4. Управление силовыми транзисторами
Биполярный транзистор - прибор управляемый током. Для того чтобы вызвать протекание тока коллектора, необходимо обеспечить протекание управляющего тока базы, требуемое значение которого определяется коэффициентом усиления, который мал у высоковольтных силовых транзисторов.
Биполярный транзистор управляется с помощью следующих схем:
схема а) Входной транзистор p-n-p-типа обеспечивает связь с открытым коллектором ТТЛ. Для ускорения выключения силового транзистора используется источник запирающего смещения.
схема б) Для уменьшениярассеиваемой мощности в схеме управления можно использовать комплементарные транзисторы. Если транзистор VT1 насыщен, то VT2 проводит ток. Транзистор VT3 при эжтом заперт, тк его эмиттер имеет более отрицательный потенциал относительно базы. Конденсатор С заряжается базовым током силового транзистора, обеспечивая его ускоренное отпирание. После запирания транзисторов VT1 и VT2, транзистор VT3 отпирается под действием напряжения на конденсаторе, который, разряжаясь, обеспечивает запирающий базовый ток силового транзистора.
схема в) С помощью нелинейной обратной связи исключается возможность насыщения транзисторов Тt и Т, что увеличивает быстродействие устройства. С помощью катушки с индуктивностью L контролируется скорость нарастания запирающего тока базы силового транзистора.
МДП-транзистор управляется напряжением. Для того, чтобы вызвать протекание тока стока МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа, необходимо обеспечить положитнльное смещение затвора относительно истока
Может управляться непосредственно выходным напряжением логических интегральных микросхем.
Варианты управления:
1.С помощью микросхем
КМДП - комплементарный металл, диэлектрик, полупроводник.
2. КМДП
Если 0, то 2 тр-р открытии 3 разряжается быстро. Если 1, то открыт 1 и напряжение питания заряжает затвор 3.
3.ТТЛ микросхема с дополнительным резистором, уменьшающим его сопротивление.
4. ТТЛ с открытым коллектором
5. Схема управления с обратной развязкой.
6.Схема управления ключом на КМДП-транзисторах.
7.Схема управления с трансформаторной развязкой.
W=0,5Qg Ugs
Qg - заряд затвора при включающем напряжении затвора.
Мощность, которая затрачивается на переключение:
P= Qg Ugs As
As – частота переключения
Ig = Qg \ t – изменение заряда во времени (средний ток затвора): чем меньше время переключения, тем больше ток должен быть.
Rg = Ugs t\ Qg Rg должно быть меньше 10 Ом
5. Цепи формирования траектории рабочей точки транзистора
Необходимы для снижения выделяющейся в транзисторе мощности, предотвращения всплесков тока и напряжения, а, следовательно, возможности его вторичногопробоя. При работе транзистора на индуктивную нагрузку как при включении так и выключении тока возникают ситуации, когда течет максимальный ток коллектора при напряжении на коллекторе, равном напряжению питания. Мгновенне значения выделяющейся в транзисторе мощности. Мгновенные значения выделяющейся мощности не в эти промежутки времени очень велики. Схема управления не может предотвратить такие режимы.
Вылеяющеяся энергия:
на этапе включения
выключения
На рисунках а и б приведены схемы ЦФТРТ, работающие на этапах включения и выключения. На схеме А конденсатор А, включенный параллельно транзистору, препятствует быстрому нарастанию коллекторного напряжения при выключении, поэтому ток коллектора успевает значительно снизиться, прежде чем нарастет напряжение. На схеме Б индуктивность L, включенная последовательно в цепь коллектора, не позволяет току быстро нарастать. Для обеих схем траектория рабочей точки VT ключа с индуктивной нагрузкой определяется в области максимальных режимов транзистора
Практическое применение нашла объединенная ЦФТРТ, она применяется на этапах включения и выключения. При включении транзистора ток катушки заряжает Сs через диод. Напряжение на коллекторе растёт так же как на Сs и тем медленнее, чем больше ёмкость Сs. При включении транзистора через коллектор течёт ток конденсатора через сопротивление Rs, конденсатор разряжается. При использовании ЦФТРТ токи уменьшаются, а напряжение растет. Энергия E=CU2\2 рассеивается на Rs, когда конденсатор разряжается, т.е. на этапе включения транзистора. Суммарные потери мощности ЦФТРТ могут иметь минимум в зависимости от ёмкости конденсатора.