реклама на сайте
подробности

 
 
> "Токовый хвост pnp транзистора"
Payalnichek
сообщение Oct 3 2014, 09:59
Сообщение #1


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 15
Регистрация: 9-11-11
Пользователь №: 68 212



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.
Прикрепленное изображение


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.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
3 страниц V   1 2 3 >  
Start new topic
Ответов (1 - 14)
Jurenja
сообщение Oct 3 2014, 10:36
Сообщение #2


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 457
Регистрация: 7-06-07
Из: Минск
Пользователь №: 28 262



Есть подозрение что оба транзистора при включении находятся в режиме глубокого насыщения.
Какой ток втекает в базу транзистора VT4 во включенном состоянии? Резистор R26 имхо слишком низкого номинала.
Ускорить выход из насыщения обоих транзисторов можно если добавить в цепь их эмиттеров резисторы (падение напряжение 100...200 мВ во включенном состоянии) и зашунтировать их немаленькими емкостями.


--------------------
Человек учится говорить два года, а молчать - всю жизнь
Go to the top of the page
 
+Quote Post
kovigor
сообщение Oct 3 2014, 10:58
Сообщение #3


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 5 273
Регистрация: 30-03-10
Пользователь №: 56 295



Цитата(Payalnichek @ Oct 3 2014, 12:59) *
То есть на осциллографе видно "хвост", который тянется 1мс, затухая по экспоненте, что недопустимо.

Так может, у вас конденсатор в нагрузке ? Транзистор давно закрыт, а конденсатор удерживает на себе заряд.
И почему вы решили, что именно этот транзистор медленно закрывается ? Может, это NPN - транзистор виноват ? Хотя версия с конденсатором в нагрузке мне представляется куда более вероятной ...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Timmy
сообщение Oct 3 2014, 12:04
Сообщение #4


Знающий
****

Группа: Участник
Сообщений: 835
Регистрация: 9-08-08
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 39 515



Чтобы не давать транзистору(bc847) насыщаться, я включал диод шоттки между коллектором и базой. Когда напряжение коллектора опускается ниже базы, диод открывается и отсасывает в коллектор весь "лишний" ток из базы, создавая вместо насыщения глубокую отрицательную ОС. На большой мощности может потребоваться ещё диод последовательно с базой, так как напряжение насыщения коллектора повыше.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AnatolyT
сообщение Oct 3 2014, 17:39
Сообщение #5


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 176
Регистрация: 29-03-10
Пользователь №: 56 269



Если эта схема не управляет емкостной нагрузкой, что наиболее вероятно, можно попробовать применить каскодную схему, добавить еще один npn транзистор в цепь коллектора VT4 вместо R25, смещение на его базе сформировать с помощью резистивного делителя.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Plain
сообщение Oct 3 2014, 17:53
Сообщение #6


Гуру
******

Группа: Участник
Сообщений: 6 776
Регистрация: 5-03-09
Из: Москва
Пользователь №: 45 710



Само собой, в нагрузке упорно замалчиваемый конденсатор, потому что у предъявленной схемы даже близко нет заявленных 1000 мкс:

Прикрепленное изображение
Go to the top of the page
 
+Quote Post
domowoj
сообщение Oct 4 2014, 07:40
Сообщение #7


Профессионал
*****

Группа: Участник
Сообщений: 1 548
Регистрация: 20-12-07
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 33 486



Можно форсировать процесс дополнительным n-p-n транзистором,
т.е. квазидвухтактный выход.
Посмотрите, как сделан видеоусилитель в телевизорах 3УСЦТ.


--------------------
И на камнях растут деревья!
Go to the top of the page
 
+Quote Post
iosifk
сообщение Oct 4 2014, 08:10
Сообщение #8


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369



Цитата(Payalnichek @ Oct 3 2014, 13:59) *
Есть вот такая нехитрая задача: отключать + питания от нагрузки при помощи микроконтроллера.

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.


А все дело в том, что npn транзистор у Вас неправильно включен и он плохо запирается, если вообще не до конца запирается.

