При относительной длительности Более 33% максимум напряжения на затворе может составить не Более 10 В, что в оБщем является пределом для переключения мощного МДП приБора. Увеличение источника питания до 20 В позволяет увеличивать максимальную скважность.

Данная топология импульсного трансформатора в схеме 1 также имеет ограничение по максимальной и минимальной длительности передаваемого импульса. Ток первичной оБмотми может неограниченно возрастать из-за магнитного насыщения, особенно в неБоль-ших трансформаторах. С другой стороны, очень короткие импульсы могут вызывать две дополнительные проблемы. Во-первых, трансформатор подоБно индуктивности может ограничивать нарастание тока в течение определенной части интервала включения, что плохо при маленьких длительностях. Во-вторых, ширина импульса должна быть достаточной для обеспечения определенного значения намагничивания тока (1т), т.к. накопленная энергия должна обеспечить выключение МДП прибора.

Исключение проблемы изменения тока 1т от ширины импульса можно решить применением схемы, показанной на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Снижение зависимости тока намагничивания от длительности импульса

Модифицированная схема с дополнительным стабилитроном, включенным последовательно с диодом, показана в табл. 3.3 как схема 2. Стабилитрон приводит к дополнительной величине обратного напряжения на первичной обмотке при выключении QI. Когда этот дополнительный потенциал индуцирует во вторичную обмотку, растет уровень обратного напряжения и возрастает скорость выключения по затвору. Естественно, что проблемы скважности, ширины импульса и частоты те же, что и в схеме 1.

Схема 3 очень напоминает схему 1, за исключением резистора, шунтированного диодом в прямом направлении. Цель данной схемы - увеличить скорость включения МДП транзистора при сравнительно медленном выключении. При этом входная емкость МДП прибора может достаточно быстро заряжаться через диод, а разряжаться через относительно высокое сопротивление. Это обеспечивает уменьшение индуктивного выброса напряжения из-за высокой скорости выключения.

Двуполярный переключатель используется для управления затвором МДП транзистора в схеме 4. Когда QI находится в открытом состоянии, в N2 индуцируется потенциал в 10 В как и в первичной обмотке. На вторичную сторону передается напряжение в соотношении 2:1 (N1 + N2 / N3). При выключении потенциал на N2 меняется на обратный и фиксируется на уровне 10 В благодаря диоду Д1. Теперь N2 индуцирует напряжение в N1, а на вторичную сторону поступают еще 10 В.

Две схемы с оптопарами представлены в табл. 3.3: Схема 5 обеспечивает управление от оптопары при низком импедансе управления. Эта схема, однако, обладает значительной задержкой, что ограничивает частоту переключения. Эти задержки определяются импе-

дансом нагрузки фототранзистора. Если этот импеданс снизить, как это показано в схеме 6, то задержка выключения значительно снижается.

Схемы 7 и 8 примерно подобные варианты схем, которые используются при высоких уровнях управления. Базовой схемой для биполярного управления может служить схема на рис. 3.11.

+15V О

imu:

56 47 =

Puc. 3.11. Двухтактный драйвер.

МДП-транзистор включается при положительном входном импульсе. При этом QI находится во включенном состоянии, обеспечивая необходимый базовый ток Q3; транзистор Q3 охвачен обратной связью, для уменьшения времени рассасывания при выключении. Обе схемы имеют превосходные времена переключения, т.к. между источником питания и затвором обеспечены пути с низким импедансом.

Выключение обеспечивается при спаде входного импульса через дифференциальную цепочку RI и С1, что приводит к включению Q2, который обеспечивает базовый ток Q4, подключая тем самым затвор к земле или отрицательному потенциалу. Продолжительность интервала может регулироваться RC-цепочкой.

Схемы 9+12 представляют применение ТТЛ схем для управления мощными МДП транзисторами. Первая схема 9 имеет очень простую структуру с открытым коллектором, это схема SN74L505 малой мощности с диодами Шотки. Скорость выключения достаточно приемлема, однако скорость включения плохая из-за большой величины резистора RI, которая необходима для защиты выходного транзистора ТТЛ при низком уровне на выходе.

Применение трех интегральных инверторов параллельно (схема 10) уменьшает времена переключения примерно в два-три раза.

Другая ТТЛ схема с открытым коллектором показана как схема 11. Два шестибуферных SN7407 включенные параллельна, внешний резистор и затвор МДП, подключенный к коллектору выходного транзистора (высоковольтный на 30 В). Времена переключения, указанные в таблице, достаточно полно характеризуют эту схему.

Другое применение схемы SN7407, использующее комплиментарные эмиттерные повторители, показано как схема 12. Уменьшение резистора RI увеличиаает скорость включения.

