Как работает стабилизатор напряжения на полевом транзисторе. Какие преимущества дает использование полевого транзистора в схеме стабилизатора. Каковы особенности схемы стабилизатора на полевом транзисторе IRLR2905. Как правильно выбрать компоненты для стабилизатора напряжения на полевом транзисторе.
Принцип работы стабилизатора напряжения на полевом транзисторе
Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе представляет собой схему, использующую полевой транзистор в качестве регулирующего элемента для поддержания постоянного выходного напряжения. Основными компонентами такого стабилизатора являются:
- Мощный полевой транзистор
- Микросхема управления (например, КР142ЕН19)
- Делитель напряжения для обратной связи
- Фильтрующие конденсаторы
Принцип работы стабилизатора на полевом транзисторе заключается в следующем:
- Входное нестабилизированное напряжение подается на сток полевого транзистора
- Микросхема управления контролирует выходное напряжение через делитель обратной связи
- При отклонении выходного напряжения микросхема изменяет напряжение на затворе полевого транзистора
- Изменение напряжения затвор-исток регулирует сопротивление канала полевого транзистора
- Регулировка сопротивления канала поддерживает постоянное выходное напряжение
Преимущества использования полевого транзистора в стабилизаторе напряжения
Применение полевого транзистора в схеме стабилизатора напряжения имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с биполярными транзисторами:
- Низкое сопротивление канала в открытом состоянии (менее 0,1 Ом)
- Высокая нагрузочная способность по току (десятки ампер)
- Простота управления напряжением затвора
- Отсутствие эффекта вторичного пробоя
- Высокая скорость переключения
Какие ключевые преимущества дает использование полевого транзистора в стабилизаторе напряжения. Во-первых, низкое сопротивление канала в открытом состоянии позволяет минимизировать падение напряжения на регулирующем элементе. Это повышает КПД стабилизатора и снижает тепловыделение. Во-вторых, высокая нагрузочная способность по току дает возможность создавать мощные стабилизаторы без параллельного включения транзисторов.
Особенности схемы стабилизатора на полевом транзисторе IRLR2905
Рассмотрим особенности схемы стабилизатора напряжения на мощном полевом транзисторе IRLR2905:
- Использование транзистора IRLR2905 с очень низким сопротивлением канала 0,027 Ом
- Применение микросхемы КР142ЕН19 для управления полевым транзистором
- Выходной ток до 30 А при напряжении 13 В
- Возможность регулировки выходного напряжения
- Наличие защитного диода для улучшения характеристик
Каковы ключевые особенности данной схемы стабилизатора. Применение сверхмощного полевого транзистора IRLR2905 позволяет получить выходной ток до 30 А при минимальном падении напряжения. Использование специализированной микросхемы КР142ЕН19 обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения. Защитный диод VD2 улучшает динамические характеристики стабилизатора.
Выбор компонентов для стабилизатора напряжения на полевом транзисторе
При разработке стабилизатора напряжения на полевом транзисторе важно правильно выбрать основные компоненты схемы:
- Полевой транзистор:
- Максимальный ток стока не менее требуемого выходного тока
- Допустимое напряжение сток-исток с запасом 20-30%
- Минимальное сопротивление канала в открытом состоянии
- Микросхема управления:
- Совместимость с выбранным полевым транзистором
- Требуемый диапазон входных и выходных напряжений
- Точность стабилизации выходного напряжения
- Конденсаторы:
- Входные и выходные фильтрующие конденсаторы достаточной емкости
- Высокочастотные керамические конденсаторы для подавления помех
- Резисторы делителя обратной связи:
- Точный подбор для установки требуемого выходного напряжения
- Использование прецизионных резисторов для повышения стабильности
Как правильно выбрать компоненты для стабилизатора напряжения на полевом транзисторе. Во-первых, полевой транзистор должен обеспечивать требуемый выходной ток с запасом 20-30%. Во-вторых, микросхема управления должна быть совместима с выбранным транзистором и обеспечивать нужную точность стабилизации. В-третьих, важно использовать качественные конденсаторы достаточной емкости для фильтрации помех.
