Регуляторы мощности на полевых транзисторах mosfet схема: Регулятор мощности на MOSFETах

Регулятор мощности на полевом транзисторе

Однопереходный транзистор. Вниманию телезрителей предлагаю весьма полезный материал, по применению полупроводниковых транзисторов в электронных схемах. Это азбука транзисторной схемотехники. Помимо биполярных и полевых транзисторов существует так называемый однопереходный транзистор ОТ , представляющий собой кристалл полупроводника, в котором создан p-n переход, называемый инжектором 1. Этим переходом кристалл полупроводника разделяется как бы на две области базы.

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:

• Транзистор однопереходный
• Please turn JavaScript on and reload the page.
• Как сделать простой регулятор напряжения своими руками
• Мощный регулятор сетевого напряжения 220В
• Регулятор напряжения на транзисторе
• Регулятор мощности переменного тока с малым уровнем помех с наборами NM1041 и NM1042

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 5 СХЕМ на ОДНОМ ПОЛЕВОМ (МОП, МДП, MOSFET) ТРАНЗИСТОРЕ 2N65F

Транзистор однопереходный

Фазовый регулятор мощности. Обычно фазовые регуляторы мощности переменного тока строятся на основе тиристора или симистора. Эти схемы уже давно стали типовыми и повторены многократно как радиолюбителями, так и в масштабе производства.

То есть, типовой тиристорный регулятор на максимальную мощность нагрузки более W не может хорошо регулировать мощность маломощной нагрузки, потребляющей единицы и доли ватт.

Ключевые полевые транзисторы отличаются тем, что физически работа их канала очень напоминает работу обычного механического выключателя, — в полностью открытом состоянии их сопротивление очень мало и составляет доли Ом. И это практически не зависит от величины напряжения на канапе. То есть, именно как механический выключатель. Именно поэтому ключевой каскад на ключевом полевом транзисторе может коммутировать нагрузку мощностью от единиц и долей ватт, до максимально допустимого по току значения.

Например, популярный полевой транзистор IRFS40 без радиатора работая в ключевом режиме может коммутировать мощность практически от нуля до W Кроме того ключевой полевой транзистор обладает очень низким током затвора, поэтому для управления требуется очень низкая статическая мощность. Правда это омрачается относитсительно большой емкостью затвора, поэтому в первый момент включения ток затвора может оказаться и довольно большим ток на заряд емкости затвора.

Схема регулятора мощности показана на рисунке. Нагрузка питается пульсирующим напряжением, так как подключена через диодный мост VD5-VD8. Для питания электронагревательного прибора паяльника, лампы накаливания это подходит.

Величина максимальной мощности нагрузки в этой схеме ограничена не столько максимальным током открытого канала VT1 это ЗОА. Если нужно работать с более мощной нагрузкой до W нужно использовать более мощные диоды, например, КДГ, Д.

На инверторах микросхемы D1 выполнен формирователь управляющих импульсов, которые открывают транзистор VT1 в определенной фазе полуволны. Элементы D1. Умощнить выход пришлось чтобы компенсировать неприятности вызванные скачком тока на заряд емкости затвора VT1 в момент его включения.

Источник: Радио-конструктор 3 за год. Фазовый регулятор мощности на ключевом полевом транзисторе. Очень популярный журнал для радиолюбителей и профессионалов, рассматривающий вопросы радиолюбительского конструирования и ремонта электронной техники.

Работает это следующим образом. Так как в данной цепи нет сглаживающего конденсатора напряжение на стабилитроне носит пульсирующий характер.

Цепь R1-R2-C1 совместно с диодом VD1 устанавливает фазу пульсирующего напряжения при которой напряжение на конденсаторе С1 достигает порога переключения триггера Шмитта.

Изменяя сопротивление данной RC- цепи мы изменяем время задержки открытия ключевого транзистора от момента того, когда напряжение в сети достигает значения V значения напряжения порога переключения триггера Шмитта. Поскольку частота сети достаточно стабильна, то момент открытия ключевого транзистора относительно фазы сетевого напряжения поддерживается достаючно стабильным относительно установленного резистором R1.

Диод VD1 вместе с резистором R5 образует цепь ускоренной разрядки конденсатора С1, необходимую для того чтобы этот конденсатора разряжался при приходе фазы сетевого напряжения к нулю.

При этом триггер Шмитта переключается в нулевое состояние и ключевой транзистор закрывается Таким образом, регулируя сопротивление R1 мы изменяем фазу момента открывания ключевого транзистора, и напряжение на нагрузку поступает только в период от этой точки до амплитудного значения.

Таким образом происходит фазовая регулировка мощности В общем, принцип почти такой же как в тиристорном регуляторе. Все детали кроме резистора R1 на печатной плате с односторонней металлизацией.

Впрочем, полевому транзистору радиатор не понадобится и при номинальной мощности нагрузки до W. А вот диоды придется подобрать более мощные. Стабилитрон ДГ можно заменить другим стабилитроном на напряжение около 10 V. Капачев Д. К списку Регуляторы частоты. Стабилизаторы напряжения большой. Высоковольтные преобразователи. Регулируемые блоки. Разные схемы источников электропитания. Двуполярные блоки. Схема Фазовый регулятор мощности на ключевом полевом транзисторе.

Фазовый регулятор мощности на ключевом полевом транзисторе Обычно фазовые регуляторы мощности переменного тока строятся на основе тиристора или симистора. Но тиристорным И симисторным регуляторам, равно как и ключам, всегда был свойственен один важный недостаток, — ограничение минимальной мощности нагрузки. Источник: Радио-конструктор 3 за год Фазовый регулятор мощности на ключевом полевом транзисторе Очень популярный журнал для радиолюбителей и профессионалов, рассматривающий вопросы радиолюбительского конструирования и ремонта электронной техники.

При этом триггер Шмитта переключается в нулевое состояние и ключевой транзистор закрывается Таким образом, регулируя сопротивление R1 мы изменяем фазу момента открывания ключевого транзистора, и напряжение на нагрузку поступает только в период от этой точки до амплитудного значения Таким образом происходит фазовая регулировка мощности В общем, принцип почти такой же как в тиристорном регуляторе.

Регуляторы частоты вращения, мощности, напряжения. Стабилизаторы напряжения большой мощности. Вспомогательные устройства для блоков питания. Бестрансформаторные блоки питания. Преобразователи напряжения. Импульсные блоки питания. Регулируемые блоки питания. Стабилизаторы напряжения —3 вольт. Стабилизаторы напряжения —5 вольт. Стабилизаторы напряжения —9 вольт.

