Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Причем, чем меньше сопротивление, тем быстрее будет протекать процесс выключения транзистора, но тем больше потери на нагрев этого резистора во время включения МОЯГЕТ, и тем больший ток должен отдавать задающий генератор. Предположим, изначально МОЗГЕТ находится в состоянии отсечки. При поступлении импульса от устройства управления через затворный резистор начинает заряжаться емкость затвор-исток. Только после того, как напряжение затвор-исток достигнет определенного порогового значения, начнет уменьшаться сопротивление сток-исток МОВГЕТ и, ввиду наличия емкости между затвором и стоком, скорость нарастания напряжения на затворе снизится, что будет длиться до полного отпирания транзистора.
Это явление носит название "эффект Миллера" по фамилии ученого, изучавшего данный процесс. Емкость затвор-сток имеет особое название: немкостль Миллера" [173, с. 66]. Когда МОЗГЕТ вошел в режим насыщения, емкость между затвором и стоком зарядилась и не оказывает влияния до момента переключения транзистора в состояние отсечки. Во время выключения емкость между затвором и истоком разряжается через резистор, включенный между затвором н истоком, до тех пор, пока напряжение на ней не станет ниже порогового.
После этого скорость уменьшения напряжения снижается, ввиду разряжения емкости между затвором и стоком, и этот процесс будет продолжаться до полного запирания МОБГЕТ. Основное достоинство МОЗГЕТ заключается в высоком быстродействии ввиду отсутствия неосновных носителей заряда, благодаря чему МОЯГЕТ многих марок допустимо эксплуатировать при частоте преобразования примерно до 2 МГц в импульсных преобразователях с ШИ вЂ” регулированием и даже на более высокой частоте в резонансном режиме, использующим в колебательном контуре паразитную емкость и индуктивность выводов. Потери на переключение у МОЬГЕТ обычно меньше, чем у биполярных транзисторов.
К достоинству можно отнести высокое входное сопротивление. При нагревании полупроводникового кристалла МОВГЕТ сопротивление сток-исток увеличивается, а ток стока уменьшается, в результате чего нагрев кристалла может снизиться. Таким образом, при повышении температуры кристалла транзисторы МОЯГЕТ осуществляют саморегулирование, в отличие от биполярных транзисторов. У транзисторов МОБГЕТ отсугствует вторичный пробой, а, значит, они могут нормально функционировать в более широкой области безопасной работы, чем биполярныетранзисторы [191, с.
119] К важнейшему недостатку МОБГЕТ с максимальным напряжением сток-исток более 400 В следует отнести более высокое напряжение насыщения, чем у биполярных транзисторов, а значит — большие тепловые потери в статическом режиме. Именно этот недостаток заставил разработчиков обратить внимание на 1ОВТ. Кроме того, недостатками МОВГЕТ являются наличие паразнтного биполярного транзистора и необходимость использования дополнительных компонентов, предупреждающих его отпирание. Схемотехника драйверов затворов МОЯГЕТ зачастую сложнее, чем у цепей форсированного переключения биполярных транзисторов. При отсутствии демпфирующих цепей во время переключений МОЗГЕТ в окружающее пространство распространяются электромагнитные излучения с более широким спектром, чем у биполярных транзисторов.
Дополнительную информацию о МОБГЕТ и их паразитных параметрах можно почерпнуть в литературе [25, с. 82 — 85] и [150, с. 176 — 200], в замечательной книге 2.7. Транзисторы 87 [191, с. !! 7 — 1521, а также в многочисленных документах на сайтах фирм-производи- телей. 2. зт.З. 16Вт !СВТ вЂ” это комбинированный полупроводниковый прибор с не менее чем тремя выводами (затвор, коллектор и эмиттер), в корпусе которого объединены два транзистора: маломощный полевой и мощный биполярный р-п-р-структуры, — соединенные между собой определенным образом и выполненные на единой подложке.
Аббревиатура 1ОВТ означает "1пзц!а[ед Оа!е В!Ро1аг Тгапз!з!ог" [54, с. 86], что переводится как "биполярный транзистор с изолированным затвором". Управление!ОВТ осуществляют приложением напряжения между затвором и эмиггером, а между коллектором и эмиттером пропускают ток, который надлежит коммутировать. Условное р зд уго графическое изображение 1СВТ показано на рис. 2.9. ювт Основные параметры 1С ВТ: ° максимальный постоянный ток коллектора, А; ° максимальный импульсный ток коллектора, А; ° максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В; ° максимально допустимое напряжение затвор-эмиттер, обычно составляющее ~20 В; ° полный заряд затвора, нКл; ° емкость затвор-эмиттер, пФ; ° длительность включения, мкс; ° длительность выключения, мкс; ° напряжение насыщения, падающее между коллектором и эмиттером транзистора, В; ° предельная температура кристалла, 'С и пр.