Настройка и проверка работоспособности стабилизатора напряжения
После сборки стабилизатора напряжения на полевом транзисторе необходимо выполнить его настройку и проверку:
- Установка выходного напряжения:
- Подключить нагрузку, соответствующую 10-20% от максимальной
- Подать входное напряжение
- Отрегулировать подстроечный резистор для получения требуемого выходного напряжения
- Проверка стабильности выходного напряжения:
- Измерить выходное напряжение при минимальной и максимальной нагрузке
- Убедиться, что отклонение не превышает допустимых пределов
- Контроль отсутствия самовозбуждения:
- Проверить осциллографом форму выходного напряжения
- Убедиться в отсутствии высокочастотных колебаний
- Тепловой режим:
- Проверить нагрев полевого транзистора при максимальной нагрузке
- При необходимости улучшить теплоотвод
Как правильно настроить и проверить работоспособность стабилизатора напряжения на полевом транзисторе. Сначала нужно точно установить требуемое выходное напряжение с помощью подстроечного резистора. Затем следует проверить стабильность напряжения при изменении нагрузки. Важно убедиться в отсутствии самовозбуждения с помощью осциллографа. Наконец, необходимо проконтролировать тепловой режим работы полевого транзистора.
Применение стабилизаторов напряжения на полевых транзисторах
Стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах находят широкое применение в различных областях электроники:
- Источники питания для аудиоаппаратуры высокого класса
- Лабораторные блоки питания с регулируемым выходным напряжением
- Системы электропитания промышленного оборудования
- Зарядные устройства для аккумуляторных батарей большой емкости
- Стабилизаторы напряжения в автомобильной электронике
- Источники питания для светодиодных осветительных систем
Где наиболее эффективно применяются стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах. Они особенно хорошо подходят для создания мощных источников питания с низким уровнем пульсаций, что критично для качественной аудиоаппаратуры. В промышленных системах электропитания такие стабилизаторы обеспечивают высокую надежность и КПД. Для зарядных устройств важна возможность точной регулировки выходного напряжения и тока, что легко реализуется на полевых транзисторах.
Перспективы развития стабилизаторов напряжения на полевых транзисторах
Технологии стабилизаторов напряжения на полевых транзисторах продолжают развиваться. Основные направления совершенствования:
- Применение новых типов полевых транзисторов (SiC, GaN) с улучшенными характеристиками
- Использование цифровых методов управления для повышения точности стабилизации
- Интеграция защитных функций (от перегрузки, короткого замыкания, перегрева)
- Повышение рабочих частот для уменьшения габаритов фильтрующих элементов
- Разработка интеллектуальных алгоритмов управления для оптимизации энергопотребления
Какие перспективы развития имеют стабилизаторы напряжения на полевых транзисторах. Применение транзисторов на основе карбида кремния и нитрида галлия позволит существенно повысить эффективность и уменьшить габариты стабилизаторов. Внедрение цифровых методов управления обеспечит прецизионную стабилизацию напряжения. Интеграция защитных функций повысит надежность и безопасность устройств. Повышение рабочих частот даст возможность миниатюризации силовой части стабилизаторов.
|
1.
Обусловлен данный недостаток тем, что управляющее напряжение на затвор поступает из цепи стока, поэтому при меньшем значении падения напряжения на нем, транзистор открываться не будет, ведь на затворе открытого транзистора должно быть положительное напряжение относительно истока.
е. может быть на несколько вольт больше, чем среднее или минимальное. Поэтому стабилизатор оказывается работоспособным при меньшем среднем напряжении сток-исток.
Диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока.
5) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Плату припаивают к выводам транзистора и приклеивают к упомянутой медной пластине клеем. В качестве такой пластины можно использовать, например, корпус с фланцем от испорченного мощного биполярного транзистора, скажем, КТ827, применив при этом навесной монтаж. 
— Радио, 2001, №5, с. 45.Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе 13В (IRLR2905)
При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор,
Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис. 3.28.0. Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение около 13 В (эффективное значение) поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр. На конденсаторах фильтра оно равно 16 В. Это напряжение поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор.
Часть выходного напряжения через делитель R2, R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т.е. частично закрывая его, и, таким образом, устройство входит в режим стабилизации. Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту (рис. 3.28.6). В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе.
При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроенным резистором.
В стабилизаторе в качестве регулирующего элемента применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме.
Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечивает ток до 30 А при температуре корпуса до 100°С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5…3 В. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.
Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (импортный аналог TL431). Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — MJ1T, С2-33, диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока. Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод.
Налаживание сводится к установке требуемого значения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов.
Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам CI, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.
Печатная плата устройства приведена на рис. 3.29. Эта плата рассчитана на установку малогабаритных деталей в корпусах для поверхностного монтажа, в том числе и микросхема КР142ЕН19 требует замены на импортный аналог в корпусе SO-8.