Стабилизаторы напряжения —12 вольт. Стабилизаторы напряжения —15 вольт. Двуполярные блоки питания.

Please turn JavaScript on and reload the page.

Изобретение относится к способу защиты полупроводниковых ключей от короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении надежности и быстродействия. Регулятор мощности РМ для регулирования электрической мощности, подаваемой от источника напряжения ИН 12 к нагрузке Н 13 содержит полевой транзистор ПТ 21 для обеспечения разрешения либо запрета прохождения тока от ИН 12 к Н 13 в качестве реакции на присутствие управляющего импульса УИ , передаваемого к затвору З ПТ РМ содержит средства 24 для измерения изменения потенциала З ПТ 21 и для обеспечения разрешения либо запрета прохождения УИ на основе измерения изменения потенциала З. Область техники Изобретение относится в общем случае к способу защиты полупроводниковых ключей от разрушения или повреждения, вызванного коротким замыканием. Настоящее изобретение в особенности относится к защите полупроводниковых ключей с ограниченной скоростью переключения. Регистрация патентов.

Схема прибора показана на рис. На элементах DD1. 1, Регулятор постоянного напряжения на полевом транзисторе Схема DD1. 2 собран генератор.

Как сделать простой регулятор напряжения своими руками

Новокузнецк, Кемеровская обл. Логин: Пароль Забыли? Практика Блоки питания. Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа! Константин riswel. Список всех статей. Профиль riswel.

Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками. Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе.

Представленный регулятор предназначен для регулирования температуры жала паяльника на номинальное напряжение от до В, но может работать и с другими нагрузками. В качестве регулирующего элемента использован мощный переключательный полевой транзистор IRF

Регулятор напряжения на транзисторе

Фазовый регулятор мощности. Обычно фазовые регуляторы мощности переменного тока строятся на основе тиристора или симистора. Эти схемы уже давно стали типовыми и повторены многократно как радиолюбителями, так и в масштабе производства. То есть, типовой тиристорный регулятор на максимальную мощность нагрузки более W не может хорошо регулировать мощность маломощной нагрузки, потребляющей единицы и доли ватт. Ключевые полевые транзисторы отличаются тем, что физически работа их канала очень напоминает работу обычного механического выключателя, — в полностью открытом состоянии их сопротивление очень мало и составляет доли Ом. И это практически не зависит от величины напряжения на канапе.

Регулятор мощности переменного тока с малым уровнем помех с наборами NM1041 и NM1042

Регулятор напряжения с индикатором. Представленная схема предназначена для плавного регулирования напряжения в маломощных нагрузках. Устройство способно с одного источника питания. Устройство способно с одного источника питания, имеющего запас по мощности, питать дополнительное электронное устройство, например, с меньшим напряжением питания. Схема выполнена на n-канальном полевом транзисторе КП Входное напряжение питания устройства — 15В…20В. Он устанавливает требуемое напряжение в нагрузке. Единственный недостаток устройства — увеличение внутреннего сопротивления при пониженном рабочем напряжении.

Регулятор напряжения. ЛАТР, блок управления на 4-х транзисторах, двигатель. . Регулятор мощности на полевом транзисторе. КТЛ1, КПВ2.

Курс Валют: USD EUR Используя сравнительно дешевые мощные полевые транзисторы с изолированным затвором МДП — транзисторы , можно изготовить неплохое устройство для регулирования мощности ламп накаливания, паяльников и другой аппаратуры.

Регуляторы мощности переменного тока с фазоимпульсным управлением получили широкое распространение как в устройствах промышленной автоматики, так и в радиолюбительских конструкциях. Регулирующим элементом таких устройств является триодный тиристор, момент угол открывания которого регулируется подачей импульса или уровня напряжения на управляющий электрод,. Такое управление называется неполным, поскольку можно регулировать только угол открывания тиристора, а момент закрывания не регулируется. Разработанные в последние годы мощные полевые транзисторы с изолированным затвором MOSFET позволяют построить несложный ключ для коммутации переменного тока с полным управлением, то есть открыванием и закрыванием ключа. Схема регулятора мощности представлена на рис. Силовой ключ выполнен на транзисторах VT1, VT2, включенных встречно-последовательно.

Совсем недавно решил изготовить несколько зарядных устройств для автомобильного аккумуляторы, который собирался продавать на местном рынке. В наличии имелись довольно красивые промышленные корпуса, стоило лишь изготовить хорошую начинку и все дела.

Пользователь интересуется товаром SN21YK — Инфракрасный датчик приближения дальномер до 80 см. Пользователь интересуется товаром MPA — Светозвуковая сирена со стробоскопической вспышкой, для систем оповещения и сигнализации. В статье описывается регулятор мощности переменного тока, практически не создающий помех. Устройство может использоваться и как регулятор мощности электронагревателей, и в качестве регулятора мощности асинхронных двигателей переменного тока. Благодаря использованию оригинальных схемных решений и современной элементной базы удалось создать конструктивно очень компактное и легкое устройство. Набор включает в себя печатную плату и все необходимые детали для сборки регулятора мощности и терморегулятора.

Регулятор напряжения на транзисторе — специальный прибор, контролирующий напряжение в сети, имеющий в качестве регулирующего элемента мощный транзистор вместо тиристора. Многие регуляторы напряжения, работающие на тиристорах, отличаются существенными минусами, ограничивающими возможности прибора:. Вышеописанные проблемы способен решить регулятор напряжения вольт, изготовленный на мощном полевом транзисторе вместо тиристора.

Регулятор мощности на полевых транзисторах с ШИ-управлением + устройство для питания 110-вольтовой аппаратуры от 220 Вольт

Для корректной функциональности многих электротехнических устройств необходимо поддержание определенных рабочих параметров сети питания. Выход напряжения за границы нормированного диапазона сопровождается ухудшением КПД. Импульсные помехи провоцируют сбои. Исправить ситуацию поможет стабилизатор тока на полевом транзисторе схема которого представлена в этой публикации.

Мощный блок питания на полевом транзисторе

Принцип стабилизации тока

Целевое назначение специальной схемы – регулирование источника питания в автоматическом режиме для поддержания стабильных параметров цепей нагрузки. Основной компонент – достаточно мощный полупроводниковый прибор, ограничитель силы тока на выходе блока питания.

