שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

כידוע, השימוש בטרנזיסטורי אפקט שדה בעלי הספק גבוה במקום טרנזיסטורים דו-קוטביים בממירי מתח פולסים מספק מספר יתרונות. אתה יכול לקרוא על כך בספרות מתמחה, עם זאת, ראשית, הוא כמעט בלתי נגיש לקורא הממוצע, ושנית, הנושאים של שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה חזקים מוצגים בו, ככלל, בצורה כללית, ללא התייחסות למעגלים ספציפיים, תיאור מפורט של הפעולה אין ממירים. מחבר מאמר זה מציג את התכונות של שימוש בטרנזיסטורי אפקט שדה במכשירים כאלה.

טרנזיסטורי אפקט שדה של מבנה MIS עם ערוץ n מושרה נמצאים בשימוש נרחב ביותר בממירי מתח דופק. במתח שער אפס (ביחס למקור), הטרנזיסטור סגור ונפתח במתח חיובי עם סף מוגדר למדי.

באיור. איור 1 מציג את התלות הנמדדת בניסוי של זרם הניקוז במתח השער-מקור של הטרנזיסטור IRF630. מרווח מתח הכניסה מהמצב סגור לחלוטין למצב הרווי אינו עולה על 0,5 וולט, מה שאומר שהטרנזיסטור הוא מיתוג טיפוסי.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

מכיוון שאין הצטברות של נושאי מטען בערוץ, אין זמן לספיגתם. משך העלייה והירידה של פעימות זרם הניקוז עם אות הבקרה המתאים הוא 20...30 לא בזרם הפעלה מלא המגיע ל-9 A. מתח ההפעלה המקסימלי של הניקוז-מקור Usi max = 200 V, ה-POWER P pac המקסימלי המופץ מקסימום = 75 וואט.

התנגדות הכניסה של טרנזיסטורי MIS היא קיבולית בלבד, אך אין זה אומר שכאשר מופעל פולס בקרה על השער, הוא יתנהג כמו קבל רגיל. במעגל המקביל של טרנזיסטור מבחינים בשלושה קיבולים עיקריים: קיבול כניסה - בין השער למקור; המעבר Sce הוא בין הניקוז לשער, הפלט Sse הוא בין הניקוז למקור.

קיבול Sayi נטען כמו קבל רגיל רק עד למתח הסף ipor.ברגע שהטרנזיסטור נפתח מתרחש משוב מתח שלילי דרך הקיבול Cs3. קטע אופקי מופיע על עקומת הטעינה של קיבול הקלט. משך הזמן שלו, בהתאם לזרם הטעינה, נע בין שברים לכמה מיקרו-שניות, אך הוא ממלא תפקיד חשוב ביצירת דופק זרם הניקוז.

כדי ללמוד את המאפיינים של עקומת הטעינה, הורכבה יחידה, שהתרשים שלה מוצג באיור. 2 (ללא נגד R3). היחידה מופעלת על ידי שני מקורות Upit1 ו-Upit2, שכן המתח בניקוז מגיע למאות וולט.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

דיאגרמות מתח בנקודות אופייניות של צומת מוצגות בקנה מידה שרירותי באיור. 3.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

עד לרגע זה, המתח החיובי בכניסה שומר על טרנזיסטור VT1 פתוח. משך העלייה והירידה של הפולסים המפעילים (יחד עם זמן העלייה של מגבר האוסילוסקופ) לא עלה על 20 ns, כך שהם לא משתקפים בתרשים. בקטע t1...t2, כאשר הטרנזיסטור VT1 כבר סגור, גם VT2 עדיין סגור והמתח בשער שלו גדל אקספוננציאלית עם קבוע הזמן R2Czi. על המסך, הקטע הראשוני הזה נראה כמו קטע קו ישר.

