполярного транзистора разберется даже новичок. двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа.
Primary Menu
Приветствую вас дорогие друзья! Сегодня речь пойдет о биполярных транзисторах и информация будет полезна прежде всего новичкам. Транзисторы бывают в основном двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Поэтому в этой статье мы рассмотрим исключительно биполярные транзисторы а о полевых транзисторах я расскажу в одной из следующих статей. Биполярный транзистор это потомок ламповых триодов, тех что стояли в телевизорах 20 -го века. Триоды ушли в небытие и уступили дорогу более функциональным собратьям — транзисторам, а точнее биполярным транзисторам. Но на электрических схемах они выглядят простенько и всегда одинаково.
Что такое полевой транзистор и как его проверить
В некоторых схемах это допускается. Однако,там где требуется высокий КПД и малые потери на полностью открытом транзисторе,полевые транзисторы не заменимы.
Вход Регистрация. Вопросы Без ответов Теги Пользователи Задать вопрос. Сайт «Электронщики» — скорая помощь для радиолюбителей.
Компьютер — это сложная система, состоящая из отдельных частей.
ЗАМЕНА ТРАНЗИСТОРА ДАРЛИНГТОНА ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ – СДЕЛАЙ САМ
Forgot your password? Started by Hort , February 17, Возможно ли при ремонте электропривода заменить силовой полумостовой модуль на биполярных транзистрах схема Дарлингтона на модуль IGBT, с соответствующей доработкой управляющих цепей? Не возникнет ли изменения формы импульсов если все импульсоформирующие цепочки оставить неизменными. Было бы хорошо знать схему, выходные характеристики формирователей импулсьов и т.
замена полевого транзистора на биполярный
Рождение твердотельной электроники можно отнести к году. Именно тогда Майкл Фарадей экспериментируя с сульфидом серебра, обнаружил, что проводимость данного вещества растет с повышением температуры, в противоположность проводимости металлов, которая в этом случае уменьшается.
Это явление Фарадей не смог объяснить. Следующим этапом в развитии твердотельной электроники стал год, когда немецкий физик Фердинанд Браун опубликовал свою статью в одном из журналов, где он описал важнейшее свойство полупроводников на примере серных металлов — возможность проводить ток только в одном направлении. Браун тщетно пытается объяснить, противоречащее закону Ома, выпрямляющее свойство контакта полупроводника с металлом, проводя все новые и новые исследования. Браун не сумел объяснить такое свойство полупроводников и его современники не уделили должного внимания этому явлению. Появление транзистора в XX веке стало переворотным моментом в развитии электроники. Это изобретение связано со многими именами великих ученых.
С принципом работы биполярного транзистора разберется даже новичок. двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа.
Транзисторы. Общие сведения.
Полевой или FET field-effect transistor транзистор.
Аналогичен биполярным транзисторам BJT. Транзисторы FET переключаются по напряжению, а не по току.
ЗАМЕНА ТРАНЗИСТОРА ДАРЛИНГТОНА ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ – СДЕЛАЙ САМ
Ставим мосфеты, полевые транзисторы взамен биполярных на электронный трансформатор. Часть 1 Виктор Сочи. Канал Транзистор m. Полевой или биполярный транзистор что лучше?
В современной силовой электронике широкое распространение получили так называемые транзисторы IGBT.
Транзисторы: схема, принцип работы, чем отличаются биполярные и полевые
Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Квадрокоптер летит токо в верх модель YH 1 ставка. Не взлетает квадрокоптер 1 ставка. Перестал работать Mi band 4 1 ставка.
IGBT транзистор
Биполярные транзисторы , включенные по схеме Дарлингтона , т. Как известно, при таком включении коэффициент усиления по току, как правило, увеличивается в десятки раз. Однако добиться значительного запаса работоспособности по напряжению, воздействующему на каскад, удается не всегда.
Новая технология РТ IGBT против мощных полевых транзисторов
О компании Advanced Power Technology
Диапазон продукции Advanced Power Technology достаточно широк и объединяет в себе различные направления. Это дискретные устройства — биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT, мощные полевые транзисторы, диоды на основе барьера Шоттки, диоды с быстрым восстановлением, а также модульные сборки на основе кристаллов дискретных элементов. Кроме того, APT выпускает устройства с повышенными эксплуатационными характеристиками для военной, аэрокосмической промышленности и мощные высокочастотные силовые транзисторы.