Требования к управляющему элементу

Критерии выбора можно сформулировать, если известны параметры силы тока (ампер). Однако даже без конкретного технического задания несложно перечислить базовые требования:

• ток в контрольной цепи поддерживается с определенной точностью;
• следует компенсировать перепады потребляемой мощности;
• корректирующие изменения должны выполняться достаточно быстро;
• для автоматической настройки оптимального режима и улучшения защиты от помех нужна организация обратной связи.

Суть стабилизации

Для уточнения функциональности управляющего элемента необходимо отметить особенности типичной нагрузки. Интенсивность излучения светодиода, например, существенно зависит от температуры в процессе эксплуатации. Соответствующим образом изменяется мощность потребления. При увеличении тока уменьшается напряжение.

Важно! Если установить обратную связь (отрицательную), отмеченное изменение будет регулировать рабочий режим управляющего устройства. В частности, при увеличении напряжения между затвором и стоком полевого транзистора ток через исток уменьшается. Тем самым без иных дополнительных действий обеспечивается стабилизация выходных параметров источника.

Базовая конфигурация

Главная задача стабилизатора — обеспечить постоянство выходного напряжения и подавление пульсаций. Конструкция стабилизатора основана на простейшей схеме, но каждый её элемент я выбирал так, чтобы он идеально выполнял свою функцию:Для максимального подавления входных шумов сопротивление резистора R должно быть максимально, а в внутреннее сопротивление источника опорного напряжения Vref как можно ниже. Да и работать формирователь опорного напряжения будет лучше, если его питать от высокоомного источника. Таким требованиям отвечает источник стабильного тока (ГСТ).

Для высоковольтного стабилизатора я использовал ГСТ на двух транзисторах, что обеспечивает большую стабильность тока при колебаниях питающего напряжения.

Для низковольтных стабилизаторов можно использовать аналогичную схему или просто одиночный диод.

Для высоковольтных стабилизаторов я выбрал значение тока ГСТ около 5мА. Для низковольтных стабилизаторов можно выбрать значение поменьше.

Микросхеме TL431 для нормальной работы требуется минимум 2 мА.

Важное замечание: ГСТ на двух транзисторах может иногда возбуждаться, если использовать высокочастотные транзисторы. Поэтому я выбрал транзисторы MJ340/350 которые, как показывает мой опыт, работают стабильно

Стабилитроны довольно шумные и кроме того имеют плохой температурный коэффициент. Выходное напряжение при их использовании будет меняться в зависимости от температуры окружающей среды, а если в вашем усилителе активная вентиляция, то тем более. Кроме того, стабильность их внутреннего сопротивления тоже оставляет желать лучшего.

Вместо них я использовал TL431 в качестве источника опорного напряжения, так как их шумовые характеристики весьма достойны, они имеют низкое выходное сопротивление и довольно широкий диапазон выходных напряжений, которое устанавливается с помощью простого делителя.

Выбор схемы включения

Стабилизатор тока на транзисторе

На практике применяют разные инженерные решения. В частности, для подключения светодиодных светильников производители предлагают импульсные источники питания. Эти устройства выполняют свои функции с помощью частотного преобразования и модуляции сигнала. Для управления ключом устанавливают микросхемы. Для дозированного накопления энергии используют дроссель.

Импульсный стабилизатор тока

Для упрощения в данной статье рассмотрена линейная стабилизация. Устройства, созданные по этой схеме, не создают сильные электромагнитные помехи. В этом – главное отличие от импульсных аналогов.

Работа стабилизаторов тока

Стабилизатор напряжения на транзисторе

Минимальное количество функциональных элементов в схемах этой категории подразумевает разумную стоимость. При выборе такого варианта нетрудно изучить рабочие режимы, особенности настройки.

Особенности полевых структур

В радиотехнических приборах этого типа p-n переходы расположены особым образом. Для регулировки прохождения тока через центральный канал изменяются напряжение и соответствующее электромагнитное поле. Разницу потенциалов создают на стоке и затворе.

Принцип действия полевого и биполярного транзисторов

На рисунке показаны принципиальные отличия, по сравнению с биполярным транзистором. При использовании полевой структуры управляющий ток отсутствует, а входное сопротивление становится значительно больше. При такой схеме прибор потребляет минимум энергии, но не способен обеспечить усиление сигнала. Впрочем, для решения обозначенной задачи (стабилизации) увеличивать напряжение не нужно.

Принцип управления переходом

В области между зонами р типа формируется канал. Для прохождения тока создается разница потенциалов «сток-исток». Управляют переходом изменением напряжения «затвор-исток» – Uзи.

LM317

Применение LM317 (крен) даже не требует каких либо навыков и знаний по электронике. Количество внешних элементов в схемах минимально, поэтому это доступный вариант для любого. Её цена очень низкая, возможности и применение многократно испытаны и проверены. Только она требует хорошего охлаждения, это её основной недостаток. Единственное стоит опасаться низкокачественных китайских микросхем ЛМ317, которые имеют параметры похуже.

Микросхемы линейной стабилизации из-за отсутствия лишних шумов на выходе, использовал для питания высококачественных ЦАП класса Hi-Fi и Hi-End. Для ЦАП огромную роль играет чистота питания, поэтому некоторые используют аккумуляторы для этого.

Схема стабилизации до 10 ампер

Максимальная сила для LM317 составляет 1,5 Ампера. Для увеличения количества ампер можно добавить в схему полевой транзистор или обычный. На выходе можно будет получить до 10А, задаётся низкоомным сопротивлением. На данной схеме основную нагрузку на себя берёт транзистор КТ825.

Другой способ, это поставить аналог с более высокими техническими характеристиками на большую систему охлаждения.

Устройство и работа полевого транзистора

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Для изучения функциональности полевого транзистора можно рассмотреть две схемы подключения. В первом варианте соединяют исток и затвор проводником, выравнивая соответствующий потенциал: Uзи= 0. Повышением напряжения Uси (сток-исток) обеспечивают прохождение тока в рабочей зоне.

Напряжение равно нулю

В показанном на рисунке состоянии прибор функционирует как типичный проводник. Специфическое название на графике «Омическая область» определяет зону пропорционального увеличения силы тока по мере увеличения разницы потенциалов. При переходе в режим насыщения количества свободных зарядов недостаточно для поддержания отмеченного изменения.

Уменьшение потенциала на затворе

На этом рисунке канал прохождения зарядов сужают дополнительным источником питания, который уменьшает Uзи<0. На определенном уровне (напряжение отсечки) ток не проходит.

Устройство полевого транзистора

На рисунке показаны зоны p и n типа. Регулировкой напряжения Uси изменяют сопротивления канала (силу тока). Как показано выше, при необходимости можно закрыть эту цепь.