В случае, если полевой транзистор найти не удалось, стабилизатор можно выполнить по другой схеме (рис. 3.30), на мощных биполярных транзисторах, с использованием той же микросхемы. Правда, максимальный ток нагрузки у этого варианта стабилизатора не более 3…4 А. Для повышения коэффициента стабилизации применен стабилизатор тока на полевом транзисторе, в качестве регулирующего элемента применен мощный составной транзистор.
Трансформатор должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение не менее 15 В при максимальном токе нагрузки.
Патент США на схему регулятора напряжения с полевым транзистором и биполярными транзисторами. Патент (Патент № 4,012,684, выдан 15 марта 1977 г.)
Настоящее изобретение относится к схемам регулятора и, в частности, к схемам регулятора напряжения.
Одна из форм регулятора предшествующего уровня техники содержит резистор и диод, соединенные последовательно через источник рабочего напряжения, что обеспечивает три возможных режима регулирования. Например, диод может быть поляризован по отношению к приложенному напряжению, чтобы проводить ток в прямом направлении, тем самым обеспечивая выходное напряжение, обычно составляющее доли вольта на диоде. Однако регулирование такого диода с прямым смещением относительно плохое, поскольку оно зависит не только от температуры, но также пропорционально логарифму тока диода. Два других режима работы достигаются изменением направления приложенного напряжения, так что диод работает в области обратного пробоя своих характеристических кривых.
В зависимости от конструкции диода, его обратного напряжения пробоя и т. д. может иметь место работа в режиме Зенера или в лавинном режиме, или в обоих режимах. При работе в режиме стабилитрона пробой диода происходит постепенно, что приводит к плохой стабилизации. Очень резкий пробой происходит в лавинном режиме, но сопровождается относительно высокими электрическими шумами. Шум, который в основном является результатом образования небольших разрядов с высокой плотностью тока в переходе, известных как микроплазма, характеризуется неустойчивыми импульсами тока с быстрым нарастанием постоянной амплитуды, которая практически не зависит от напряжения пробоя.
Известно, что многие недостатки стабилизаторов на диодах или эталонных цепей могут быть устранены с помощью обычных методов каскадирования для улучшения регулирования и фильтрации для устранения шума. Более прямой подход — заменить диод с пробойным переходом на полевой транзистор с прямым смещением, «связанный с диодом». Под «подключенным диодом» подразумевается, что затвор и сток соединены вместе.
Этот подход решает вышеупомянутую проблему шума, но до сих пор имел недостаток, заключающийся в относительно высоком динамическом выходном сопротивлении из-за относительно низкой крутизны, которая обычно характерна для полевых транзисторов. Хотя известно, что поперечные проводники полевого транзистора могут быть увеличены за счет увеличения отношения ширины канала к длине (W/L), этот подход является дорогостоящим с точки зрения площади полупроводникового кристалла.
Настоящее изобретение относится непосредственно к схеме регулятора напряжения, в которой используется по меньшей мере один полевой транзистор для управления выходным напряжением и который включает в себя биполярный транзистор для умножения динамической выходной проводимости для улучшения регулирования как источника, так и нагрузки. Выходное напряжение делают независимым от смещенного в прямом направлении напряжения перехода база-эмиттер биполярного транзистора путем выбора параметров транзисторов таким образом, чтобы выполнялось неравенство, определяющее работу в области насыщения стоковой характеристики полевого транзистора.
РИС. 1 представляет собой принципиальную схему схемы регулятора напряжения согласно изобретению;
РИС. 2 и 3 представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие модификации схемы на фиг. 1; и
РИС. 4 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую модификацию схемы, показанной на фиг. 2.
На фиг. 1 транзистор 10 представляет собой полевой транзистор (FET) с режимом улучшения P-канала, а транзистор 20 представляет собой биполярный транзистор NPN. Первая выходная клемма 1 подключена к истоку и коллектору транзисторов 10 и 20 соответственно, а вторая выходная клемма 2 подключена к затвору и эмиттеру транзисторов 10 и 20 соответственно. Сток транзистора 10 подключен к базе транзистора 20, а источник тока 3 и нагрузка 4 подключены через выходные клеммы 1 и 2.
Источником тока может быть, например, источник напряжения, включенный последовательно с импедансом, или он может иметь более сложную конструкцию для обеспечения относительно постоянного тока.
Однако не обязательно, чтобы ток был постоянным, поскольку схема регулятора обеспечивает регулировку изменений характеристик как источника 3, так и нагрузки 4. Нагрузкой 4 может быть любое подходящее устройство для использования, и нет необходимости обеспечивать проводящий путь постоянного тока. между выходными клеммами 1 и 2.