Сегодня мы постараемся поподробнее рассмотреть одно из направлений силовых полупроводниковых приборов — линию дискретных биполярных транзисторов с изолированным затвором РТ IGBT, выполненных по новой технологии Advanced Power Technology Power MOS 7.
Структура РТ IGBT
Всем известно, что биполярные транзисторы с изолированным затвором обладают преимуществами легкого управления МОП полевых транзисторов и низкими потерями проводимости, характерными для биполярных транзисторов.
Традиционно IGBT используют в применениях, где необходимо работать с высокими токами и напряжениями. Сегодня Advanced Power Technology представляет новое поколение РТ IGBT, которое позволяет сбалансировать потери на переключение и потери проводимости и использовать эти транзисторы в области высоких частот, где обычно применяются МОП полевые транзисторы, одновременно обеспечивая высокий КПД.
Как видно из рис. 1, структура РТ IGBT практически идентична структуре других топологий биполярных транзисторов с изолированным затвором.
Рис. 1. Структура PT IGBT
Особенностью структуры РТ IGBT является наличие комбинации инжектирующего слоя p+ и буферного слоя n+. Благодаря высокой инжектирующей способности слоя p+ буферный слой контролирует коэффициент передачи транзистора при помощи ограничения числа дырок, которые были изначально введены в область дрейфа. В связи с тем что время жизни неосновных носителей в буферном слое намного ниже, чем в области дрейфа, буферный слой поглощает захваченные дырки в момент выключения.
В дополнение к работе буферного слоя n+, «хвостовой» ток в PT IGBT контролируется ограничением общего времени жизни неосновных носителей до того, как они рекомбинируют. Это свойствоназывается управлением временем жизни неосновных носителей. Облучение электронами в процессе производства создает дополнительные рекомбинационные центры во всем пространстве кристалла кремния, которые существенно уменьшают время жизни неосновных носителей и, следовательно, «хвостовой» ток. Дырки быстро рекомбинируют даже при отсутствии напряжения в устройстве, характерном для режима мягкого переключения.
Устройства нового поколения PT IGBT Power MOS 7 выделяются среди прочих IGBT высокой скоростью переключений. Этому способствует металлическая полосковая топология затвора. В результате применения данной топологии устройства обладают очень низким внутренним эквивалентным сопротивлением затвора (EGR) — доли Ом — гораздо меньшим, чем у устройств с поликремниевым затвором. Низкое сопротивление затвора дает возможность быстрее осуществлять переключения и, следовательно, уменьшить потери.
Полосковая металлическая топология обеспечивает равномерное и быстрое возбуждение затвора, уменьшая нагрев при переходных процессах и повышая надежность. Наконец, полосковая структура затвора более устойчива к дефектам, которые неизбежно возникают во время производства, и улучшает выносливость и надежность устройства, особенно в режиме работы транзистора при высоком токе и высокой температуре.
Управление PT IGBT Power MOS 7 очень похоже на управление традиционными МОП полевыми транзисторами. При прямой замене полевых транзисторов устройствами PT IGBT Power MOS 7 в высокочастотных применениях можно использовать те же уровни, даже если они составляют всего 10 В. В этих случаях рекомендуемые значения управляющего напряжения затвора для уменьшения потерь при включении составляют 12–15 В — как для биполярных транзисторов с изолированным затвором, так и для МОП полевых транзисторов.
Потери на переключение и потери проводимости
Динамические характеристики включения биполярных транзисторов с изолированным затвором практически идентичны характеристикам МОП полевых транзисторов.
При выключении есть различия, связанные с наличием «хвостового» тока. Подавить «хвостовой» ток полностью не удается, и поэтому у IGBT импульсная энергия выключения намного больше энергии включения. Стремление получить высокие динамические характеристики и сокращение потерь на переключение приводит к росту потерь проводимости, поэтому перед разработчиками часто стоит проблема выбора оптимального соотношения. Чтобы уменьшить потери проводимости, импульсная энергия должна увеличиваться и наоборот, а снижение напряжения приводит к росту потерь на переключение.