Список деталей для конструкции БП

• Операционный усилитель LM358
• Стабилизатор 7812
• Mosfet IRF4905
• Потенциометры
• Измеритель LED I, U
• Вольтметр цифровой
• Импульсный преобразователь LM2596

Радиаторы, силовой трансформатор и мелкие пассивные элементы есть у каждого, поэтому стоимость будет однозначно ниже готового БП. Вот так выглядит готовая конструкция — передняя и задняя панели выполнены из алюминиевого листа толщиной 2 мм. Фронт был выгравирован на специальном оборудовании.

Преимуществами конструкции являются малая цена исполнения, простота схемы, надежность. Недостатками небольшой максимальный ток, не самая лучшая стабилизация напряжения. Скорость срабатывания ограничителя тока не проверялась, но как правило этого достаточно в радиоделе.

Пример стабилизатора на полевом транзисторе

При создании радиотехнических устройств с применением ламп типовой анодный блок питания не обеспечивает необходимую стабильность выходных параметров. Добавление резистора в цепь увеличивает потери, не позволяет точно корректировать изменение мощности в нагрузке.

Электрическая схема простого стабилизатора

Своими руками несложно собрать этот стабилизатор тока на полевом транзисторе. С его помощью обеспечивается точность заданных параметров в диапазоне не более 6% от номинала.

Вы здесь

Главная › Инженеру-конструктору › 3. Электрооборудование, электроустановки › 3. Раздел 3.

Для получения более постоянного напряжения на нагрузке при изменении потребляемого тока к выходу выпрямителя подключают стабилизатор, который может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 1. В таком устройстве работают стабилитрон V5

и регулирующий транзистор
V6
. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряжения
Uн
и максимального тока нагрузки
Iн
. Однако оба эти параметра не должны превышать параметры уже рассчитанного выпрямителя. А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем — выпрямитель и трансформатор питания. Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке.

1. Определяют необходимое для работы стабилизатора входное напряжение (Uвып)

при заданном выходном
(Uн)
:

Uвып = Uн + 3

,

Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как кремниевых, так и германиевых транзисторов. Если стабилизатор будет подключаться к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо использовать реальное значение выпрямленного напряжения Uвып

.

2. Рассчитывают максимально рассеиваемую транзистором мощность:

Рmах = 1,3 (Uвып — Uн) Iн

,

3. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения Рmax

, предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором — больше
Uвып
, а максимально допустимый ток коллектора — больше
Iн
.

4. Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:

Iб.макс = Iн / h31Э min

,

где: h31Эmin — минимальный коэффициент передачи тока выбранного (по справочнику) транзистора.

.

5. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы Iб max

.

6. Подсчитывают сопротивление резистора R1

:

R1 = (Uвып — Uст) / (Iб max + Iст min)

,

Здесь R1 — сопротивление резистора R1, Ом; Uст — напряжение стабилизации стабилитрона, В; Iб.max — вычисленное значение максимального тока базы транзистора, мА; Iст.min — минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3…5 мА).

.

7. Определяют мощность рассеяния резистора R1

:

PR1 = (Uвып — Uст)2 / R1

,

Может случиться, что маломощный стабилитрон не подойдет по максимальному току стабилизации и придется выбирать стабилитрон значительно большей мощности — такое случается при больших токах потребления и использовании транзистора с малым коэффициентом h31Э

. В таком случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзистор
V7
малой мощности (рис. 2), который позволит снизить максимальный ток нагрузки для стабилитрона (а значит, и ток стабилизации) примерно в
h31Э
раз и применить, соответственно, маломощный стабилитрон.

В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R1 по наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.

ШИ регулятор мощности электродвигателей — RadioRadar

   В последние годы становится популярным увлечение любительской сборкой электрифицированного транспорта и переоборудованием автомобилей для перевода их на электрическую тягу. На этом пути энтузиастов ожидает немало трудностей. Так, например, один из сложных и дорогих узлов подобных транспортных средств — устройство управления электродвигателями, — скорее всего, придется разрабатывать и изготовлять самостоятельно. Остается добавить, что практической литературы на тему управления большим током крайне мало. Помещенная ниже статья должна помочь в решении ряда вопросов в указанной области конструирования.

   При разработке описываемого ниже устройства использован опыт одного из пионеров электромобилестроения [1]. Устройство поможет электрифицировать игрушки, скутеры, мощные вентиляторы, создавать электроприводы мощностью до 5 кВт напряжением до 150 В.

   Мощность представляемого вниманию читателей ШИ регулятора позволяет приводить в действие электродвигатель транспортного средства весовой категории «Жигули»-классика. Схема устройства допускает увеличение мощности управляемых устройств путем замены радиоэлементов на более мощные с соблюдением рекомендаций, изложенных в статье.

Рис. 1

   Регулятор, схема которого показана на рис. 1, состоит из четырех узлов: задающего генератора на транзисторе VT1, формирователя управляющих импульсов, собранного на микросхемах DA2, DA3, мощного коммутатора тока на транзисторах VT4-VT9, блока питания VD1, R6, VT3, DA1. Регулятор питается от двух источников: один — напряжением от 20 до 30 В для питания слаботочной части устройства, второй — до 150 В для питания нагрузки. Устройство имеет вход сигнала для блокировки регулятора и выход на внешний узел защиты, формирующий этот сигнал. Тяговый электродвигатель включают последовательно с коммутатором тока.

   Частотозадающим элементом регулятора служит генератор пилообразных импульсов на транзисторе VT1. Частоту 3…4 кГц определяет цепь R3C1. Импульсы поступают на неин-вертирующий вход компаратора DA2, а на инвертирующий подано напряжение с движка резистора R11, управляющего частотой вращения ротора электродвигателя. В качестве этого резистора использован датчик положения дроссельной заслонки от автомобилей ВАЗ десятой серии. Сопротивление датчика изменяется от 0 до 7,5 кОм.

   В датчике в цепи ползунка имеется встроенный резистор сопротивлением 1,5 кОм. В дополнение к нему в ШИ регуляторе в эту цепь добавлены резистор R9 и конденсатор С2 для уменьшения влияния «дребезга» контакта движка и увеличения плавности регулирования. В процессе эксплуатации на конкретном оборудовании может потребоваться подборка элементов этой цепи для получения нужной динамики процесса. Критерием удовлетворительной динамики в случае с электромобилем служат плавные разгон (при перемещении движка резистора R11 влево по схеме) и торможение (то же — вправо) машины, а также значение максимального тока через электродвигатель.

