Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Аббревиатура МОЯ- р з в уц) ГЕТ означает "Мейа! ОхЫе 8еш1сопс!ис[ог Г1е10 Е1Тес1 Тгапз1з1ог". Ус- моар~т ловное графическое изображение МОБГЕТ показано на рис. 2.8. Напряжение управления подводят к электроду, называемому затвором, осуществляющему управление МОЯГЕТ. При приложении напряжения к затвору МОБГЕТ возникает электрическое поле.
Важно запомнить, что управление МОБГЕТ осуществляют напряжением. Вывод МОЯГЕТ, с которого стекают носители заряда, называют стоком, а вывод, с которого истекают носители заряда, — истоком. Подключение МОБГЕТ может быть реализовано по схеме с общим стоком, общим истоком или общим затвором. Чаше всего МО8ГЕТ, что используют в качестве ключей в импульсных преобразователях, включают по схеме с общим истоком. Различают МОЯГЕТ с каналами и-типа и р-типа. Каналом называют участок кристалла полупроводника, по которому перемещаются основные носители заряда, обеспечивающие протекание тока через сток и исток транзистора. При прочих равных условиях быстродействие и-канальных М08ГЕТ выше, чем у р-канальных [150, с.
178]. Кроме того, транзисторы с каналом р-типа обладают большей площадью кристалла, чем МОЯГЕТ и-типа при условии, что их токи стока одинаковы. К основным параметрам МОЬГЕТ относят: ° напряжение насыщения, В; ° внутреннее сопротивление сток-исток в состоянии насыщения, Ом; ° максимальное напряжение сток-исток МО8ГЕТ в состоянии отсечки, В; ° заряд затвора, нКл; ° емкость затвора, пФ; ° максимально допустимое напряжение затвор-исток, обычно составляющее от ~20 В до ~30 В; ° длительности фронта и спада импульсов при переключении из отсечки в насыщение и наоборот, нс; ° крутизна стокозатворной характеристики, отражающая приращение тока стока, при приращении управляющего затвором напряжения на один вольт при заданном напряжении сток-исток, выражаемая в мА/В; 84 Компоненты источников питании ° температура кристалла полупроводника, 'С и пр. Область затвора изолирована от канала слоем диэлектрика, в результате чего входное сопротивление МО8ГЕТ чрезвычайно велико и может достигать 10'о Ом.
Следовательно, постоянный ток через омическое сопротивление затвора ничтожен, и его можно не учитывать. Чаще всего МОЯГЕТ используют в ключевом режиме, и ток затвора носит импульсный характер. В этом случае от управляющего устройства через затвор МО8- ГЕТ будет течь ток, величина которого зависит от частоты, заряда затвора и прочего, причем мощные МОЯГЕТ обладают довольно большой емкостью затвор-исток. Для того чтобы уменьшить напряжение насыщения МО8ГЕТ, снизив сопротивление сток-исток, между затвором и истоком прикладывают большее напряжение, чем необходимо для открывания транзистора, однако оно меньшее, чем максимально допустимое для конкретной марки компонента. Вычислить мощность, потребляемую МОБГЕТ от задающего генератора, можно, воспользовавшись следующей формулой 1191, с.
129]: Рзг = Г Оз . 13зи, (Вт), где à — частота следования импульсов, Гц, Оз — полный заряд затвора, Кл, 13зи — напряжение затвор-исток, В. Для вычисления мощности от системы управления мы оперируем зарядом затвора, а не емкостью между затвором и истоком МОЯГЕТ, поскольку эта емкость не является постоянной величиной. При наибольшем напряжении сток-исток транзистора она может быть на порядок меньше, чем при отсутствии напряжения, приложенного между стоком и истоком. Рассмотрим в качестве примера НЕХГЕТ ровег МОЯГЕТ марки ИГРБ40)к!501. фирмы 1п!егпайопа1 Кес!1Г!ег.
Этот компонент допускает максимальный постоянный ток стока 46 А при температуре 25 'С и напряжении затвор-исток 10 В; способен выдержать максимальное напряжение сток-исток в 500 В; обладает полным зарядом затвора 380 нКл и максимальным сопротивлением сток-исток в состоянии насыщения 0,1 Ом при напряжении затвор-исток 10 В и при токе стока 28 А; имеет типовую входную емкость 8110 пФ и типовую выходную емкость 11200 пФ на частоте 1 МГц прн напряжении сток-исток 25 В.