Рис. 2 изображает выбор оптимального соотношения между импульсной энергией выключения Еoff и напряжением коллектор — эмиттер в открытом состоянии транзистора VCE(on). Представлены зависимости для двух поколений IGBT: характеристика предыдущего поколения IGBT и характеристика РТ IGBT Power MOS 7. При использовании устройств нового поколения РТ IGBT удается снизить энергию выключения на 30–50% без значительного увеличения VCE(on).
Результатом этого является повышение КПД в импульсных источниках питания, использующих PT IGBT новой технологии Power MOS 7.
Рис. 2. Зависимость импульсной энергии от напряжения
Рабочие частоты и токи
Одним из самых удобных методов сравнения производительности различных устройств, таких, например, как IGBT и МОП полевые транзисторы, является зависимостьрабочей частоты от тока. Удобство метода заключается в том, что можно увидеть не только потери проводимости, но и потери на переключение, а также оценить тепловое сопротивление.
На рис. 3 изображены кривые зависимости частоты и тока для трех устройств: одного PT IGBT и двух мощных МОП полевых транзисторов. Все три устройства являются устройствами нового поколения Power MOS 7 производства АРТ.
Рис. 3. Зависимость рабочей частоты от тока
АРТ30GP60В — это биполярный транзистор с изолированным затвором нового семейства PT IGBT Power MOS 7 с рабочим напряжением 600 В и номинальным значением прямого тока IC2 49 А в корпусе ТО-247.
Устройства АРТ6038ВLL и АРТ6010В2LL — это МОП полевые транзисторы Power MOS 7 с рабочим напряжением 600 В и номинальными значениями прямых токов ID 17 и 54 А соответственно. Транзистор АРТ6038ВLL выполнен в корпусе ТО-247, а АРТ6010В2LL — в корпусе Т-МАХ (схожий с ТО-247).
В качестве условий тестирования были выбраны следующие параметры: режим жесткого переключения с индуктивной нагрузкой, рабочее напряжение 400 В, температура перехода TJ — 175 °С, температура корпуса TC — 75 °С, рабочий цикл 50% и общее сопротивление затвора 5 Ом. Совместно с каждым устройством в качестве фиксирующего использовался диод сверхбыстрого восстановления на 15 А и 600 В. Тестируемая схема представляла собой типовую топологию для индуктивных нагрузок.
Устройства АРТ30GP60В и АРТ6038ВLL имеют одинаковые размеры кристалла, а размер кристалла АРТ6010В2LL примерно в 3 раза больше. Обычно стоимость устройства зависит от площади кристалла, поэтому устройства с требуемыми характеристиками, построенные на меньшем по площади кристалле, стоят, как правило, дешевле.
Предположим, что нам необходимо обеспечить импульсный ток 8 А на частоте 200 кГц. Исходя из зависимостей на рис. 3, становится ясно, что МОП полевой транзистор АРТ6038ВLL — наилучший выбор, так как он может работать со значительно большими частотами, чем другие устройства. Теперь предположим, что требуется обеспечить ток 20 А на частоте 200 кГц. Такой ток будет способен обеспечить как PT IGBT АРТ30GP60В, так и МОП полевой транзистор АРТ6010В2LL. Однако PT IGBT АРТ30GP60В будет стоить в три раза меньше, чем транзистор АРТ6010В2LL, в связи с уменьшенным размером кристалла. МОП полевой транзистор АРТ6038ВLL полностью отпадает. При токе выше 37 А PT IGBT имеет все преимущества, даже не смотря на то, что обладает меньшим размером кристалла. При таких рабочих частотах температура перехода IGBT будет ниже, чем у МОП полевого транзистора. Этот пример идет вразрез с общепринятым мнением, что МОП полевые транзисторы всегда работают эффективнее, чем IGBT, и высокая эффективность подразумевает высокую стоимость.
Для более корректного анализа стоит сделать еще несколько замечаний.
Во-первых, значение прямого тока ID МОП полевого транзистора АРТ6038ВLL составляет 17 А, но в нашем случае этот полевой транзистор вряд ли сможет обеспечить ток более 10 А. При других условиях, таких, например, как короткий рабочий цикл, транзистор сможет обеспечить прямой ток, близкий к номинальному значению. Номинальное значение прямого тока не может показать нам реальное значение тока для нашего применения, так как измеряется оно в непрерывном режиме (без потерь на переключение) и при определенной температуре. В основном номинальное значение прямого тока показывает относительную величину тока и потери проводимости в устройстве.