Рис.2

   На рис. 2 вверху упрощенно показаны импульсы Uг генератора и напряжение URд, снимаемое с движка резистора R11.

   Как показывает практический опыт применения регулятора, для ускорения процесса торможения электродвигателя бывает целесообразно зашунтиро-вать резистор R9 диодом КД522А, подключив его анодом к точке соединения резистора R9 и конденсатора С2 для ускорения разрядки этого конденсатора. Резистор R12 служит для предотвращения аварийной ситуации при случайном отключении резистора R11 или обрыве проводов, соединяющих его с регулятором.

   На выходе компаратора DA2 получаем последовательность импульсов Uynp (рис. 2) длительностью, задаваемой резистором R11. Затем сигнал поступает на усилитель-формирователь DA3, вырабатывающий импульсы с фронтом и спадом длительностью не более 120 не, и далее — в цепь затвора блока мощных полевых переключательных транзисторов VT4-VT9. Резисторы R19-R24 выравнивают значения тока зарядки емкости затвора транзисторов. Импульс зарядного тока может достигать сотен миллиампер. При закрывании транзисторов разрядный ток протекает через резисторы R19-R24, резистор R16, цепь VD3R17 и выход усилителя DA3.

   Скорость закрывания транзисторов важна не менее скорости открывания — от этого зависит степень их нагревания. При налаживании устройства необходимо контролировать напряжение управляющих импульсов на затворе мощных транзисторов — оно не должно быть менее 10 В — для исключения их перехода в линейный режим.

   апряжение питания нагрузки зависит от характеристик применяемого электродвигателя, но не должно превышать номинального напряжения сток- исток транзисторов. Для блока транзисторов IRF640 максимальное напряжение — 150 В при суммарном токе нагрузки до 80 А.

   Характер изменения мощности Рэд электродвигателя от изменения напряжения на движке управляющего резистора R1 1 упрощенно показан на рис. 2.

   Исходное положение движка этого резистора — крайнее правое по схеме. При этом управляющие импульсы отсутствуют, полевые транзисторы VT4- VT9 закрыты, нагрузка обесточена.

   Для питания слаботочной части устройства удобно использовать часть напряжения питания нагрузки, особенно если электродвигатель питается от батареи аккумуляторов. Но этот способ требует тщательных испытаний регулятора до установки на машину, так как сопротивление общего провода питания может отрицательно повлиять на качество работы регулятора в целом.

   При эксплуатации устройства желательно предусмотреть защиту транзисторов от линейного режима и перегрузки по току. Переход транзисторов из переключательного режима в усилительный приводит к их быстрому перегреву и последующему разрушению. Используемые в регуляторе транзисторы способны выдерживать перегрузки и замыкания в нагрузке в течение десятков микросекунд, не дольше. Поэтому с целью сохранения регулятора даже в аварийных ситуациях целесообразно использовать устройство защиты. Для его подключения предусмотрены два вывода — верхний по схеме зажим шунта R27 в цепи нагрузки (с ограничительным резистором R25) и вход блокирующего устройства (VT2) формирователя импульсов. Узел защиты должен формировать сигнал, удерживающий транзистор VT2 открытым до устранения причины аварии, и контролировать ток в цепи питания нагрузки, предохраняя мощные транзисторы от перехода в линейный режим и перегревания.

   Устройство узла защиты в этой статье не рассматривается.

   В простейших устройствах управления, не требующих защиты или когда вероятность возникновения аварийной ситуации мала, транзистор VT2, резисторы R5 и R25 и шунт R27 можно не устанавливать.

   Мощные транзисторы защищены диодом VD4 от всплесков напряжения при разрыве цепи нагрузки. Его максимальное обратное напряжение не должно быть менее напряжения питания, а прямой ток — менее номинального тока двигателя. Здесь подойдут отечественные диоды ДЧ151-125 или импортные 150EBU02.

   При питании устройства от аккумуляторной батареи ее следует блокировать конденсаторами С6-С13 общей емкостью из расчета 10 000 мкФ на один киловатт мощности нагрузки с целью уменьшения разрушающего действия тока высокой частоты на батарею. Номинальное напряжение конденсаторов — не менее напряжения батареи.

   Генератор, компаратор, формирователь импульсов и вентилятор М1 питаются напряжением 15 В от блока, состоящего из стабилизатора DA1 и усилителя тока на транзисторе VT3. Транзистор и стабилизатор необходимо устанавливать на теплоотводы с эффективной площадью не менее 20 см . В случае, если в устройстве мощные транзисторы установлены на теплоотводы, обеспечивающие их необходимое охлаждение, можно обойтись без вентилятора М1.

Рис. 3

   Слаботочная часть устройства размещена на печатной плате рис. 3.

   Мощные транзисторы VT4-VT9 подбирают под конкретную нагрузку. При этом число транзисторов, подключаемых к усилителю-формирователю DA3, должно соответствовать его выходным характеристикам [2, 3]. Как показывает опыт, при разработке ШИ регулятора необходимо предусматривать запас перегрузки по току. Это вызвано конструктивным исполнением транзисторов. Несмотря на заявленное значение тока, сечение выводов транзисторов ему не соответствует. Падение напряжения на выводах транзисторов сечением 1,3 мм2, а соответственно, и рассеиваемая энергия расточительно велики. Плотность тока в выводах транзисторов не должна превышать 15…20 А/мм2.

   В регуляторе применены транзисторы IRF640 на ток 18 А и напряжение 200 В. Устройство было испытано также с транзисторами IRF3710 (100 В, 57 А), IRF3205 (55 В, 110 A), IRF3808 (75 В, 140 А) для управления электродвигателем мощностью 3 кВт и напряжением питания 48 В.

   Сигнал управления на выходные транзисторы рекомендуется передавать по витой паре проводов непосредственно на затвор и исток [4]. Не следует пропускать ток управления транзисторов через общий провод устройства из-за опасности проникновения коммутационных помех из цепи нагрузки в цепь управления. На практике это проявляется как повышенное нагревание транзисторов и их непредсказуемый выход из строя. Еще лучшие результаты дает разделение источников питания слаботочного узла и мощного. Конструкции мощного коммутатора тока регулятора необходимо уделить наибольшее внимание. От его компоновки зависит качество работы устройства в целом. Рекомендуется компактнее разместить мощные транзисторы VT4- VT9, к их выводам припаять проводники большого сечения (10…20 мм2), а резисторы R18-R24 разместить в непосредственной близости от мощных транзисторов. Недопустимы изгибы проводников в пределах мощного блока, так как они образуют паразитную индуктивность.