טרנזיסטור VT2 נפתח בזמן t2, כלומר באיחור מסוים. בואו נסמן את זה כ-tset1 = t2 - t1. מרגע t2, משוב שלילי מתחיל לפעול בין הניקוז לשער דרך הקיבול CC2 (אפקט מילר). מתח השער מפסיק לעלות, וגרף b בסעיף t3...t2 מופיע כקו אופקי על המסך. אבל המתח בנקודה b מרגע tXNUMX מתחיל לרדת עקב עלייה בזרם הניקוז.

ברגע t3, טרנזיסטור VT2 נפתח לחלוטין, המתח בניקוז שלו כמעט מגיע לאפס ונשאר קבוע, המשוב השלילי דרך Sse כבוי (זרם המשוב הוא אפס). מתח השער שוב מתחיל לעלות באופן אקספוננציאלי ל-Up1.

ברגע t4, טרנזיסטור VT1 נפתח והקיבול S2 מתחיל להתרוקן. קבוע הזמן לפריקתו קטן בהרבה מהטעינה שלו, כך שהמתח בשער של הטרנזיסטור VT5 יורד מהר מאוד, ועד שהוא מגיע לערך Unop (מומנט t2), הטרנזיסטור VTXNUMX נשאר פתוח.

ברגע t5 הוא מתחיל להיסגר, המתח בניקוז שלו מתחיל לעלות ומשוב שלילי נכנס לתוקף שוב. שלב מופיע בגרף ב, אך מכיוון שהסגירה מתרחשת מהר מאוד, משך הזמן שלו קצר מאוד. הטרנזיסטור נכבה לפני שהמתח בשער שלו יורד לאפס. מרווח הזמן מ-U עד t5 מייצג את זמן השהיית כיבוי tset2 = t5 -t4.

אחד התנאים החשובים ביותר לפעולה אמינה של ממירי מתח דופק הוא היווצרות של מצב מיתוג בטוח עבור טרנזיסטורים בעלי הספק גבוה. כאשר הטרנזיסטור נפתח, זרם הניקוז עולה מאפס למקסימום, והמתח על פניו יורד ממקסימום לכמעט אפס. כאשר הטרנזיסטור נכבה, התהליך ההפוך מתרחש. יש צורך כי הן זרם ומתח, והמוצר שלהם לאורך כל המסלול של נקודת ההפעלה לא יעלה על הערכים המותרים. יש לבטל או למזער עליות זרם ומתח במצבי חולף.

מטרות אלו מושגות על ידי האטה בכוח של תהליכי המיתוג של טרנזיסטורים. יחד עם זאת, העלייה והירידה של הדופק חייבות להיות קצרות ככל האפשר על מנת להפחית את ייצור החום בטרנזיסטור, כלומר, יש למצוא פשרה. ניסויים מראים שקל יותר לפתור את הבעיה עם טרנזיסטורי אפקט שדה מאשר עם דו-קוטביים.

משך עליית דופק זרם הניקוז שווה למשך הקטע האופקי t2...t3, אשר, בתורו, פרופורציונלי להתנגדות של הנגד R2 (ראה איור 2). התלות של משך הזמן הקדמי tf בהתנגדות של הנגד R2 מוצגת באיור. 4. לכן, על ידי בחירת נגד זה, אתה יכול להגדיר בקלות את קצב העלייה הרצוי של זרם הניקוז.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

הפעלת טרנזיסטור אפקט שדה לפי התרשים באיור. ל-2 יש תכונה מעניינת אחת שעוזרת לפתור את הבעיה. קצב העלייה של זרם הניקוז בשלב הראשוני של הדופק מופחת באופן ניכר, וכתוצאה מכך היעדר מוחלט של חריגה בקדמת דופק זרם הניקוז (ניתן לשפוט את צורת דופק זרם הניקוז לפי הצורה של דופק המתח בנקודה ג) זמן הפתיחה של טרנזיסטור בעל אפקט שדה חזק זהה בערך לזה של דו קוטבי המופעל בהתאם לתכנית המתאימה, וזמן הסגירה קטן פי עשרה.