Параметры транзисторов 10 и 20 должны быть выбраны таким образом, чтобы полевой транзистор 10 работал в области насыщения, а не в триодной области его характеристик стока. Значение этого требования и то, как его можно выполнить, легче всего понять, кратко рассмотрев разницу в характеристиках полевого транзистора в области триода и области насыщения.
Когда к полевому транзистору приложено постоянное напряжение затвор-исток, V gs , превышающее пороговое напряжение, V th , ток стока сначала будет увеличиваться линейно по мере увеличения напряжения сток-исток. Vds увеличивается от нуля. Эта линейная область называется «триодной» областью из-за ее сходства с характеристиками триодной электронной лампы.
В этом состоянии полевой транзистор можно рассматривать как «резистор, зависящий от напряжения», поскольку наклон кривой зависимости тока стока от напряжения стока определяется напряжением затвора. Примечательно, что проводимость сток-исток, gds, в этой области относительно высока, а крутизна, gm, относительно низка.
Однако происходит переход, при котором эти отношения меняются местами по мере дальнейшего увеличения напряжения на стоке, пока в конце концов полевой транзистор не войдет в область насыщения, характеризующуюся очень низким gds и относительно высоким gm. В этой области полевой транзистор ведет себя как «источник тока», то есть его ток стока больше не зависит от его напряжения сток-исток. Работа полевого транзистора 10 в области насыщения достигается выполнением неравенства:
Vds > Vgs — Vth (1)
Неравенство 1 может быть удовлетворено в соответствии с изобретением путем выбора порогового напряжения V th полевого транзистора 10 и номинального значения падения напряжения базового эмиттера со смещением в прямом направлении.
Vbe транзистора 20 для удовлетворения следующего неравенства:
Vth > Vbe (2)
На этом фоне значимость неравенства 2 для общей работы схемы на фиг. 1 теперь поясняется двумя примерами, в одном из которых предполагается, что оно выполнено, а в другом Vbe > Vth.
Предположим, что неравенство 2 выполнено и что источник тока 3 был отключен в течение некоторого периода времени, так что выходное напряжение на выходных клеммах 1 и 2 равно нулю. Нагрузка 4, как упоминалось ранее, может быть блокирующим элементом постоянного тока, таким как конденсатор, но для целей данного обсуждения предполагается, что он содержит элемент, проводящий постоянный ток, такой как резистор. При включении источника тока 3 выходное напряжение начнет увеличиваться. Однако поскольку полевой транзистор 10 является устройством расширенного режима, ток не будет протекать по его пути исток-сток к базе транзистора 20 до тех пор, пока выходное напряжение не достигнет Vth. Таким образом, транзисторы 10 и 20 первоначально остаются непроводящими, не оказывая регулирующего действия.
Кроме того, в этом начальном состоянии включения V be транзистора 20 первоначально будет равно нулю.
Когда выходные напряжения достигают Vth, происходит несколько событий. Во-первых, канал исток-сток полевого транзистора 10 становится проводящим, тем самым подавая ток I b на базу транзистора 20. Этот ток, который связан с крутизной полевого транзистора 10, умножается на ток прямой передачи усиление, конфигурация с общим эмиттером, транзистора 20 (далее hfe или бета), то есть I b h Fe20 протекает как ток коллектора через транзистор 20. Поскольку, как предполагается, V .sub. be меньше, чем Vth, неравенство 1 выполняется, так что полевой транзистор 10 работает в области насыщения, где его крутизна относительно высока и где его ток стока не зависит от напряжения базы-эмиттера, Vbe, транзистора. 20.
Неравенство 1 выполняется, поскольку напряжение коллектор-эмиттер, Vce транзистора 20, равно сумме напряжений сток-исток, Vds, полевого транзистора 10 и V .быть. Так как V gs равно V ce , то V ds , следовательно , равно V gs -V be и поскольку V th был выбран больше, чем V be отсюда следует, что V ds > V gs — V th , что является условием насыщения.
Таким образом, крутизна полевого транзистора 10 умножается на коэффициент усиления по току транзистора 20, так что транзистор 20 обеспечивает путь тока между выводами 1 и 2 с высокой проводимостью, тем самым предотвращая дальнейшее увеличение выходного напряжения. После этого проводимость изменяется в ответ на изменения питания и нагрузки, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. Другими словами, полевой транзистор 10 обеспечивает цепь обратной связи между коллектором и базой транзистора 20, которая регулирует выходное напряжение (V gs в этом примере) на уровне, немного превышающем V th . Динамическая выходная проводимость — это не просто крутизна полевого транзистора 10, она примерно больше бета плюс в один раз.
