Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения

Содержание

ElectronicsBlog
Составные транзисторы. Схемы включения.
Тандемное включение транзисторов (схемы Дарлингтона и Шиклаи)
Параллельное включение транзисторов
Последовательное включение транзисторов
Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения
Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения
Кто сейчас на форуме

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Составные транзисторы. Схемы включения.

Транзисторы как силовые элементы многих радиоэлектронных устройств для нормальной работы должны выполнять следующие функции:

1. Обеспечивать управление заданным током нагрузки при большом усилении по мощности.

2. Обладать достаточной (с учётом заданной выходной мощности и диапазонов изменения входного и выходного напряжений) рассеиваемой мощностью.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

3. Иметь максимально допустимое напряжение коллектор – эмиттер, позволяющее без опасности пробоя обеспечивать необходимое падение напряжение на переходе коллектор – эмиттер при возможных значениях входного и выходного напряжений.

В некоторых случаях имеющиеся в наличии транзисторы не позволяют выполнить одно или несколько вышеописанных условий, тогда прибегают к помощи так называемых составных транзисторов. Схем составных транзисторов существует великое множество, но основных схем существует всего три.

Тандемное включение транзисторов (схемы Дарлингтона и Шиклаи)

Довольно часто возникает ситуация, когда необходимого коэффициента усиления одного транзистора не хватает. В этом случае транзисторы соединяют тандемно (то есть выходной ток первого транзистора является входным током для второго). Существует две схемы такого включения: схема Дарлингтона и схема Шиклаи. Отличие заключается лишь в том, что в схеме Дарлингтона используются транзисторы одинакового типа проводимости, а в схеме Шиклаи – разного типа проводимости.

Схема Дарлингтона

Схема Шиклаи

Данные пары – это просто два каскада эмиттерного повторителя. Иногда данные составные схемы транзисторов называют «супер-β» пары, так как они функционируют как один транзистор с высоким коэффициентом усиления.

Общий коэффициент передачи тока будет равен:

При использовании данных схем вполне возможна такая ситуация, когда нагрузка уменьшится до нуля (или некоторого минимального значения, близкого к нулю) или при повышении температуры базовый ток транзистора VT1 может стать равным нулю или даже переменить направление за счёт неуправляемого обратного тока коллектора. Во избежание запирания транзистора VT2 его режим следует стабилизировать с помощью резистора R1.

Величину сопротивления R1 можно определить по формуле:

Параллельное включение транзисторов

Современные транзисторы позволяют реализовать электронные схемы расчитаные на широкие диапазоны изменений токов и напряжений, но в отдельных случаях для увеличения допустимой мощности рассеивания применяется параллельное включение транзисторов.

Схема параллельного включения транзисторов

Максимально допустимый ток протекающий через такой составной транзистор равен:

При такой схеме включения транзисторов следует учитывать, что вследствие разброса параметров параллельно включённых транзисторов токи между ними распределяются неравномерно. Большая часть тока будет протекать через транзистор, имеющий больший коэффициент усиления. Рассеиваемые транзисторами мощности можно выровнять включением в их эмиттерные цепи дополнительных симметрирующих резисторов с небольшими сопротивлениями. Так как на практике трудно подбирать такие сопротивление для каждого транзистора, в практических схемах в эмиттеры всех транзисторов ставят резисторы одного сопротивления. Сопротивление симметрирующих резисторов R1 и R2 можно определить по формуле

где n – число параллельно соединенных транзисторов

I_K — ток проходящий через коллектор.

Такой способ связан с ухудшением усилительных свойств транзисторов, однако его достоинством является возможность получения мощного силового элемента при использовании относительно маломощных транзисторов.

Последовательное включение транзисторов

Во время работы силового транзистора на его переходе коллектор – эмиттер падает напряжение, представляющее собой разность входного и выходного напряжений. В отдельных случаях эта разность может превышать максимально допустимое напряжений коллектор – эмиттер транзистора, имеющегося в распоряжении. В этом случае необходимо использовать последовательное соединение нескольких транзисторов.

Схема последовательного включения транзисторов

Эквивалентный транзистор будет иметь следующие параметры:

Для симметрирования напряжений, которые будут падать на переходе коллектор – эмиттер транзисторов вводят симметрирующие резисторы R1 и R2 сопротивление, которых можно определить по формуле

где I_B – ток базы составного регулирующего транзистора.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник

Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения

Рис. 6.51. Высоковольтный «плавающий» стабилизатор.

Если вы любите аналогии, то представьте себе жирафа, который измеряет свой рост, глядя на землю с высоты, а затем стабилизирует его, меняя соответствующим образом длину шеи. Схема TL783 фирмы Texas Instruments — это ИС стабилизатора на 125 В, которая работает аналогичным образом; в случае небольших токов она заменяет схему на дискретных компонентах, показанную на рис. 6.51.

Последовательное соединение транзисторов. На рис. 6.52 показан трюк с последовательным соединением транзисторов для увеличения напряжения пробоя.