По быстродействию изготавливаемые! СВТ подразделяют на четыре категории по скорости переключения, а именно [173, с. 821: ° з!апдагд зреед — для диапазона частот 1..3 кГц (буква 8); ° Газ! зреед — для частот 3..10 кГц (буква Р); ° в!сга Газ! зреед — для частот 10..75 кГц (буква 1)); ° таагр зреед — для частот 75..150 кГц (буква %). Так, 1ОВТ марки ГКО4КС108 относят к категории "з!апдагд зреед", марки ! КС4РС50Š— к категории ' Газ! зреед", типа 1КС4РС40Π— к категории "в!тга Газ! зреед", а 1КС4РР50% — к "чагр зреед". Транзисторы категории "з!апдагд зреед" обладают меньшим быстродействием, чем мощные высоковольтные биполярные транзисторы, а категорий "Газ! зреесГ' и Гвйга Газ! зреед" примерно соответствуют высоковольтным биполярным транзисторам. Чем выше частота следования импульсов, тем меньше максимальный ток коллектора 1СВТ.
Например, 1СВТ марки ! КО4РС50%, согласно информации с сайта производителя, может работать на частоте до ! 50 кГц. Фирмой заявлен максимальный ток коллектора в 55 А при температуре 25'С и 27 А при 100'С. Согласно графику типовой зависимости тока коллектора от частоты, для данных транзисторов 1КС4РС50% при 100 Гц ток достигает 84 А; при 1 кГц — 80 А; при 7 кГц — 60 А; при 20 кГц — 40 А; при 70 кГц — 20 А; при 100 кГц — всего лишь 15 А. 88 Компоненты источников питания Если в конце наименования транзистора указаны буквы "РЬГ", то это означает, что, согласно технологии, при изготовлении данного компонента не использовали свинец (аббревиатура "РЬГ" означает "р1шнЬшп аггее"). Например, к транзисторам, созданным по такой технологии, можно отнести 1СВТ марки 1КС4РГ50%РЬГ.
Встроенный в некоторые! СВТ оппозитный диод всегда специально интегрирован в корпус транзистора и обладает достаточно высоким быстродействием. Обычно интегрированный оппозитный диод выполнен по технологии ГКЕ0. Включать в параллель 1СВТ не принято, однако, если по каким-либо причинам этого избежать не представляется возможным, коллекторы транзисторов объединяют друг с другом, последовательно с каждым затвором включают ннзкоомный затворный резистор, и объединяют свободные выводы затворных резисторов; последовательно с каждым эмиттером!СВТ включают низкоомный выравнивающий ток резистор, а неподключенные выводы выравнивающих резисторов соединяют между собой. Во время включения транзистора заряжается емкость между коллектором и затвором, что может привести к разрушению !СВТ вследствие превышения максимального напряжения затвор-эмиттер.
Во избежание этого между затвором и эмиттером включают !гапз!1 или стабнлитрон с целью ограничения напряжения на заданном уровне. Рассмотрим принципиальную схему, которая отражает упрощенное устройство !СВТ [191, с. 155) и учитывает паразитные компоненты (173, с. 79] (рис. 2.10). Рис. 2.10. Упрощенное внутреннее устройство!6ВТ На этом рисунке Квн — внутреннее сопротивление, а буквы "3", "К" и "Э" означают соответственно затвор, коллектор и эмиттер.
К затвору подключен маломощный МДП-транзистор, обеспечивающий высокое входное сопротивление!СВТ, а к коллектору 1СВТ выводом эмиттера подключен биполярный транзистор р-и-рструктуры, который управляет протекающим через 1СВТ током. Остальные два изображенных на рисунке транзистора являются паразитными, причем паразитный биполярный и-р-и-транзистор и полезный биполярный р-и-р-транзистор образуют структуру тиристора. При протекании через коллектор !СВТ импульсного тока большой величины и при приложении между затвором и эмиттером напряжения с высокой скоростью нарастания до/т!! возможно нерегулируемое отпирание тиристорной структуры, приводящее к неуправляемому протеканию тока коллектора. Пока напряжение не будет снято или пока полярность не станет противоположной, тиристор будет открыт.
Следовательно, 1СВТ потеряет управляемость. Чтобы этого не произошло, принимают ряд технологических мер, в том числе ограничивают коэффициент усиления 2д. Транзисторы 89 полезного мощного р-п-р-транзистора, принуждая полезный полевой транзистор с входа !СВТ управлять большим током базы биполярного транзистора, что является недостатком. Нагрузив дискретный МОЗЕЕТ на мощный дискретный биполярный транзистор, можно получить подобный результат. Несмотря на усилия, затраченные специалистами заводов-изготовителей на улучшение выпускаемых 1СВТ, напряжение насыщения коллектор-эмиттер этих компонентов выше, чем у аналогичных биполярных транзисторов. Включается !СВТ аналогично МОКНЕТ.
Также схожи и процессы выключения этих транзисторов, но только до того момента, когда в процессе разряжения затвора начинает участвовать емкость между затвором и коллектором. Носители заряда во встроенном полезном р-и-р-транзисторе рассасываются дольше, чем разряжается паразитная емкость затвор-эмиттер, в результате чего некоторое время после выключения ! СВТ продолжает протекать ток коллектора, носящий затухающий характер. Задержка выключения!СВТ особо неприятна в ключах двухтактных преобразователей, поскольку требуется выставлять больше время паузы на нуле, чтобы не совпадали длительности интервалов при рассасывании носителей заряда одного транзистора и включении другого. Чем больше пауза на нуле, тем меньшую часть периода будут занимать импульсы, и тем больше будет амплитуда тока, протекающего через коллекторы !СВТ при условии коммутации нагрузки, потребляющей неизменную мощность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