Во-вторых, общее сравнение показывает, что значение прямого тока ID МОП полевого транзистора АРТ6010В2LL (при непрерывном режиме с температурой корпуса 25 °С) близко к значению прямого тока IC2 IGBT АРТ30GP60В (при непрерывном режиме с температурой корпуса 110 °С) — 54 и 49 А соответственно.
Эти характеристики весьма схожи между собой, производительность этих двух устройств тоже практически одинаковая. Оба устройства могут работать на частоте 200 кГц при рабочих токах, в половину меньших номинального значения тока.
В-третьих, биполярные транзисторы обладают большей плотностью тока, чем МОП полевые транзисторы, благодаря чему IGBT используют кристаллы меньшего размера с тем же уровнем мощности, что и МОП полевые транзисторы. Из-за значительного увеличения сопротивления в открытом состоянии полевые транзисторы обладают гораздо меньшей плотностью тока при рабочих напряжениях свыше 300 В. И здесь гораздо целесообразнее использовать IGBT.
В завершении надо отметить, что необходимо понимание относительной эффективности того или иного устройства при применении в различных условиях. На высоких частотах и сравнительно низкихтоках предпочтение отдается, как правило, МОП полевым транзисторам (или же РТ IGBT малых размеров). IGBT является лучшим решением в применениях, где требуется больший ток, так как потери проводимости умеренно увеличиваются с увеличением тока, в то время как значения потерь проводимости мощного полевого транзистора пропорциональны квадрату значения тока.
В большинстве частотных и токовых диапазонов могут применяться различные устройства, однако последнее поколение PT IGBT Power MOS 7 выступает как самое недорогое решение.
Температурные эффекты
Скорость включения в импульсном режиме работы и потери для биполярных транзисторов с изолированным затвором и полевых транзисторов практически не зависят от температуры. Между тем, в режиме жесткого переключения обратный ток восстановления диода увеличивается с увеличением температуры, что увеличивает потери на переключение. Скорость выключения МОП полевых транзисторов также, в сущности, не связана с температурой, но скорость выключения IGBT ухудшается и потери на переключение, соответственно, увеличиваются с ростом температуры. Тем не менее в транзисторах PT IGBT Power MOS 7 потери сохраняются практически на прежнем уровне благодаря контролю над временем жизни неосновных носителей.
Одним из основных недостатков обычных IGBT силовых транзисторов является отрицательный температурный коэффициент (ТК) по напряжению насыщения (VCE(on)), что нарушает баланс токов при параллельном соединении транзисторов.
На рис. 4 представлены зависимости, характеризующие температурный коэффициент IGBT APT65GP60B2.
Рис. 4. Температурный коэффициент IGBT APT65GP60B2
Из рисунка видно, что температурный коэффициент слегка меняется в зависимости от тока коллектора — от отрицательного значения при токе меньше 65 А (нулевому ТК соответствует ток 75 А — на рисунке не показан) до положительного при токе больше 75 А. На это свойство специально был сделан упор при разработке PT IGBT Advanced Power Technology Power MOS 7 нового поколения. Данное свойство позволяет достаточно просто осуществлять параллельное включение устройств.
В отличие от PT IGBT полевые транзисторы обладают жестким положительным температурным коэффициентом, что приводит к потере проводимости при соединении более чем двух устройств при условии их работы в температурном диапазоне 25–125 °С.
Применение в системах импульсных источников питания (SMPS)
Усилительный преобразователь в режиме жесткого переключения
На рис 5.
дано сравнение зависимостей рабочей частоты и прямого тока устройств PT IGBT АРТ15GP60В (IC2 = 27 А) и полевого транзистора АРТ6029BLL (ID = 21 А). Условия были выбраныте же, что и ранее: режим жесткого переключения с индуктивной нагрузкой, рабочее напряжение 400 В, температура перехода TJ — 175 °С, температура корпуса TC — 75 °С, рабочий цикл 50% и общее сопротивление затвора 5 Ом. Совместно с каждым устройством в качестве фиксирующего использовался диод сверхбыстрого восстановления на 15 А и 600 В. Из приведенных зависимостей видно, что каждое устройство может работать с частотой 200 кГц и током 14 А. При увеличении токов более привлекательным становится использование IGBT, так как при этом его рабочая частота выше, чем полевого транзистора. IGBT АРТ15GP60В обладает меньшими размерами кристалла, и поэтому дешевле. При значениях тока ниже 14 А полевой МОПтранзистор может работать с более высокой частотой, и это означает, что использование МОП полевого транзистора в этих условиях эффективнее, чем использование IGBT.