   Устройство, собранное из исправных деталей, налаживания, как правило, не требует. Достаточно лишь убедиться в устойчивой работе задающего генератора проверкой частоты следования импульсов (3. ..4 кГц) на эмиттере транзистора VT1, в правильности установки пределов регулирования выходной мощности (при необходимости подобрать резисторы R7, R13) и наличии управляющих импульсов (напряжением не менее 10 В) на общей точке цепи резисторов R18-R24.

   Выходные транзисторы устанавливают на медную теплоотводящую пластину размерами 160x60x4 мм, охлаждаемую вентилятором М1. Без применения вентилятора площадь теплоотво-да для каждого транзистора рассчитывают исходя из его характеристик и рассеиваемой мощности. В качестве охлаждающего вентилятора можно использовать кулер персонального компьютера, подключенный через предварительно подобранный резистор (на схеме рис. 1 не показан) для понижения напряжения до 9…12 В.

   Теплоотвод допустимо использовать в качестве объединенного вывода стока транзисторов.

   Батарею конденсаторов С6-С13 следует монтировать в непосредственной близости от батареи аккумуляторов, а при использовании на транспортном средстве — поместить в отдельную коробку для защиты от влаги. Диод VD4 можно расположить в любом удобном месте. При работе с защитным устройством используется готовый шунт 75ШСМ МЗ (или 75ШС). Номинал его подбирают исходя из тока нагрузки регулятора. В рассматриваемом случае применен шунт на 100 А в связи с тем, что устройство разработано для управления электродвигателем ЗДТ-31 на напряжение 24 В и ток 80 А. Для подключения нагрузки следует применять медные провода сечением из расчета 8 А на 1 мм2, подойдет, например, провод из серии ПВЗ. На концах проводов монтируют кабельные наконечники, соответствующие их сечению.

   В заключение несколько замечаний на случай замены мощных транзисторов VT4-VT9. Транзисторы серии IRF имеют значительную емкость затвора — от 1200 пф (у IRF640) до 5310 пФ(IRF3808), отсюда вытекают требования к резисторам R18-R23 и усилителю DA3. При увеличении числа мощных транзисторов может потребоваться замена усилителя-формирователя IR2110 на более мощный, например LM5110, или добавление двухтактного транзисторного усилителя мощности (типовое подключение IR2110 допускает такую доработку [2]). Потребляемый от усилителя ток определяется суммарным сопротивлением цепи R16R18-R24.

   Сопротивление резисторов R19- R24 рассчитывают следующим образом. Сначала определяют средний ток зарядки емкости затвора:

   где Uпит — напряжение питания усилителя DA3, В; С3 — емкость затвора транзистора, Ф; t — время открывания/ закрывания транзистора, с. Тогда сопротивление резистора в цепи затвора R3=Uпит/I3,OM.

   Резисторы цепи затвора лучше всего припаять непосредственно к выводам транзисторов. При выборе компонентов ШИ регулятора следует отдать предпочтение более высокочастотным радиоэлементам.

   ЛИТЕРАТУРА

1. Корхов И. Ю. Разведение электромобилей в домашних условиях.- http://www.evr.boom.ru.
2. IR2110/IR2113 High and Low Side Driver — http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf.
3. IRF640N Hex Fet Power MOSFET — http://www.irf.com/prDduct-info/datasheets/data/irf640n.pdf.
4. Kiraly L. Решение проблем помехоустойчивости мощных высокочастотных ИС, управляющих мощными каскадами. — http:// www.platan.ru/irf/techdoc/dat92-1.pdf.

   Автор: Н. Токмаков, г. Сыктывкар

Операционный усилитель

— Как на самом деле работает эта схема регулятора напряжения MOSFET / Op-Amp?

Спросил 1 год, 7 месяцев назад

Изменено 1 год, 7 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Я пытаюсь понять, как работает эта схема, так как я прочитал, что она подходит для регулирования мощности:

Вот объяснение, которое я нашел:

Стабилитрон подает опорное напряжение на положительный вход операционного усилителя. Обратите внимание, что любой другой источник опорного напряжения, такой как опорное напряжение запрещенной зоны, также будет работать (на самом деле он лучше). Делитель напряжения, состоящий из R1 и R2, обеспечивает меру выходного напряжения, подходящую для операционного усилителя, т. Е. Если мы хотим, чтобы выходное напряжение было в k раз выше, чем опорное напряжение, то делитель напряжения должен делить выходное напряжение на k, поэтому что оба входа операционного усилителя могут быть равны для желаемого выходного напряжения. Затем операционный усилитель подает напряжение на затвор MOSFET-транзистора таким образом, что его отрицательный вход (выходное напряжение) следует за его положительным входом (опорным) из-за красивого эффекта отрицательной обратной связи. Любые возмущения входного тока или тока нагрузки (или даже другие) повлияют на выходное напряжение, но петля обратной связи быстро отрегулирует управление базой BJT, чтобы стабилизировать выходное напряжение на желаемом опорном уровне.

Но я почти потерялся после того, как они говорят о том, что выходное напряжение делится на части, а затем сравнивается с эталонным напряжением. Мой вопрос в том, как сравнение \$V_\text{n} = V_{\text{out}}\times\frac{R_2}{R_1+R_2}\$ с \$V_{\text{ref} }\$ управлять этой схемой? Я просто нахожу это очень сложным, хотя я знаю, как применять уравнения, чтобы увидеть, какие компоненты мне нужны, и я хочу понять это концептуально.

• операционный усилитель
• транзисторы
• MOSFET
• схема-анализ
• регулятор напряжения

\$\конечная группа\$

13

\$\начало группы\$

Прежде всего обратите внимание, что обратная связь с выхода подключена к инвертирующему входу операционного усилителя. Это означает, что мы имеем дело с отрицательной обратной связью, и выход операционного усилителя стабилизируется, когда неинвертирующий вход (1) и инвертирующий вход (2) имеют одинаковое напряжение.