Рис. 6.52. Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения пробоя.

Транзистор T₁ управляет последовательно соединенными транзисторами Т₂—Т₄, которые делят между собой большое напряжение между коллектором Т₂ и выходом. Одинаковые базовые резисторы выбираются достаточно малыми, чтобы обеспечить полный выходной ток транзисторов. Аналогичная схема будет работать и на МОП-транзисторах, но в этом случае следует подключить, как показано на рисунке, диоды защиты от обратного пробоя затвора (относительно прямого пробоя затвора вам не следует беспокоиться, поскольку МОП-транзисторы будут достаточно быстро включаться еще задолго до пробоя затвор-канал). Заметьте, что резисторы смещения дают некоторый выходной ток, даже когда транзисторы выключены, поэтому должна быть минимальная нагрузка на землю для того, чтобы предотвратить подъем выходного напряжения выше стабилизированного уровня. Во многих случаях целесообразно включить параллельно резисторам делителя небольшие конденсаторы для того, чтобы обеспечить работоспособность делителя на высоких частотах. Емкость конденсаторов должна быть достаточно большой для того, чтобы нейтрализовать разницу входных емкостей транзисторов; в противном случае будет неравное деление и общее напряжение пробоя уменьшится.

Последовательно соединенные транзисторы можно использовать, конечно, не только в источниках питания. Их иногда можно увидеть в высоковольтных усилителях, хотя часто это и необязательно, так как выпускаются высоковольтные МОП-транзисторы.

В высоковольтных схемах типа этой можно легко упустить из виду тот факт, что могут потребоваться 1-ваттные (и более) резисторы, а не стандартные на 1/4 Вт. Непосвященных ожидает более тонкая ловушка, а именно, максимальное напряжение, достигающее 250 В, для стандартных («угольных») резисторов на 1/4 Вт независимо от мощности рассеяния. Угольные резисторы проявляют на высоких напряжениях довольно странное поведение коэффициентов сопротивления по напряжению, не говоря уж о постоянных изменениях сопротивления. Например, при реальных измерениях (рис. 6.53) на делителе 1000:1 (10 МОм, 10 кОм) при напряжении 1 кВ отношение оказывается равным 775:1 (ошибка 29 %!); обратите внимание, что мощность соответствовала номинальной. Этот «неомический» эффект играет важную роль, в частности, в делителях для съема выходного напряжения в высоковольтных источниках питания и усилителях. Будьте внимательны! Фирмы, такие как Victoreen, выпускают резисторы различного типа, предназначенные для подобных высоковольтных применений.

Рис. 6.53. Угольные композиционные резисторы показывают снижение сопротивления при напряжениях выше 250 В.

Стабилизация входного напряжения. В высоковольтных источниках питания особенно в тех, которые работают с малыми токами, иногда применяют другой способ — стабилизацию не выходного напряжения, а входного. Обычно это делается с помощью высокочастотных импульсных преобразователей постоянного тока, поскольку попытка стабилизировать вход переменного напряжения 60 Гц приводит к слабой стабилизации и высокому уровню остаточной пульсации. Основная идея показана на рис. 6.54.

Рис. 6.54. Высоковольтный импульсный источник питания.

Трансформатор Тр₁ и связанная с ним схема формируют некоторое промежуточное нестабилизированное напряжение, допустим, 24 В; можно использовать и аккумулятор. От этого напряжения работает генератор прямоугольных импульсов, на выходе которого размещается двухполупериодный выпрямитель и фильтр. Отфильтрованный постоянный ток является выходным сигналом, часть которого поступает обратно на генератор для управления скважностью или амплитудой в зависимости от выходного напряжения. Поскольку генератор работает на высокой частоте, реакция схемы достаточно быстрая, а выпрямленное напряжение легко фильтруется, поскольку оно происходит от прямоугольного колебания, подвергнутого двухполупериодному выпрямлению.

Источник

Последовательное включение транзисторов для повышения напряжения

Есть мосфеты на 900в, нужно коммутировать 1200 и более вольт. Реле, контактор не совсем подходят, т.к. хотелось бы контролировать время коммутации.
В соседней теме подсказали про последовательное подключение транзисторов, но я не могу понять реализацию:
Мозг подсказывает, что если оно последовательное, то включаться должны примерно так:

Если я не прав, объясните пожалуйста, что тут неверно.
Также были найдены такие схемы:

Что тут за Vdd?
Нагрузка, как я понимаю, подключатся к Out, а к ней уже подается высокое напряжение?
или вот такая:

Как тут подбираются резисторы? Говорят что они должны быть достаточно малыми, но ведь тогда . зачем вообще транзисторы — ток попрёт через эти самые резисторы?
И какое напряжение будет на затвор-исток (gate-source)?
Или может, какие другие варианты?