На рис. 3.12 показано применение КМОП схе-мы буферного типа MC14050CL для управления

МДП транзистором MTM12N10.

Vcc = 15V

-0 25V

3,7 Ом

Vgs 1

Рис. 3.12. Управление ПТ от КМОП схемы буферного типа.

Для получения максимального выходного тока и увеличения нагрузочной способности все шесть буферных элементов соединены параллельно.

В этой схеме нет необходимости подключения внешнего резистора (как в ТТЛ с открытым коллектором). На рис. 3.13 показаны кривые переключения прибора, при этом ток затвора \q достигает порядка 350 мА при включении и 900 мА при выключении.

зистор R1 небольшой величины.

Для управления с высокой нагрузочной способностью можно рекомендовать таймеры ММН0026 с пиковым выходным током 1,5 А.

.20V

.5.0V -0

+0.1 A

0.1 A

20V lOV 0

5jDV 0

Puc. 3.13. Диаграмма переключения мощного MOSFET при запуске от КМОП МС буферного типа. (6 элементов параллельно). Когда нет необходимости в быстром переключении, можно использовать только одну микросхему MC14050CL.

Рис. 3.14 иллюстрирует переключение МДП транзистора MTM12N10 при управлении от одной MC14050CL.

Ток затвора Ig достигал при этом 70 мА при включении и 240 мА при выключении. *

Для управления МДП транзисторами можно использовать также оригинальные микросхемы. Одна из таких схем МС1472 с высокой нагрузочной способностью по тцку. применяемая для ламп, принтеров и т.п. Благодаря нагрузочной способности по току в 300 мА времена выключения МДП транзистора невелики. Время включения также незначительно, поскольку ре-

Рие. 3.14. Диаграмма переключения мощного MOSFET при

запуске от КМОП МС буферного типа (1 элемент).

На рис. 3.15 показано применение таймера ММН0026 для управления МДП транзистором MTM12N10.

Для иллюстрации высокой нагрузочной способности микросхемы можно отметить, что между затвором и выходом ММН0026 отсутствует резистор.

Важно помнить, что при управлении в наносекунд ном диапазоне любая индуктивность между драйвером и затвором вносит дополнительную задержку (L/Rg). Поэтому необходимо расстояние между драйвером и электродом затвора максимально укоротить.

Входные (выходные) кривые МДП транзистора MTM12N10 показаны на рис. 3.16 при управлении от таймера.

На рис. 3.16 показано, что пик тока затвора достигает 1,2 А при включении и 1.5 А при выключении. Источник питания 25 В через резистор 3,7 Ом с паразитной индуктивность 90 нГн подключен к прибо-РУ-

Всплеск стокового напряжения может Быть ограничен включением последовательного резистора между кймером и затвором, для увеличения постоянной ремени RgCiss, что соответственно увеличит и время включения.

Другими примерами интегральных схем для управления мощными МДП транзисторами является таймер МС1555, импульсный генератор TL494, а также пере-ферийный драйвер МС75451.

vcc-20v

5 0v mmh0026cl <i

mtm12n10

-0 25v

25uFzk 3.70м h

5.1k сн:

25 fX

vgs 1

vee=o

Рис. 3.15. Запуск Mowfmio MOSFET от таймера типа ММН0026.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

100 ns/div

2.0A l.OA

20V lOV -0 20V lOV 0

HA СТОРОНЕ ВЫСОКОГО ПОТЕНЦИАЛА

В некоторых ситуациях нагрузку необходимо подключать к отрицательному потенциалу. В этом случае ключевой элемент непосредственно подключается к положительному зажиму, как это показано на рис. 3.17.

Как и в случае с р-п-р и п-р-п биполярными транзисторами, Р-канальные и N-канальные МДП транзисторы могут выполнять эти функции.

Дальнейшее обсуждение касается применения Р-ка-нальных приборов (рис. 3.176) и N-канальных (рис. 3.17в) как переключателей на высоком потенциале. На рис. 3.18 показано, что при выключенном Q2, Q1 также требует аналогичного рассмотрения.

Рис 3.16. Диаграмма переключения при запуске от таймера.

, V+

>V+

с V-

о V-

4 V-

Рис.3.17. Высоковольтный ключ а), Р-канальный МОЛ по схеме с общим истоком 6), в - N-канальный МОЛ-истоковый гювторительв).

Рис 3.18. Двухтактный высоковольтный ключ.

Р-КАНАЛЬНЫЕ МОЩНЫЕ МДП ТРАНЗИСТОРЫ

В качестве комплиментара для некоторых N-канальных приборов. Motorola производит Р-канальные мощные МДП транзисторы.