"Токовый хвост pnp транзистора" Опции

[Payalnichek]

Есть вот такая нехитрая задача: отключать + питания от нагрузки при помощи микроконтроллера.
У меня мигом в голову пришла схема из двух транзисторов, которую я привожу ниже.


Поясню: коммутируемое напряжение +150 вольт, ток от 1 до 50 мА (зависит от нагрузки). Нагрузка располагается между землей и коллектором pnp транзистора. Линия STIM_EN - выход буферного усилителя, управляемого микроконтроллером. Оба транзистора - комплементраная пара, высоковольтные (300 вольт), скоростные (до 50 МГц).
А теперь самое интересное: подавать импульсы на нагрузку нужно длительностью 100 мкс. И все бы было хорошо, да вот только pnp транзистор открывается очень хорошо, а вот закрывается после 100 мкс импульса еще 1мс. То есть на осциллографе видно "хвост", который тянется 1мс, затухая по экспоненте, что недопустимо. В идеале хотелось бы иметь одинаковые фронты не превышающие 10 мкс каждый.

Так вот, вопрос: есть ли какие-либо меры по борьбе с этим хвостом?
Или может посоветуете какую-нибудь другую хитрую схему (прошу схемы, типа драйвер верхнего уровня или еще хуже преобразователь отдельный поставить и прилипить к + питания IGBT или MOSFET не предлагать, так как места на плате очень мало и хотелось бы получить простую, надежную и маленькую по площади на плате схему)?

Заранее спасибо.

[Payalnichek]

1. Всем, кто откликнулся, большое спасибо!
Получилось довольно много дельных, по-моему, советов.
2. Пардон за отсутствие - была запарка с этой самой схемой, а тут начальство хочет уже прибор рабочий юзать и т.д. Так что сообщения я все читал, а вот ответить толком собрался только сейчас.

слаботочный малогабаритный диод шоттки на 200V (150 + запас) добавляет свою (а у 200V шоток она очень немаленькая) емкость на сторону базы, которая еще и умножится на h21э, благодаря старине Миллеру.

3. Идея с диодом хороша, но SM уже за меня ответил. По своему опыту могу сказать, что емкость у таких шоток будет чудовищной и ситуация еще и ухудшиться может.

Для разряда емкости нагрузки можно сделать так как на нижней схеме.
[attachment=87355:HVSW.PNG]

4. Бес меня попутал, и я забыл сразу написать про нагрузку, так вот: пока что экспериментировал с чисто резистивной нагрузкой, так что емкость тут ни при чем (конечно по плате, проводам и т.д. набегает паразитная емкость, но она не превышает 10пФ - измеренно хорошим тестером). Так что дело было именно в насыщении или даже перенасыщении
В конечной схеме емкость в нагрузке есть и довольно большая, но разряжать ее нельзя. И это уже совсем другая история.

UPD2:
BTW, VT4, из соображений рассасывания - по любому надо перевести в режим источника тока из ключевого.

5. Так и сделал. То есть переделал схему из "ключа" в "источник тока верхнего уровня". Для этого схему пришлось нерадикально изменить, а именно из усилителя сделать не повторитель, а посадить его ОС на землю после нагрузки через резистор и напряжение подавать с ЦАПа, встроенного в МК и проблемы с перенасыщением ушли.

150/56=2.7мА

6. Даже если это адекватные цифры, они ужасны.

Сообщение отредактировал Payalnichek - Oct 9 2014, 07:21

[SM]

То есть переделал схему из "ключа" в "источник тока верхнего уровня". Для этого схему пришлось нерадикально изменить, а именно из усилителя сделать не повторитель, а посадить его ОС на землю после нагрузки через резистор и напряжение подавать с ЦАПа, встроенного в МК и проблемы с перенасыщением ушли.

Зачем так сложно? Аж с ЦАП! Для этого, на самом деле, достаточно R25 перенести из коллектора VT4 в эмиттер, коллектор подключить напрямую на базу VT1, и пересчитать R25, чтобы при подаче на базу VT4 3.3 вольт каскад дал 1.25 мА, требуемые по расчету для mmbta92 для обеспечения 50 мА в нагрузке. Но от насыщения VT1 это не спасет, и быстрее его закрывать не станет. Это убыстрит только сам VT4. Или я что-то недопонял....

И заданием тока нельзя уходить от насыщения в VT1, так как разброс h21э - это как минимум на порядок.

[Payalnichek]

Зачем так сложно?

Ну, дело было так: у меня была схема - источник тока, где на нагрузке постоянно 150вольт висело, а ток через нагрузку я задавал при помощи той же схемы: ЦАП, операционник, npn транзистор. Схема давно работала и работала хорошо, но теперь обстоятельства изменились и постоянно подавать на назгузку 150 вольт стало категорически нельзя. Вот я и подумал, что чтобы вносить в схему поменьше изменений, просто добавлю каскад, который бы эти 150 вольт отключал от нагрузки. Посадил нагрузку на землю и стал макетировать цепь, схему которой я привел в первом ссобщении, и нарвался на тот самый хвост. Опыта в хитрых транзисторных схемах у меня не много, вот и решил, что я, может, что-то не понимаю и написаю на форму... Ну, а дальше вы уже знаете: поковырял эту схему и понял, что если в базу VT1 хороший ток подать, а из-за большого сопротивления нагрузки через эмиттер-коллектор ток не потечет, то вот после таких ситуаций "хвост" и возникает...
Поскольку первоначальная задача именно и была: источник тока, с оключаемой от + нагрузкой, то я и решил модифицировать упомянутую схему до источника тока верхнего уровня. Вот.

И заданием тока нельзя уходить от насыщения в VT1, так как разброс h21э - это как минимум на порядок.

Может быть я не правильно вас понимаю, но описанная мною схема (с ЦАПом) дает систему автомаического регулирования с обратной связью по току, то есть я задаю на ЦАПе требуемое падение напряжения на резисторе (датчике тока), а дальше операционник делает всю работу.
То есть основная проблема со схемой, из первого сообщения темы была в том, что вот допустим я хочу чтобы в нагрузку ток пошел 50 мА, даю хороший ток в базу транзисторов, а хороший ток по каким-то причинам (напимер очень большое сопротивление нагрузки) в цепи коллектора VT1 не потек. Вот при таких ситуациях "хвост" и возникал.
Может это радикально проблему не решает, но при нагрузке от 1к до 500 кОм, хвост совершенно пропал, чего мне и достаточно.

достаточно R25 перенести из коллектора VT4 в эмиттер, коллектор подключить напрямую на базу VT1, и пересчитать R25

я так и сделал

[SM]

падение напряжения на резисторе (датчике тока), а дальше операционник делает всю работу.

Ну я то в схеме никаких операционников-то не вижу. Перед глазами те самые два резистора и два транзистора из первого поста.

[Payalnichek]

Ну я то в схеме никаких операционников-то не вижу. Перед глазами те самые два резистора и два транзистора из первого поста.

В первом же посте дальше по тексту написано, что перед нижним транзистором стоит операционник-поворитель