Найдем потребляемую данным транзистором от задающего генератора мощность при напряжении затвор-исток 16 В на частоте 1 МГц: Рзг=!0 380 10 ~. 16 =6(Вт). Согласно закону Ома, потребляемый от задающего генератора ток одним транзистором достигает примерно 370 мА, что может обеспечить не всякая управляющая микросхема. Если управляющая микросхема не может отдать необходимую мощность, то между выходом задающего генератора и входом ключевого каскада располагают буферный каскад: драйвер затвора. Драйвер затвора может быть выполнен на дискретных низковольтных высокочастотных биполярных транзисторах с граничной частотой в сотни мегагерц или на низковольтных МОЗГЕТ.
Драйвер может быть реализован и на специализированной микросхеме. Если транзисторы будут работать в составе мостового преобразователя, то одновременно два транзистора будут потреблять энергию от задающего генератора, и, следовательно, в нашем примере он должен отдавать мощность примерно в 12 Вт. Из рассмотренного примера можно сделать вывод, что хотя управление МОБГЕТ 2.7. Транзисторы 85 осуществляют напряжением, от системы управления будет потребляться мощность, величину которой обязательно необходимо учесть. Если ток стока одного МОБГЕТ меньше необходимого, то допустимо включить транзисторы параллельно, для чего их стоки соединяют вместе, истоки обьединяют друг с другом, а последовательно с каждым из затворов включают постоянные резисторы, обладающие низким сопротивлением ориентировочно 4,7..22 Ом.
Не подсоединенные к затворам выводы резисторов соединяют друг с другом. Такой вариант параллельного соединения МОБГЕТ допустим, только если взяты компоненты одной марки и одной серии. Между всеми электродами любого транзистора, тиристора, симистора или электронной лампы присутствуют паразитные емкости, в зависимости от конструкций корпусов и прочих факторов составляющие от единиц пикофарад до нанофарад. Между затвором и стоком любого МОЯГЕТ имеется емкость. До включения МОБГЕТ она разряжена и входное сопротивление транзистора, как мы знаем, очень велико.
Во время включения МОЗГЕТ емкость затвор-сток начинает заряжаться, образуя делитель напряжения, и начинает возрастать напряжение затвор-исток вплоть до напряжения сток-исток. Если максимальное напряжение сток-исток больше предельного напряжения затвор-исток, что имеет место у всех высоковольтных МОБГЕТ, то транзистор, возможно, будет выведен из строя. Во избежание повреждения МОКГЕТ параллельно выводам затвор-исток включают стабилитрон или 1гапз11, защищающий вход транзистора от пробоя. Внутри любого МОЗГЕТ параллельно выводам сток-исток включен паразитный р-п-переход, образованный технологическим низкочастотным биполярным транзистором в диодном включении, соединенным со стоком и истоком 1191, с.
122]. Наличие встроенного низкочастотного транзистора — это издержки технологии изготовления МОБГЕТ. Поскольку данный паразитный компонент низкочастотен, параллельно выводам сток-исток МОБГЕТ желательно включить быстродействующий внешний диод. Не следует полагать, что любые встроенные оппозитные диоды в МОБГЕТ являются паразитными. В некоторые МОБГЕТ специально интегрируют дополнительный быстродействующий диод, о чем обязательно укажуг в техническом описании. Стоимость МОБГЕТ со встроенным быстродействующим диодом будет выше, чем у МОБГЕТ только с паразитным диодом.
База паразитного транзистора соединена с коллектором через паразитную емкость величиной до нескольких пикофарад, а эмиттерный переход паразитного транзистора закорочен очень маленьким сопротивлением. На низкой частоте паразитный транзистор ведет себя, как диод, но если скорость нарастания напряжения на паразитном транзисторе велика, что может случиться при функционировании МОЗГЕТ на высокой частоте, ввиду наличия емкости коллекторного перехода напряжение база-коллектор биполярного транзистора может стать достаточным для его отпирания. Паразитный транзистор отпирается, сопротивление между выводами стока и истока МОЗГЕТ станет близким к нулю и через транзистор потечет ток, который способен вывести МОЗГЕТ из строя.
Во избежание разрушения МОКГЕТ следует не допускать его слишком быстрое переключение, для чего последовательно с затвором МОЗГЕТ включают низкоомный постоянный резистор, называемый затворным, сопротивлением примерно 2..22 Ом. Чем меньше его сопротивление, тем быстрее происходит включение МОБГЕТ, тем меньше динамические потери при включении, но тем больше шансов, что паразитный транзистор откроется. 86 Компоненты источников питания Для разрядки затворной емкости параллельно выводам затвора и истока включают постоянный резистор сопротивлением ориентировочно от 470 Ом до 4,7 кОм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