Важно отметить, что выходное напряжение не зависит, при данном допущении, от изменений Vbe, поскольку полевой транзистор 10 находится в состоянии насыщения (ток стока полевого транзистора в состоянии насыщения, как объяснялось ранее, составляет существенно не зависит от его напряжения сток-исток).
Однако иная ситуация получается, если неравенство 2 не выполняется. В этом случае полевой транзистор 10 вынужден работать в области триода, где gds относительно высок, а gm относительно низок. Влияние этого на регулятор фиг. 1, как будет объяснено ниже, состоит в том, что выходное напряжение больше не будет зависеть от V th полевого транзистора 10, а вместо этого будет определяться V be транзистора 20.
Предположим, например, что неравенство 2 не выполняется, то есть номинальное значение V be транзистора 20 больше, чем V th полевого транзистора 10. Когда источник тока 3 включен, выходное напряжение будет увеличиваться от нуля, в конце концов, превысив Vth. Когда это произойдет, полевой транзистор 10 включится в режиме насыщения, подавая первоначально относительно небольшой ток на базу транзистора 20. Это вызывает падение напряжения V be на переходе база-эмиттер транзистора 10, которое увеличивается. как логарифм тока базы. В конце концов V be станет равным V th , который в этой схеме определяет границу между триодом и областями насыщения полевого транзистора 10.
Когда V be приближается к своему номинальному значению (несколько сотен милливольт для кремниевого транзистора), который больше, чем Vth, полевой транзистор 10 принудительно переходит в триодную область.
Когда это происходит, gds (который в идеале равен нулю в области насыщения) увеличивается до большого значения. Эффект от этого практически такой же, как при прямом соединении базы транзистора 20 с его коллектором, т.е. после этого транзистор 20 регулирует напряжение коллектор-эмиттер до его номинального значения Vbe. Таким образом, выходное напряжение в этом случае не зависит от V th полевого транзистора 10 и зависит от V be транзистора 20. Другими словами, схема 10, 20 работает по существу так же, как схема с прямым смещением. полупроводниковый переход — диод, аналогичный регулятору предшествующего уровня техники, рассмотренному во вводной части настоящей заявки. Этой нежелательной ситуации можно избежать, как объяснялось ранее, за счет выбора параметров полевого транзистора 10 и транзистора 20, удовлетворяющих неравенству 2.
9.0003
В модифицированном регуляторе на фиг. 2 исток полевого транзистора 10 соединен с выходной клеммой 1 (и коллектором транзистора 20) посредством порогового проводящего устройства 31, а не прямым соединением, как показано на фиг. 1. Устройство пороговой проводимости содержит полевой транзистор 30, подключенный как «диод» и поляризованный для проведения тока в том же смысле, что и полевой транзистор 10. В частности, полевой транзистор 30 подключен к его истоку к клемме 1, а к его затвору и стоку — к клемме 1. источник FET 10.
Целью этой модификации является обеспечение регулируемого выходного напряжения, равного сумме напряжений затвор-исток полевых транзисторов 10 и 30, которое из-за умножения крутизны, обеспечиваемого транзистором 20, в основном определяется суммой порога напряжения полевых транзисторов 10 и 30 и которое не зависит от Vbe. Транзистор 20, как и прежде, увеличивает динамическую выходную проводимость регулятора. Еще более высокие выходные напряжения могут быть получены путем последовательного соединения дополнительных полевых транзисторов с диодным соединением с полевым транзистором 30.
Однако для последующего объяснения работы схемы для понимания изобретения достаточно рассмотреть влияние только одного дополнительный транзистор, FET 30.
Хотя на фиг. 2, как на фиг. 1 (т.е. неравенство 2), нет никаких требований относительно V th полевого транзистора 30. Причина этого заключается в том, что, в отличие от полевого транзистора 10, напряжение затвор-исток полевого транзистора 30 никогда не может отличаться от напряжения сток-исток. Соответственно, что касается полевого транзистора 30, неравенство 1 всегда выполняется, так что полевой транзистор 30 никогда не может работать в области триода.