• При включении питания В _из равно нулю, так как V _в начинает расти.
• Напряжение на (1) повысится до В _ref .
• Поскольку сигнал обратной связи (2) близок к нулю, а опорное напряжение (1) > 0, выход операционного усилителя (3) начнет колебаться в сторону положительного источника питания.
• Транзистор подключен как эмиттерный повторитель, поэтому напряжение на (4) будет В ₄ = В ₃ — 0,7 В из-за падения напряжения база-эмиттер.
• Напряжение на (5) повысится, и это повлияет на (2).
• Когда V ₂ станет очень близко к V ₁ , выходной сигнал операционного усилителя начнет падать до тех пор, пока V ₂ = V ₁ . На данный момент V ₅ = V _ref .

Итак, если V ₅ = V _ref , то \$ V_{\text{out}} = \frac {R_1 + R_2}{R_2}V_{\text{ref}} \$.

Вы изменили свою схему на полевой МОП-транзистор с тех пор, как я начал свой ответ, но принцип тот же.

---

Из комментариев:

Как сюда вписывается стабилитрон?

Обратите внимание, что диод Зенера направлен в сторону положительного источника питания, поэтому он смещен в обратном направлении. Обычный диод не будет пропускать ток в обратном режиме ¹ , если вы не превысите обратное напряжение пробоя, в котором вы, вероятно, разрушили его.

Стабилитроны разработаны для управляемого пробоя при определенном напряжении. Все, что требуется, это подать на него напряжение выше, чем его напряжение пробоя, с некоторой формой ограничения тока, в данном случае R3. Напряжение на (1) будет достаточно стабильным для широкого диапазона напряжений V _в > V _ссылка . На практике вам понадобится небольшой запас по крайней мере в пару вольт.

¹ Не совсем так. Ток утечки небольшой, его значение можно узнать из даташита.

---

Итак… какую тяжелую работу выполняет МОП-транзистор?

Операционные усилители обычно имеют выходную мощность до нескольких десятков мА. Добавление BJT или MOSFET увеличивает выходной ток. Это как гидроусилитель руля; операционный усилитель — это старушка за рулем, а транзистор — гидравлический усилитель, приводящий в движение рулевую рейку.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Если убрать транзистор и добавить шины питания к операционному усилителю и позволить операционному усилителю управлять нагрузочным резистором и делителем потенциала, вы увидите, как это работает: —

Если ответ « да, Я вижу, как это работает », тогда добавление MOSFET (или BJT) в качестве истокового (или эмиттерного) повторителя — это только средство позволить транзистору выполнять тяжелую работу. Вы видите это сейчас?

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Чтобы понять всю схему, вы должны разбить ее на составные части подсхем и понять работу каждого из них (этот подход применим к любой неизвестной схеме; освойте его и применяйте в будущем). Здесь можно распознать три таких подсхемы: пассивный стабилизатор напряжения (RD и Z), ОУ неинвертирующий усилитель (ОУ, делитель напряжения R1 и R2) и мощный истоковый повторитель (MOSFET).

Как видите, истоковый повторитель включен в контур обратной связи повторителя операционного усилителя. С помощью этого хитрого трюка напряжение транзистора Vgs компенсируется операционным усилителем, который «поднимает» его выходное напряжение на это значение. В результате выходное напряжение такое же, как и в случае обычного неинвертирующего усилителя на ОУ (как будто транзистор не вставлен). Это фундаментальное свойство схем с отрицательной обратной связью, которое вы увидите во многих других схемных решениях… и можете применить в своих проектах.

В заключение можно представить всю схему как усилитель мощности, усиливающий постоянное напряжение.

\$\конечная группа\$

5

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Линейный регулятор

: MOSFET против BJT

Вопрос 8 лет, 2 месяца назад

Изменено 1 год, 9 месяцев назад

Просмотрено 7к раз

\$\начало группы\$

В настоящее время я делаю проект регулятора напряжения. Можете ли вы рассказать мне о некоторых преимуществах MOSFET над BJT? Кроме более высокой потери мощности, я не могу найти многого. В технике управления с ними гораздо сложнее иметь дело. Было бы здорово, если бы вы могли рассказать мне несколько.

• MOSFET
• регулятор напряжения
• bjt
• управление
• линейный регулятор

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

В линейном регуляторе скорость переключения не имеет значения. Однако базовый ток BJT может быть. В MOSFET нет установившегося тока затвора, поэтому MOSFET может иметь меньшие потери.

Кроме того, полевой МОП-транзистор во включенном состоянии выглядит резистивным, поэтому падение напряжения может быть очень небольшим при малых токах. BJT будет насыщаться и может привести к более высокому падению напряжения при малых токах.

При более высоких токах BJT может иметь низкий коэффициент усиления по току.

Все эти факторы можно смягчить за счет надлежащего проектирования, но они определенно учитываются при выборе проходного элемента.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

В настоящее время наиболее распространенными полевыми МОП-транзисторами являются силовые МОП-транзисторы. Сопротивление включения устройств с более низким напряжением должно означать меньше потерь напряжения при правильной конструкции привода затвора. На первый взгляд они будут лучше, чем BJT.

А вот и настоящая загвоздка. По мере нагрева мощного полевого МОП-транзистора, что неизбежно происходит при линейном обслуживании большой мощности, пороговое напряжение затвор-исток падает, что приводит к увеличению тока стока при заданном напряжении затвор-исток. Этот нагрев перехода будет увеличиваться при сопротивлении, что приводит к падению тока стока.

Настоящие силовые МОП-транзисторы состоят из миллионов соединенных параллельно крошечных полевых транзисторов, называемых ячейками. Тепловой импеданс отдельных ячеек будет разным, если рассматривать, скажем, центр или, скажем, край. Суммарный ток управляется вашей схемой, но распределение тока между ячейками — нет. Что, если одна ячейка станет немного горячее, и падающее пороговое напряжение источника затвора увеличит ток ячейки в гораздо большей степени, чем увеличение сопротивления? Другими словами, если вы не предпримете меры, устройство может взорваться из-за локализованных горячих точек. Это может произойти значительно ниже среднего значения Tj max. Эта потенциальная проблема усугубляется при высоких напряжениях и больших мощностях.

Использование линейных полевых транзисторов исправит это за дополнительную плату и увеличит сопротивление. Использование старых устройств раннего поколения полезно, но приводит к большему сопротивлению. Последовательное соединение является более сложным и работает при снижении сопротивления. Преднамеренное использование высоковольтных устройств на работе с низким напряжением полезно за счет снижения стоимости и сопротивления.

Снижение мощности устройства больше, чем обычно, помогло бы, но не ясно, насколько. Этот потенциальный механизм скопления тока в горячих точках немного напоминает второй сбой в BJT, но производители BJT были гораздо более ясны в этом.