Заранее спасибо.
ЗЫ:уже вторую неделю гуглю, скоро моск иссохнет

Друг Кота

Карма: 134
Рейтинг сообщений: 2059
Зарегистрирован: Сб дек 06, 2008 17:46:49
Сообщений: 9589
Откуда: город Таганрог
Рейтинг сообщения: 0

_________________
«Кто мы, зачем мы здесь, живы мы или нет. Дикой пчеле всё равно, мир для неё внизу – только дорога цветов«.
©Булат Габдрахманов

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Открыл глаза

Карма: 1
Рейтинг сообщений: 0
Зарегистрирован: Пт ноя 12, 2010 10:13:51
Сообщений: 73
Откуда: Крым, Ялта
Рейтинг сообщения: 0

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Друг Кота

Карма: 96
Рейтинг сообщений: 3349
Зарегистрирован: Пт мар 30, 2012 05:17:29
Сообщений: 10327
Откуда: Екатеринбург
Рейтинг сообщения: 0

_________________
Кто замазался в МЯВЕ, как отмываться будете?
За перенос модераторами в МЯВУ тем с моими сообщениями я ответственности не несу.
«Йухан, Тор! Вы — на бой!» (Reverse)

Построение источников бесперебойного питания с двойным преобразованием, широко используемых в современных хранилищах данных, на базе карбид-кремниевых MOSFETs производства Wolfspeed позволяет уменьшить мощность потерь в них до 40%, а также значительно снизить занимаемый ими объем и стоимость комплектующих.

Друг Кота

Карма: 27
Рейтинг сообщений: 203
Зарегистрирован: Чт ноя 26, 2009 11:16:50
Сообщений: 6015
Откуда: Москва
Рейтинг сообщения: 0

Первая схема не годится. Вторая правдоподобная, но работать будет медленно, из-за высокоомных резисторов. Третью я не понял.

Хотя решение уже предложили, осталось найти немного денег

Компэл объявляет о значительном расширении складского ассортимента продукции Connfly. Универсальные коммутирующие компоненты, соединители и держатели Connfly сочетают соответствие стандарту ISO9001:2008, высокую доступность и простоту использования. На текущий момент на складе Компэл – более 300 востребованных на рынке товарных наименований с гибкой ценовой политикой.

Друг Кота

Открыл глаза

Друг Кота

Поставить очень мощное реле (пускатель)?

Заработать много денег и избежать продажи почки?

Друг Кота

Открыл глаза

Друг Кота

Карма: 48
Рейтинг сообщений: 257
Зарегистрирован: Пн апр 19, 2010 00:04:18
Сообщений: 11299
Откуда: Малороссия
Рейтинг сообщения: 0

гугли каскодный ключ . на английском много инфы cascode switch. high voltage cascode switch. нижний транзистор можно брать тогда низковольтным даже. верхние ключи включаются через нижний. верхние лучше брать биполяры. если феты то схема управления усложняется значительно.
http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=c . zvX63qL-Mg

application-notes.digchip.com/014/14-15408.pdf
в принципе этот подход реализуется в так наз ESBT- emitter switched bipolar transistor- фенька от STM. 2 транзистора в одном корпусе. дискретный вариант лучше имхо

Друг Кота

Можно взять IGBT подешевле IXBH12N300 (3000V, 30A, 160W, TO-247, цена от 791 руб.), IXBT12N300 (3000V, 30A, 160W, TO-268, цена от 908 руб.). Datasheet. Можно и IXBH20N300 (3000V, 50A, 250W, TO-247, цена от 1122 руб.), IXBX25N250 (2500V, 55A, 300W, PLUS-247, цена от 1122 руб.). Давно я не ел почек.

Обычно набор транзисторов, обеспечивающий заданные параметры, обойдётся дороже единственного транзистора с заданными параметрами.

Сверлит текстолит когтями

Карма: 17
Рейтинг сообщений: 210
Зарегистрирован: Вс май 13, 2012 00:01:54
Сообщений: 1199
Рейтинг сообщения: 0

Нашел транзистор. Понюхал.

Зарегистрирован: Пт июн 29, 2012 23:48:11
Сообщений: 175
Рейтинг сообщения: 0

хм я так понимаю речь идет о гаусовке.

если автор поделится параметрами сего девайса, то можно и без «городушек» обойтись. И да, батарея капов или на ступень 1 кап используется?

Открыл глаза

Вложения:

св.jpg [116.41 KiB]
Скачиваний: 590

Вернуться наверх

Друг Кота

Карма: 41
Рейтинг сообщений: 2563
Зарегистрирован: Пн июл 23, 2018 10:36:20
Сообщений: 3115
Откуда: Казань
Рейтинг сообщения: 0

о разряднике не думали? теслакоилстроители ими пользуются.
читал о управляемых разрядниках для коммутации больших токах при высоких напряжениях. в сссрии такие производили серийно.

_________________
Всех благ вам

Друг Кота

Карма: 46
Рейтинг сообщений: 1348
Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 16:44:29
Сообщений: 8560
Откуда: Таксимо
Рейтинг сообщения: 0

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: mickbell и гости: 18

Источник