אז, עבור הטרנזיסטור IRF630 ב-Upit1 = 15 V ו-R2 = 560 אוהם טופן = 0,5 מיקרומטר שניות, tclose = 0,06 מיקרון. עם SPEED HIGH סגירה כזו, לדעיכה של דופק המתח בניקוז יש חריגה שווה ל-7,5 V ב-Upit = 20 V. משרעת הפולס שווה גם היא ל-20 V, מה שאומר שהחריגה שווה ל-27,5% מ- המשרעת שלו.

יש הרואים שהנחשול הוא תוצאה של מעבר ישיר של אות הכניסה דרך הקיבול Sse. אני מאמין שהעוצמה של אות הכניסה נמוכה מדי בשביל זה, אם כי, כמובן, ישנם תנאים לשידור. אני חושב שהסיבה הסבירה יותר היא התגובה של מעגל הכוח הטרנזיסטור לירידה מהירה בזרם הניקוז.

בכל מקרה, עלינו להילחם בתופעה הזו. הדרך הקלה ביותר היא לצמצם את החריגות על ידי הגדלת זמן הפריקה של קיבול הכניסה של הטרנזיסטור VT2 (ראה איור 2). לשם כך, הנגד R1 נכלל במעגל הפולט של הטרנזיסטור VT3. ב-R3 = 56 Ohm, משרעת הנחשול ירדה ל-1,75 V או 9%, וב-R3 = 75 Ohm - ל-1 V או 5% ממשרעת הפולס. . עם הנגד R3, זמן עליית הדופק גדל מעט - בכ-0,1 μs.

פולסים לא מעוותים לחלוטין מתקבלים אם מעגל של קבל מחובר בסדרה עם קיבולת של 0,47...1 μF ונגד עם התנגדות של 1...2 אוהם מחובר למסוף העליון של התנגדות העומס Rн (ה הקצה השני של המעגל הוא לחוט המשותף). מעגל זה צריך להיות ממוקם קרוב ככל האפשר למסופים של טרנזיסטור VT2.

בממירי push-pull, בנוסף לאלו המפורטים, מופיעה בעיה נוספת - באמצעות זרם. הסיבה להופעתה במכשירים המבוססים על טרנזיסטורים דו-קוטביים היא זמן הספיגה הסופי של עודפי נושאי מיעוט בבסיס הטרנזיסטורים, ולכן יש צורך לעכב באופן מלאכותי את פתיחת הטרנזיסטורים. בטרנזיסטורי אפקט שדה, תחת בתנאים אלה, העיכוב בהפעלה וכיבוי מתרחש באופן אוטומטי ומשך העיכובים יציב.

למרות העובדה שאין הצטברות מטען בטרנזיסטורים עם אפקט שדה, דרך זרם יכול להופיע רק כאשר tset2 > tset1. אם תוודא שהטרנזיסטור בזרוע אחת של הממיר ייסגר לפני שהסגור בזרוע השנייה נפתח, זרם זה לא יתרחש. במילים אחרות, חייבת להיות הפסקה בין סגירת טרנזיסטור אחד לפתיחתו של השני.

כוח קטן יחסית נדרש כדי להפעיל טרנזיסטור אפקט שדה. ניתן לספק פולסי בקרה ישירות מהיציאות של שבבים לוגיים ללא הגברה מוקדמת של זרם. הספק המוצא של הממיר עצמו יכול להגיע לכמה מאות וואט. כדי לשלוט בטרנזיסטורי אפקט שדה רבי עוצמה, התעשייה מייצרת מיקרו-מעגלים מיוחדים המאפשרים זרם מוצא של עד 100 mA או יותר. אבל אלה הם מיקרו-מעגלים אוניברסליים, שנועדו לשלוט בטרנזיסטורים עם Cv = 3000...4000 pF ולתדרי המרה של מאות קילו-הרץ.

