|
|
|
Circuite pentru comanda comutatorului
Comutatorul electronic fie el tranzistor bipolar sau tranzistor cu efect de camp, necesita circuite de comanda prin care sa se realizeze functiile sursei in comutatie si o functionare optima a dispozitivului de semiconductor de putere. Schema bloc a comenzii a tranzistorului de comutatie e prezentata in fig.11.
Desi exista surse la care etajul de putere este autooscilant, schemele performante folosesc un oscilator separat. Circuitele de comanda trebuie sa amplifice in putere semnalul oscilatorului, sa deplaseze tensiunea de comanda, sa formeze impulsurile aplicate elementului de putere, uneori cu separare galvanica intre comanda si etajul de putere. Prin cai de reactie se masoara tensiunea pe tranzistorul de putere si curentul prin acesta, modificandu-se in consecinta factorul de umplere, eventual frecventa oscilatorului.
Comanda in baza tranzistorului bipolar de comutatie
Circuitul de comanda in baza al tranzistorului comutator trebuie sa raspunda la toate cerintele impuse de functionarea in cele 4 regimuri: conductie , blocare, deschiderea si inchiderea comutatorului.
In conductie, curentul de baza trebuie sa mentina tranzistorul in conductie la o tensiune colector-emitor cat mai mica. Saturatia tranzistorului nu este recomandata in toate aplicatiile deoarece mareste mult timpul de blocare, respectiv disipatia la deschidere.
In bocare se recomanda sa existe o cale externa de curent intre baza si emitorul tranzistorului, pentru ca acesta sa nu intre in conductie la variatii rapide ale tensiunii de alimentare, sau termic. Este preferata polaritatea negativa a bazei tranzistorului npn, cu o tensiune de 2..3V, caz in care tensiunea colector-emitor creste.
La inchidere, curentul de baza trebuie sa creasca rapid pentru a micsora timpul de tranzitie. Pentru anumite sarcini, se impune o supracomanda pe durata tranzitiei.
La deschidere, forma curentului de comanda difera in functie de gradul de conductie a tranzistorului. Pentru un tranzistor saturat, comanda de blocare trebuie sa asigure evacuarea purtatorilor in exces din zona colectorului si dupa aceea curentul invers de baza poate fi crescut. Pentru un tranzistor aflat deasupra limitei de saturatie, curentul invers de baza poate lua valori importante de la inceputul procesului de blocare, ceea ce reduce mult timpul de tranzitie. Se pot folosi circuite care detecteaza iesirea din saturatie a tranzistorului, astfel putandu-se modula optim comanda in baza.
Figura 12 reprezinta un circuit de comanda simplu, alimentat cu o singura tensiune, pozitiva, care poate satura tranzistorul comutator blocarea acestuia se face prin aplicarea unei tensiuni negative datorate inductante L1, urmand ca dupa terminarea regimului tranzitoriu, baza lui T3, sa fie legata la masa prin R6(rezistenta inductantei poate fi neglijata). T1 si T2 impreuna cu rezistentele aferente formeaza un amplificator de curent continuu, capabil sa lucreze la frecvente mari in comutatie, datorita sarcinilor rezistive si utilizarii unor tranzistori de mica putere si joasa tensiune(tranzistoare suficient de rapide).
In fig.13 este schema unui circuit de comanda cu alimentare diferntiala, capabil sa polarizeze invers baza tranzistorului T dupa blocare. Tensiunea inversa este aplicata bazei prin diaoda D4. Diodele D1,2,3 formeaza uncircuit care impiedica tranzistorul T sa se satureze, mentinand tensiunea colector-baza la o valoare de app-0.7- 0.9V(se reaminteste ca saturarea unui tranzistor bipolar se caracterizeaza prin poalarizarea directa a jonctiunii colector baza). Rezistoarele R1 si R2 limiteaza curentii de baza.
Comanda tranzistorului MOS
Comparativ cu tranazistorul bipolar, tranzistorul MOS-FET este mai usor de comandat. Totusi pentru tranzistoarele MOS de putere apare o problema legata de capacitatea relativ mare de intrare pe poarta tranzistorului.
Fig 14 ilustreaza schema echivalenta a tranzistorului MOS,evidentiind capacitatile parazite ale structurii.
Capacitatea poarta-sursa poate atinge valori de ordinul 2.4nF.Dificultatea consta in incarcarea si descarcarea rapida a acestor capacitati, in caz contrar regimurile tranzitorii de inchidere, respectiv de deschidere, iau valori nepermis de mari, ceea ce se traduce, evident prin disipatii mari pe comutator.
Solutia consta in introducerea unor amplificatoare de curent, asa cum se arata in figura 15, unde pe tranzistoarele T2 si T3 lucreaza ca repertoare pe emitor, amplificand in curent semnalul de comnda din colectorul lui T1. Utilizarea celor doua tranzistoare complementare permite atat incarcarea cat si descarcarea capacitatii pe poarta.
Mai multe comentarii asupra implicatiilor schemelor de comanda si protectie vor fi prezentate in viitor.