Операция, предполагающая выполнение неравенства 2, во многом аналогична описанной ранее для фиг. 1, за исключением того, что регулирование не происходит до тех пор, пока выходное напряжение не достигнет суммы пороговых напряжений полевых транзисторов 10 и 30. В это время оба транзистора включаются, подавая ток на базу транзистора 20, который, в свою очередь, проводит ток между клеммами 1 и 2.
тем самым предотвращая дальнейшее увеличение выходного напряжения. Как и прежде, динамическая выходная проводимость очень низка из-за коэффициента усиления по току транзистора 20, а выходное напряжение не зависит от V be транзистора 20. И наоборот, если неравенство 2 не выполняется, выходное напряжение будет включать составляющие, обусловленные к V th полевого транзистора 30 и V be транзистора 20, но не зависит от V th полевого транзистора 10.
В примерах изобретения, описанных до сих пор, использовались один или несколько полевых транзисторов с P-каналом в расширенном режиме в сочетании с биполярным транзистором NPN. Как показано на фиг. 3, изобретение также может быть реализовано с N-канальными полевыми транзисторами и биполярными PNP-транзисторами путем изменения полярности источника тока 3. Это меняет относительную полярность на клеммах 1 и 2. В остальном принцип работы аналогичен описанному ранее.
Полевой транзистор с диодным подключением, соединяющий исток полевого транзистора 10 с первым выводом, не обязательно должен иметь тот же тип проводимости канала, что и полевой транзистор 10.
Это показано на фиг. 4, где P-канальный полевой транзистор 30 был заменен N-канальным полевым транзистором 32. Полевой транзистор 32 соединен в его затворе и стоке с клеммой 1, а в его истоке — с истоком полевого транзистора 10. Как и в предыдущем примере на фиг. 2, полевой транзистор 32 поляризован по отношению к первой клемме, которая смещена в прямом направлении. Операция, соответственно, аналогична ранее описанной.
анализ схемы — Понимание роли полевого транзистора в этом операционном усилителе + стабилизатор напряжения на стабилитроне
Задавать вопрос
спросил
Изменено 1 год, 4 месяца назад
Просмотрено 94 раза
\$\начало группы\$
Я пытаюсь отремонтировать свой старый проигрыватель аудио компакт-дисков и обнаружил неисправность в этой цепи регулятора напряжения или около нее (она подает напряжение VCC для микросхемы ЦАП):
Я понимаю, как работает стабилитрон + операционный усилитель для создания напряжения, ограниченного стабилитроном, с более высокой допустимой нагрузкой по току, чем может выдержать только стабилитрон.
Чего я вообще не понимаю, так это роли полевого транзистора. Что там происходит? Почему они подают -13 В в цепь, которая генерирует +5 В, и как это работает? Я не знаю, какие детали проверить на наличие неисправностей, не понимая, как это работает.
То, что я наблюдаю, составляет -12,6 В на истоке полевого транзистора, что соответствует фактическому напряжению линии «-13 В» по всей плате, и -5,6 В на стоке (и вывод 2 операционного усилителя ) вместо 0 В. Выход операционного усилителя составляет -0,6 В (прямое падение напряжения стабилитрона?), и я проверил питание +/- 13 В операционного усилителя, а также GND. Также заменил стабилитрон (5,1 В, 5 мА ХЗС5.1НБ), но все обошлось.
Операционный усилитель NJM4565 и полевой транзистор 2sk246.
P.S. Я просмотрел техническое описание полевого транзистора 2SK246, и я читал о применении полевых транзисторов с общим источником, но я не совсем понимаю, что особенного в этой конкретной модели полевого транзистора (почему именно «для преобразователя импеданса схемы») и почему вся схема спроектирована так — я ожидаю, что неинвертирующий вход будет подключен к +VCC через резистор, а не к -VCC через полевой транзистор.
- схема-анализ
- fet
- общий источник
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
JFET представляет собой сток постоянного тока, поэтому ток через D13 стабилен. Он не очень хорошо контролируется, но он стабилен. Это та же идея, что и у (относительно необычных) диодов регулятора тока.
JFET имеет относительно высокий динамический импеданс по сравнению с простым резистором, поэтому на стабилитроне появляется меньше пульсаций и шума на шине -13 В.
Несомненно, они использовали бы только один из диапазонов Idss для Q7, и он должен быть помечен как таковой.
-13 В, потому что JFET требуется некоторое напряжение на нем для поддержания постоянного тока, и потому что у них была эта шина. Анод D13 находится на уровне 0 В со сбалансированным операционным усилителем, поэтому на JFET есть 13 В.
П.С. Судя по симптомам, операционный усилитель сдох.