\$\конечная группа\$

11

\$\начало группы\$

Подавляющее большинство мощных MOSFET предназначены для коммутации, поэтому производители очень редко указывают кривую DC SOA. На все перечисленные выше транзисторы не распространяется гарантия работы на постоянном токе. Единственным типом, подходящим для линейного (постоянного тока) применения, являются латеральные (LDMOS) типы. Они используются в высококачественных усилителях звука и в качестве мощных ВЧ-транзисторов, и они имеют положительное значение Vth tempco в полезном диапазоне тока стока. Все очень и очень дорого! Использование вертикального (обычного) МОП-транзистора в качестве элемента передачи мощности при сбросе напряжения более 5–15 В и токе 10–5 А ненадежно. МОП-транзисторы имеют только два преимущества: нулевой ток затвора и почти всегда Tj=175·9.0060 C, что очень благоприятно для теплоотвода. Недостатком является высокий порог, который дает большое падение напряжения в конфигурации повторителя без использования дополнительного источника напряжения для цепи управления. BJT всегда указаны для DC SOA, имеют низкое Vbe, но типы в пластиковой упаковке имеют низкую Tj 150 C. Металлические (TO-3) имеют Tj=200*C, но в последние годы встречаются редко и очень дорого (с подтвержденным происхождением).

\$\конечная группа\$

1

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Операционный усилитель

— Почему этот полевой МОП-транзистор был разрушен?

\$\начало группы\$

Я построил простую схему регулятора напряжения, например:

Я использую LM723, но подойдет любой операционный усилитель. Когда я замкнул выход, МОП-транзистор был мгновенно разрушен, но я не знаю, почему.

Я протестировал множество МОП-транзисторов от дешевых китайских до настоящих IRFZ48. Все они были уничтожены одинаково. Все они были мощными МОП-транзисторами, способными выдерживать непрерывный ток более 5 А и очень высокий пиковый ток, как я тестировал. Я не понимаю, как короткое замыкание может мгновенно разрушить его, даже когда питание 25 В мгновенно меняется на 1 А постоянного тока и падает до очень низкого напряжения. Когда я размыкаю его, 3 контакта полевых МОП-транзисторов закорочены, поэтому они мертвы.

Некоторые странности:

1. МОП-транзисторы разрушаются только тогда, когда я закорачиваю их при низком напряжении, например 2 В, они не разрушаются, когда я настраиваю выход на 20 В, а затем закорачиваю. Просто малейшее прикосновение от 2 В к земле, и они мертвы, и я даже не вижу искры. После этого выход застревает на 25 В.

2. Я попытался использовать IGBT, и он не был поврежден, как бы я его ни закорачивал. Я просто не понимаю, почему этого не произошло, в то время как силовые МОП-транзисторы сделали это. У меня нет мощных BJT, поэтому я не мог их проверить.

3. Пробовал использовать P-канальный на 25 В в качестве источника и управлять им через NPN-транзистор, он тоже моментально разрушался при замыкании, на каком бы напряжении я его не замыкал.

Я не верю, что выходной конденсатор моего SMPS может мгновенно выдать более 210 А при коротком замыкании, поэтому он не должен превышать пиковый ток. VGS имеет стабилитрон, поэтому он также не должен превышать максимальный номинал. Кажется, я не могу найти ничего, что превышало бы максимальные рейтинги или ломало полевые МОП-транзисторы, так что же пошло не так?

• операционный усилитель
• питание
• MOSFET
• регулятор напряжения
• силовая электроника

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Ваш полевой МОП-транзистор является истоковым повторителем, и, когда вы закорачиваете его, между стоком и истоком возникает напряжение 25 вольт и ток в несколько ампер (возможно, 5 ампер). Это мощность примерно 125 Вт. Вот безопасная рабочая область для IRFZ48N из его технического паспорта: —

На приведенном выше графике красным цветом я провел линию при 25 вольтах (напряжение источника стока), и она пересекает график длительности 10 мс при 3,1 ампер. Другими словами, у этого устройства будут проблемы даже с парой ампер, и оно определенно выйдет из строя, если оставить его закороченным на любой разумный период времени даже при очень скромных токах (менее 1 ампера).

IRFZ48N предназначен для коммутационных приложений, а не для линейных приложений, поэтому график безопасной рабочей области не учитывает продолжительность времени более 10 мс.

МОП-транзисторы отключаются, только если я закорачиваю их при выводе низкого уровня напряжение вроде 2 В, они не убиваются, когда я настраиваю выход на 20 В

Да, это более вероятный сценарий. При выводе только 2 вольт напряжение затвора может быть 4 или 5 вольт, чтобы контролировать выходной уровень до 2 вольт. Таким образом, как только вы подадите короткое замыкание, МОП-транзистор мгновенно сработает в своей линейной области, а затем U1 попытается поднять напряжение на затворе выше, но не может сделать это достаточно быстро, чтобы избежать катастрофы, связанной с отказом МОП-транзистора.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Чем ниже напряжение, тем больше падение напряжения на полевом транзисторе -> больше мощности при том же токе.

Практические примеры: Если бы вы установили выход на 25 В, рассеивание мощности на полевом транзисторе вряд ли было бы возможным, так как в идеале полевой транзистор был бы полностью разомкнут, а рассеиваемая мощность составляла бы только I x R_dson -> 1 A x 0,014 Ом = 0,014. Вт.

При выходном напряжении 20 В мощность будет равна I x падение напряжения на полевом транзисторе -> 1 A x (25-20) В = 5 Вт.

Редактировать, добавлен регистр: При выходном напряжении 2 В мощность будет равна I x падение напряжения на полевом транзисторе -> 1 А x (25-2) В = 23 Вт. Так что даже 5 Вт без радиатора многовато.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Когда вы выдаете 2 В, это означает, что 23 В (25 — 2 = 23) сбрасываются на сам МОП-транзистор. Пропуск 1A через MOSFET будет означать, что вы рассеиваете 23 Вт тепла через корпус MOSFET.

Когда вы выдаете 20 В, это означает, что 5 В (25 — 20 = 5) сбрасываются на сам полевой МОП-транзистор. Пропуск 1A через MOSFET будет означать, что вы рассеиваете 5 Вт тепла через корпус MOSFET.

Вы эффективно используете полевой МОП-транзистор в качестве большого переменного резистора для рассеивания избыточной мощности в виде тепла.

В обоих случаях полевой МОП-транзистор может выжить только в том случае, если рассеянное тепло отводится достаточно быстро, чтобы поддерживать его температуру в безопасном рабочем диапазоне.