שבר של המעגל להפעלת טרנזיסטורים הנשלטים על ידי מיקרו-מעגלים דיגיטליים מוצג באיור. 5 קיבול הקלט של הטרנזיסטורים VT1 ו-VT2 נטען דרך נגדים R1 ו-R2, ופרוק דרך דיודות VD1, VD2, בהתאמה, מה שמקביל להפעלה לפי המעגל באיור. 2.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

באיור. איור 6 מציג את פעימות זרם הניקוז של טרנזיסטורים VT1 ו-VT2 בסקאלות זמן שונות. האות על מסך האוסילוסקופ נראה כמו קו ישר עם שיניים צרות (איור 6, א). שיניים הן הפסקות קצרות בין פעימות זרם הניקוז. צורת ההפסקה בקנה מידה גדול של זמן מוצגת באיור. 6, ב. ניתן לראות את האות על המסך של אוסילוסקופ דו-ערוצים במצב "סכום" עם היפוך באחד הערוצים.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

עם זאת, התרשים באיור. 5 אינו אופייני לבניית ספקי כוח מיתוג חזקים. לרוב הם משתמשים בממירי מתח חצי גשר, שבהם יש לבודד את מעגלי הבקרה של טרנזיסטורים חזקים זה מזה באמצעות זרם ישר. המעגל של ממיר חצי גשר (בצורה פשוטה - ללא כמה רכיבי עזר) מוצג באיור. 7. התקן לפי התרשים באיור. 5 משמש כאן כמחולל דופק בקרה ומקור כוח נוסף.

(לחץ להגדלה)

ממיר זה פועל במהירות של 25 קילו-הרץ; הספק פלט - 200 וואט. המתנד הראשי המבוסס על אלמנטים לוגיים DD1.1, DD1.2 של המיקרו-מעגל CD4011BCN פועל ביציבות רבה. עם מיקרו-מעגל אחר, התדר עשוי להיות שונה מזה שצוין, ואז יהיה צורך לבחור נגדים R2 (ואולי R3). לא רצוי להשתמש במיקרו-מעגל K561LA7, מכיוון שמתח האספקה של המתנד הראשי הוא 15 וולט, כלומר, המקסימום המותר עבור מיקרו-מעגל זה.

לטרנזיסטורי IRFD010 יש קיבול קלט קטן, וזו הסיבה שההפסקות בין פולסים אינן עולות על 0,5 מיקרון. ניתן להגדיל את משך ההפסקות על ידי חיבור קבלים C5 ו-C6 (מוצגים בקווים מקווקוים) בקיבולת של 100 pF או יותר. ניתן להשתמש בהם כדי לאזן הפסקות. אם ההפסקות הן סימטריות, ניתן להרחיב אותן בקלות רבה יותר על ידי חיבור קבל בין השערים של הטרנזיסטורים VT1 ו-VT2. במקרה זה, משך העלייה והירידה של הפולסים גדל מעט.

הסימטריה של הפולסים עצמם מושגת על ידי בחירת הנגד R2. עבור הממיר המתואר, משך ההפסקה בבסיס הפולסים הוא 0,1 מיקרומטרים ובערך 0,45 מיקרומטרים בין השיאים שלהם.

פולסים המגיעים מפיתולים III ו-IV של שנאי T1 פותחים טרנזיסטורים רבי עוצמה VT3 ו-VT4. חיבור זה של טרנזיסטורים שווה ערך לזה שמוצג בתרשים באיור. 2 עם נגד R3 צורת הפולסים על הפיתול הראשוני של שנאי T2 בקנה מידה שרירותי מודגם באיור. 8.

שליטה בטרנזיסטורי אפקט שדה בממירי פולסים

הנגד R6 ממלא תפקיד חשוב במכשיר. זה מבטל נחשול בחזית הדופק ומדכא תופעות תהודה. נוח להסיר ממנו אות כדי לצפות ולשלוט בפרמטרים של פולסים והפסקות ביניהם. ההתנגדות שלו צריכה להיות המינימום ההכרחי להשגת מטרות אלו.