Рис. 5. Исполнение в схеме SMPS. Зависимость частоты усиления от тока
Фазосдвигающий мост
На рис. 6 приведена зависимость максимальной рабочей частоты и тока для устройств, схожих с предыдущими. АРТ6029BFLL — это силовой транзистор из семейства FREDFET (полевой транзистор со встроенным быстрым диодом), а АРТ15GP60BDF1 — COMBI IGBT (IGBT со встроенным диодом быстрого восстановления). Оба устройства могут использоваться в построении мостовых схем.
Рис. 6. Зависимость рабочей частоты от тока для фазосдвигающего моста
Анализируемая схема представляет собой ключ нулевого напряжения, что характерно для режима жесткого переключения. Из рис. 6 видно, что кривые зависимости частоты от тока просто смещены в область более высоких значений тока, если сравнивать с рис. 5 для усилительного преобразователя в режиме жесткого переключения. На самом деле необходимо отметить, что кривые IGBT смещены дальше, чем кривые полевого транзистора. Это обусловлено тем, что IGBT обладает меньшими потерями проводимости, чем полевой транзистор. При рабочем токе выше 13 А основные потери полевого транзистора обусловлены потерями проводимости. При значении тока 15 А у МОП полевого транзистора АРТ6029BLF теряется 75 Вт мощности в связи с потерями проводимости, в то время как у PT IGBT АРТ15GP60BDF1 — около 14 Вт. Потери на переключение преобладают над потерями проводимости IGBT вплоть до уровня рабочего тока 40 А. При токе выше 40 А потери проводимости IGBT становятся больше, чем потери на переключение.
Когда значение рабочей частоты ниже 300 кГц, IGBT обладает преимуществом режима мягкого включения в схеме фазосдвигающего моста, так как допустимое максимальное значение рабочего тока больше, чем у полевого транзистора. Малые потери на переключение IGBT в результате мягкого переключения дополнены малыми потерями проводимости. Таким образом, семейство Power MOS 7 PT IGBT находит свое применение как в схемах мягкого, так и жесткого переключения.
Заключение
Новое поколение биполярных транзисторов с изолированным затвором PT IGBT Power MOS 7 производства Advanced Power Technology обладает совокупностью значительно улучшенных динамических характеристик, малыми потерями проводимости и универсальной способностью мягкого переключения. Дополняя эти преимущества немаловажным фактором — невысокой стоимостью — новое поколение транзисторов PT IGBT Power MOS 7 действительно может заменить полевые транзисторы в применениях импульсного электропитания. Теперь уже трудно сказать, насколько долго продержатся высоковольтные полевые транзисторы в составе устройств питания. Скорее всего, в будущем биполярные транзисторы с изолированным затвором займут их место.
Литература
- Latest Technology PT IGBTs vs. Power MOSFETs. Application Note APT0302 Rev. A. 04-04-2003.
Устаревшие биполярные транзисторы
Устаревшие полевые транзисторы
IMFET [внутренне согласованные полевые транзисторы] Agilent Technologies больше не производит IMFET; для этих продуктов нет рекомендуемых заменителей Agilent Technologies.
|
Миниатюрный привод ворот: замена BJT интегрированным решением — Управление питанием — Технические статьи
Другие детали, обсуждаемые в публикации: UCC27517
Суши — это замечательно. Он упаковывает свежий, приятный вкус в небольшую упаковку, которая сочетает в себе тонкости всего нескольких ингредиентов, чтобы сделать что-то особенное. Это напоминает мне идеальный источник питания: небольшой эффективный набор каскадов, который вырабатывает мощность, необходимую для работы вашего удивительного продукта.
В этой аналогии этап коррекции коэффициента мощности (PFC) подобен рису в хороших суши. Точно так же, как рис создает основу, которая позволяет другим ингредиентам сиять, этап PFC позволяет другим компонентам придавать мощность конечному продукту. Чувствительность металлооксидно-полупроводникового полевого транзистора (MOSFET) к изменениям выходного сигнала от контроллера PFC имеет решающее значение для каскада PFC. Чтобы синхронизация была правильной, схема управления затвором должна переключать полевой транзистор только тогда, когда это предполагается.
