{]
АВТОМАТИКА
J
этого, в случае обрыва защитного диода транзистор не вый-
дет из строя при аварийном повышении напряжения сети
вплоть до 380 В ±10%.
По результатам изучения продукции основных произво-
дителей MOSFET транзисторов (Infineon, International Rectifier,
Ixys, Fairchild, NEC, NXP, ON Semiconductors, Renesas, Toshiba,
Vishay) выяснилось, что встроенный ограничитель напряже-
ния на затворе имеется только у транзисторов фирмы Toshiba.
Далее перечислены транзисторы этой фирмы, подходящие
по остальным параметрам и рекомендуемые в качестве за-
мены: 2SK2544, 2SK2777, 2SK3130, 2SK3947, 2SK4013,
2SK4014, 2SK3799, 2SK2843, 2SK2866, 2SK2889, 2SK2996,
2SK3265,2SK3797. Следует отметить, что рекомендация ос-
нована только на изучении описаний транзисторов. На прак-
тике их работа не проверялась. В частности, может потребо-
ваться подбор резистора в цепи затвора.
Теоретически в устройстве можно применить и IGBTтран-
|
зисторы. Однако найти такие, которые удовлетворяли бы всем
вышеперечисленным требованиям, не удалось. Кроме того,
MOSFET транзисторы, как правило, дешевле. К сожалению,
так называемые logic level транзисторы, управляемые циф-
ровыми уровнями сигналов и подходящие по остальным па-
раметрам, в частности, рассчитанные на напряжение 600 В,
пока не существуют.
3.5.2.
Резисторы в цепи затвора
Сопротивление резисторов R5 и R6 оказывает влияние
на следующие факторы:
- защиту выхода МК от броска тока при перезарядке вход-
ной емкости транзистора (чем больше сопротивление, тем
меньше ток);
- защиту выхода МК от превышения напряжения на зат-
воре, которое возникает из-за емкости Миллера (чем боль-
ше сопротивление, тем лучше защита);
- степень нагрева транзисторов (чем меньше сопротив-
ление, тем меньше нагрев);
- уровень помех радио- и ИК-приему, а также в электросе-
ти (чем больше сопротивление, тем меньше помех);
- силу звона нитей ламп накаливания (чем больше сопро-
тивление, тем меньше звон).
Влияние сопротивления на ток потребления, а также на
j
падение напряжения на переходе сток-исток транзистора в
силу малых величин не учитывается.
I
Анализируя перечисленные факторы, приходим к очевид-
ному выводу, что, в целом, чем больше сопротивление, тем
лучше. Однако слишком сильно его увеличивать тоже нельзя
- это приведет к нагреву транзистора.
Для начала выясним минимально допустимое сопротив-
ление резистора. Оно определяется безопасным уровнем тока
выхода МК при перезарядке емкости затвора транзистора. В
этот момент выход МК оказывается кратковременно замк-
нут на землю. Учитывая ток выхода по описанию МК 20 мА и
напряжение питания 5 В, по закону Ома получаем минималь-
но допустимое сопротивление 250 Ом.
Теперь попробуем определить номинальное сопротив-
ление резистора с точки зрения ограничения напряжения
на выходе МК. В описании МК сказано, что уровень безопас-
ного тока, протекающего через внутренние диоды, составля-
ет 1 мА. Максимально допустимое напряжение на затворе
j
транзистора, указанное в его описании, составляет ±30 В.
Встроеннь.’й в транзистор двусторонний ограничитель не
позволяет напряжению превысить эту величину. Следователь-
но, чтобы обеспечить безопасный ток через внутренние дио-
ды МК, потребуется сопротивление R = 30 / 0,001 = 30 кОм.
При таком высоком сопротивлении в цепи затвора увеличит-
ся сопротивление канала сток-исток транзистора. Это при-
ведет к уменьшению яркости лампы и нагреву транзистора.
Кроме того, как было отмечено ранее, вряд ли в бытовой элек-
тросети встретятся ситуации, вызывающие значительное по-
вышение напряжения на затворе. Следовательно, выбирать
сопротивление поданному критерию нельзя.
Остается выбирать сопротивление, ориентируясь на сте-
пень нагрева транзисторов, уровень помех и силу звона нити
лампы. Два последних фактора требуют высокое сопротив-
ление, а первый - низкое. Получается, что сопротивление надо
выбирать как компромисс. Поскольку готовых формул, учи-
тывающих все три фактора, найти не удалось, сопротивле-
ние подбиралось экспериментальным путем.
Подбор сопротивления по степени нагрева транзистора
более затратный по времени, поэтому резистор подбирался
по отсутствию слышимых помех. Для этого использовался
встроенный в носимый плеер радиоприемник AM диапазона,
настроенный на частоту 520 кГц. На самом деле, спектр из-
лучаемых помех достаточно широк, поэтому частота настрой-
ки радиоприемника значения не имеет, она может быть в ди-
апазоне от 520 до 1710 кГц. Яркость лампы во время подбо-
ра сопротивления может быть любая, кроме максималь-
ной, т.к. в этом случае помехи исчезают даже при нулевом
сопротивлении. Сопротивление резистора увеличивалось, на-
чиная с нуля, до тех пор, пока в расположенном на расстоя-
нии 5 см от устройства радиоприемнике не перестал слы-
шаться низкочастотный фон, причем при любой ориентации
плоскости радиоприемника относительно плоскости устрой-
ства. После этого яркость лампы устанавливалась на уро-
вень примерно 75% (это точка наибольшего нагрева транзи-
стора), и через 15 минут контролировалась температура кор-
пуса транзистора. Если она превышала температуру окру-
жающей среды более чем на 1°С, сопротивление резистора
уменьшалось. В завершение устройство располагалось так,
чтобы лампа оказывалась на расстоянии примерно 5 см от
уха. Если во время изменения яркости от минимума до мак-
симума и наоборот был слышен звон нити лампы, сопротив-
ление резистора увеличивалось. Последняя настройка про-
изводилась со штатной лампой светильника и его провод-
кой. Иначе результат подбора сопротивления искажался из-
за отличающегося типа лампы и другой индуктивности про-
водников, соединяющих лампу со схемой.
Следует иметь в виду, что помимо неприятного жужжа-
ния, звон нити лампы резко сокращает ее ресурс. Тестирова-
ние ламп различных производителей на минимальный уро-
вень звона нити позволило расположить их в следующем по-
рядке: Osram, Philips, General Electric. В результате выбор ос-
тановился на матовых лампах Osram Classic В FR 60 230V
E14/SES, 660lm, Energy index E.
3.6.
Цепь защиты
Предохранитель F1 и защитный диод VD1 формируют
цепь защиты, которая предохраняет устройство от выхода из
строя при коротком замыкании нагрузки, превышения ее мощ-
ности, а также при бросках напряжения в сети и аварийного
повышения ве напряжения до 380 В.
12/2008
16
^Радиолюбитель -
предыдущая страница 16 Радиолюбитель 2008-12 читать онлайн следующая страница 18 Радиолюбитель 2008-12 читать онлайн Домой Выключить/включить текст