fl
АВТОМАТИКА
1
Двухканальный
стабилизированный диммер
Михаил Милославский
г. Москва
E-mail:
MMiloslavsky@yandex.ru
3.5.
Выходной каскад
Нагрузка коммутируется N-канальными MOSFET транзи-
сторами VT1 и VT2. Особенностью схемы является отсутствие
драйвера, что в соответствии с требованием проекта умень-
шает количество используемых компонентов. Транзисторы
управляются напрямую выходами МК.
Как выяснилось, при напряжении на затворе 5 В и мощ-
ности нагрузки 60 Вт канал транзистора почти полностью
открывается, даже несмотря на достаточно высокое сопро-
тивление резистора в цепи затвора. Это происходит благо-
даря тому, что ток нагрузки (около 0,25 А) составляет вели-
чину примерно в 20 раз меньшую максимально допустимого
тока стока транзистора. При таких условиях падение напря-
жения на переходе сток-исток транзистора составляет ме-
нее 1 В, что не приводит к заметному на глаз снижению мак-
симальной яркости лампы.
Тока выхода МК оказывается достаточно для перезаряд-
ки емкости затвора благодаря невысокой частоте переклю-
чения (100 Гц). Это примерно на два порядка меньше часто-
ты, на которой работают транзисторы в традиционных пере-
ключательных схемах, например в импульсных источниках
питания.
Отсутствие драйвера может привести к самопроизволь-
ному включению транзистора в случае резкого всплеска на-
пряжения на стоке. Этот эффект, известный под названием
CdV\dt tum-on, вызван наличием емкости между затвором и
стоком транзистора (емкость Миллера). Иногда вернуть тран-
зистор в нормальный режим работы удается лишь после
отключения схемы от сети на несколько минут (на время ос-
тывания транзистора). Одним из лучших способов предотв-
ратить случайное включение является выбор транзистора,
у которого соотношение Qgd/Qgs1 составляет величину ме-
нее 1,4 [10]. Здесь Qgd - это величина заряда затвор-сток,
Qgs1 - это величина заряда, при котором напряжение на зат-
воре достигает порогового значения (определяется по гра-
фику Total Gate Charge). К сожалению, транзисторы, соот-
ветствующие данному правилу, встречаются крайне редко.
С другой стороны, случаи резких всплесков напряжения на
стоке тоже крайне редки.
При резком спаде напряжения на стоке и отсутствии драй-
вера емкость Миллера не приводит к самопроизвольному
включению транзистора, но на затворе может возникнуть от-
рицательный потенциал, превышающий допустимое напря-
жение затвор-исток [11, раздел 3]. Это может стать причиной
выхода транзистора из строя. Поэтому одним из критериев
при выборе транзистора стало наличие встроенного огра-
ничителя напряжения на затворе. Такое решение позволи-
ло отказаться от дополнительных внешних компонентов. Кро-
ме этого, встроенный ограничитель предохраняет затвор от
воздействия статического электричества, к которому
MOSFET транзисторы как класс приборов имеют высокую
чувствительность.
При напряжении ограничения встроенного в транзистор
ограничителя около 30 В и сопротивлении резистора в цепи
затвора 10 кОм ток через выход МК составит примерно 3 мА,
Продолжение. Начало в №10-11/2008
что в три раза превышает допустимый. Поэтому для повы-
шения надежности схемы между затвором и истоком транзи-
стора можно поставить дополнительный ограничитель с мак-
симальным напряжением ограничения до 10 В. При таком
напряжении ток через внутренние защитные диоды МК бу-
дет находиться на безопасном уровне 1 мА. Впрочем, вряд
ли в бытовой электросети встретятся ситуации, вызывающие
резкий спад напряжения на стоке.
Также для повышения надежности можно поставить вы-
сокоомный резистор (порядка 100 кОм) между затвором и
истоком транзистора. Это предотвратит включение транзис-
тора, когда выходы МК находятся в высокоимпедансном со-
стоянии, например при срабатывании супервизора питания
(BOD) или сторожевого таймера (WDT). Поскольку такие си-
туации кратковременны и маловероятны, резисторы затвор-
исток на схеме не показаны.
3.5.1.
Транзисторы
Для того, чтобы транзистор был пригоден для использо-
вания в данном устройстве, он должен обладать следующи-
ми характеристиками:
- ток стока - не менее 6 А, типовое сопротивление канала
- не более 1 Ом;
- напряжение сток-исток - не менее 600 В;
- наличие двустороннего ограничителя напряжения на
затворе;
- максимальное пороговое напряжение затвор-исток -
меньше 5 В;
- график зависимости тока стока от напряжения на затво-
р е - нормирован для напряжения затвора 5 В или меньше. То
же относится к графику зависимости тока стока от напряже-
ния сток-исток.
Кроме этого, в соответствии с требованием к проекту тран-
зистор не должен сильно нагреваться, в идеале - не нагре-
ваться вообще. Величина нагрева Tja характеризуется фор-
мулой:
Tja = Р • Rth = R • I2 • Rth + 25°С, где
R - сопротивление канала сток-исток,
I - ток нагрузки,
Rth - тепловое сопротивление транзистора (корпус-окру-
жающая среда).
Так как частота переключения транзистора не превыша-
ет 100 Гц, его динамические потери малы, на нагрев не влия-
ют, и поэтому в формуле не учитываются.
Из формулы следует, что транзистор должен иметь как
можно меньшее значение теплового сопротивления. Выбран-
ный транзистор имеет корпус практически идентичный кор-
пусу ТО220, и обладает относительно невысоким тепловым
сопротивлением 62,5°С. Эксплуатация выбранного транзис-
тора в составе устройства показала полное отсутствие на-
грева при любом уровне яркости.
По причине, указанной далее в разделе
Защита от пре-
вышения сетевого напряжения,
транзистор должен быть рас-
считан на напряжение сток-исток не менее 600 В. Помимо
Родиолюбитель - 1 2 /2 0 0 8 У
15
предыдущая страница 15 Радиолюбитель 2008-12 читать онлайн следующая страница 17 Радиолюбитель 2008-12 читать онлайн Домой Выключить/включить текст