מחבר: M. Dorofeev, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

דיבור נמצא בקורטקס המוטורי 27.12.2019

אנחנו יודעים שהמוח מחולק לאזורים שכל אחד מתמחה בתפקוד שלו: למשל, ההיפוקמפוס הוא מרכז הזיכרון וההתמצאות במקום, קליפת המוח החזותית מעבדת אותות מהעיניים וכו'. לאחרונה אנחנו שומעים מדי פעם ואז שהאזורים המיוחדים ביותר של המוח - לפחות חלקם - עשויים בהחלט לקחת על עצמם עבודה מיותרת, ואותו קליפת מוח חזותית עשויה בהחלט להתחיל "לראות" צלילים.

חוקרים בסטנפורד הראו דוגמה מעניינת למדי כיצד אנו יכולים להיות מופתעים מאזור כלשהו בקליפת המוח שאנו רגילים לשייך לתפקוד מסוים. בין הפיתולים של קליפת המוח יש את מה שנקרא ה-gyrus המרכזי הקדמי, השולט בתנועות, ואזורים שונים בתוך gyrus זה מתמחים בתנועה של חלק מסוים בגוף. בתחילה, סרגיי סטביסקי ועמיתיו עבדו עם אנשים משותקים שבאמצעות אלקטרודות שהושתלו במוח, תיעדו את פעילות הנוירונים באזורים המוטוריים של המוח על מנת לשפר את הביצועים של ממשקי מוח-מחשב המתרגמים אותות מוח לתנועה. של סמנים על המסך או לתוך תנועות של ידיים ורגליים מלאכותיות.

ישנו מרכז עצבי בגירוס המרכזי הקדמי השולט על היד והאמה, וגם אלקטרודות הושתלו בו. וכך התעניינו החוקרים בשלב מסוים האם המרכז הזה מעורב בפעילות אחרת כלשהי, בנוסף לשליטה בידיים. על פי כמה נתונים שהתקבלו מניסויים קודמים, המרכז ה"ידני" פעל כאשר אדם אמר משהו. ועכשיו, כשאנשים עם אלקטרודות התבקשו לבטא כמה מילים או רק צלילי דיבור, הופעלו הנוירונים של המרכז ה"ידני". יתרה מכך, הפעילות שלהם הייתה שונה בהתאם למה בדיוק אמר האדם, כך שעבודת המרכז הזה תוכל לקבוע בסבירות מסוימת מה נאמר: עבור אדם אחד, ניתן היה לנחש את המילה מאותות עצביים ב-85% מהמקרים, עבור אחר - ב-55%.

למרות שמדענים מוחיים חשדו שאזורים שאינם דיבורים במוח קשורים בעבר לדיבור, כעת הם הצליחו להראות זאת עם כל העדויות. מדוע הדיבור מהדהד באזור השולט ביד ובכתף עדיין לא לגמרי ברור. ברור שאין צורך בדיבור - ידוע ממקרים רפואיים שאדם עשוי בהחלט לדבר גם כאשר המרכז ה"ידני" של הגירוס המרכזי הקדמי פגום ואינו פועל כלל. אולי הוא משתתף בכמה היבטים מאוד מיוחדים של הדיבור; אולי הוא מתחיל להשתתף בדיבור רק בנסיבות מיוחדות - אחרי הכל, עכשיו הוקמו ניסויים עם חולים משותקים שאיבדו את ניידותם לאחר פציעה בגב. כך או אחרת, התוצאות החדשות מוכיחות שוב שהרעיון של ההתמחות של אזורי המוח מותנה במידה מסוימת.

עוד חדשות מעניינות:

▪ פוליפנולים ביין עוזרים לשמור על בריאות השיניים והחניכיים

▪ בוסט חשמלי היברידי

▪ גלאי מיאון ביתי

▪ עדיף ליפול על הצד

▪ סורקים קומפקטיים של Brother ADS-1100W ו-ADS-1600W

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור טלפוניה באתר. מבחר מאמרים

▪ מאמר אוטופיה. ביטוי עממי

▪ מאמר איזו מדינה בראשות מונרך, הנבחר כל חמש שנים? תשובה מפורטת

▪ מאמר ציילון קינמון. אגדות, טיפוח, שיטות יישום