В отчете о применении «Основы схем драйверов затворов MOSFET и IGBT» подробно описывается ряд методов эффективного управления затворами MOSFET, включая популярный биполярный тотемный столб, изображенный на рис. 1.
Рис. BJT) схема управления затвором тотемного полюса
Вы можете использовать конфигурацию на рис. 1 для эффективного управления током от 3 до 6 А к затвору MOSFET, но есть пара недостатков, которые может исправить интегральная схема управления затвором (ИС). связанные с размером платы, сложностью конструкции системы, помехозащищенностью и тепловой защитой.
Пространство на плате и сложность проектирования системы
Одним из распространенных случаев, когда вам может понадобиться схема управления затвором, является этап PFC. В примере компоновки решения PFC со сдвигом уровня, показанном на рис. 2, для конструкции требуется 17 дискретных компонентов и 0,84 дюйма 2 (или 542 мм 2 ) пространства на печатной плате (PCB). Рис. 2. Решение ККМ только с дискретными компонентами0571 2 (или 212 мм 2 ) места для печатной платы.
Рис. 3. Решение для коррекции коэффициента мощности с использованием драйвера затвора полевого МОП-транзистора UCC27517
В дополнение к уменьшению места на плате уменьшение количества дискретных компонентов позволяет тратить меньше времени и усилий на обеспечение правильной синхронизации переключения.
Помехоустойчивость
В идеальном мире выходной сигнал затвора вашего контроллера PFC был бы идеальным прямоугольным сигналом. Но из-за паразитных компонентов, присутствующих в каждой конструкции ККМ, при переключении почти всегда возникает шум, в результате чего генерируемая волна выглядит, как на рис. 4.9.0551
Рисунок 4: Пример формы выходного сигнала контроллера PFC
Обратите внимание на колебание сигнала при переключении логического уровня, которое может быть намного больше, чем показано на рисунке 4. Чтобы спроектировать наиболее эффективную схему PFC возможно, вы хотите, чтобы ваш MOSFET переключался только тогда, когда вы этого хотите, чтобы в конечном итоге выводить максимально гладкую синусоидальную форму волны тока. Поэтому важно, чтобы ваша схема управления затвором имела достаточно большой входной гистерезис (разницу между верхним и нижним порогом входного сигнала), чтобы МОП-транзистор не переключался при возникновении этого шума.
В дискретном решении ток будет подаваться на затвор MOSFET, если входное напряжение больше 0,7 В, что означает, что гистерезис очень мал. Напротив, интегральные микросхемы драйверов не будут переключать выходные логические уровни, пока входное напряжение не достигнет значения, значительно ниже или выше высокого и низкого логических входных уровней соответственно, тем самым защищая вашу систему от негативного воздействия входного шума.
Тепловая защита
При проектировании блока питания иногда можно забыть о плавном включении и выключении питания, но и то, и другое жизненно важно для долговременной работоспособности системы. При использовании дискретного решения выходной сигнал управления затвором может возникнуть в любое время, даже если напряжение, подаваемое на затвор, недостаточно велико. Когда на затвор полевого транзистора подается большой ток без сопутствующего напряжения, на полевом транзисторе рассеивается чрезмерное количество энергии, что приводит к перегреву и потенциальному повреждению.
Напротив, многие ИС драйвера затвора нижнего плеча имеют функцию защиты от блокировки при пониженном напряжении (UVLO), что означает, что выход привода затвора отключен до тех пор, пока на него не будет подано необходимое напряжение, что защищает вашу систему от теплового повреждения. Для получения более подробной информации по этому вопросу ознакомьтесь с примечаниями по применению «Драйверы нижних ворот с UVLO по сравнению с тотемным столбом BJT». Как и самая важная часть ремесла, способность делать рис, который имеет идеальную форму и консистенцию для создания качественных суши, жизненно важна для достижения этого статуса. много часов, делая качественное устройство для управления затвором MOSFET.
Имея это в виду, рассмотрите преимущества производительности, которые имеют ИС драйвера затвора по сравнению с их дискретными аналогами, при выборе конструкции вашего решения. Для получения дополнительной информации о том, как выбрать драйвер затвора для вашего проекта, ознакомьтесь с серией видеороликов TI Training «Know Your Gate Driver».