Значит надо сделать немного по-другому. От питания контроллера сделать делитель и к нему подключить базу нижнего транзистора. А его эмиттер через резистор - на микроконтроллер. Тогда нижний транзистор точно будет хорошо закрываться... Еще можно между БЭ поставить резистор...
А для верхнего, если там ток небольшой, то можно убрать режим насыщения. Для этого с Б на К ставится диод. И когда происходит насыщение, ток из базы забирается диодом...

И есть еще вариант, но он хуже чем предыдущий...
А еще можно в Вашу схему в Э npn транзистора поставить диод в прямом направлении и его запитать от питания микроконтроллера через резистор. Тогда npn транзистор получит подпор в 1 вольт и будет хорошо запираться...

И если верхний транзистор будет медленно запираться, то можно сделать еще такой каскад и к верхнему транзистору второй верхний подключить между БЭ, чтобы он быстро запирал первый верхний...

Если есть вопросы - то по скайпу...


--------------------
www.iosifk.narod.ru
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Alexashka
сообщение Oct 4 2014, 19:29
Сообщение #9


Практикующий маг
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 634
Регистрация: 28-04-05
Из: Дубна, Моск.обл
Пользователь №: 4 576



Для разряда емкости нагрузки можно сделать так как на нижней схеме.
Прикрепленное изображение


Да, по симуляции верхний транзистор закрывается быстро (пара сотен наносекунд). В модельке MMBTA92 прописано емкость коллекторного перехода 10пФ, эмиттерного - 39пФ.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
iosifk
сообщение Oct 5 2014, 06:49
Сообщение #10


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369



Цитата(Alexashka @ Oct 4 2014, 23:29) *
Да, по симуляции верхний транзистор закрывается быстро (пара сотен наносекунд). В модельке MMBTA92 прописано емкость коллекторного перехода 10пФ, эмиттерного - 39пФ.


Симуляция - немного не так. Управляющий импульс до нуля никогда не спадает, а потому нижний транзистор никогда не закроется...


--------------------
www.iosifk.narod.ru
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Alexashka
сообщение Oct 5 2014, 16:24
Сообщение #11


Практикующий маг
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 634
Регистрация: 28-04-05
Из: Дубна, Моск.обл
Пользователь №: 4 576



Увеличение "нуля" До 0,64В никак не влияет на работу ключей, при дальнейшем увеличении верхняя схема перестает закрываться, а нижняя работает нормально.
Возможно модельки транзисторов не совсем честные и на практике все немного хуже, но спад на проотяжении 1000мкс это както через чур для процессов рассасывания заряда в базе
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Myron
сообщение Oct 5 2014, 22:45
Сообщение #12


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 849
Регистрация: 6-02-05
Пользователь №: 2 451



Убрал свое ошибочное замечание. Спасибо domowoj.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
domowoj
сообщение Oct 6 2014, 01:24
Сообщение #13


Профессионал
*****

Группа: Участник
Сообщений: 1 548
Регистрация: 20-12-07
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 33 486



Цитата(Myron @ Oct 6 2014, 05:45) *
На нижней схеме напряжение База-Эм у Х8 будет много больше -5В

Оно определяется прямым падением на диоде Д2.
Как оно может быть много больше -5В?

Сообщение отредактировал domowoj - Oct 6 2014, 01:27


--------------------
И на камнях растут деревья!
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Myron
сообщение Oct 6 2014, 04:18
Сообщение #14


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 849
Регистрация: 6-02-05
Пользователь №: 2 451



Цитата(domowoj @ Oct 5 2014, 20:24) *
Оно определяется прямым падением на диоде Д2. Как оно может быть много больше -5В?
Тут должен согласиться. Свое замечание убрал. Спасибо.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
SM
сообщение Oct 6 2014, 07:37
Сообщение #15


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 7 946
Регистрация: 25-02-05
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 2 881



Вот еще вариант решения задачи (если я ее правильно понял - про "токовый хвост" - надо быстро закрыть верхний ключ, разрядив емкость со стороны базы VT1, быстро выведя его из состояния насыщения, а не разрядить емкость нагрузки, иначе бы речь щла о "хвосте напряжения"):

Прикрепленное изображение


Транзисторы Q10 и Q12 - bc856a/bc846a - замените на pmbta/mmbta
Q9 - BC847A
D10 - обычный любой диод, не шоттки, навроде LL4148

номиналы были рассчитаны исходя из задачи - крайне дешовый малопотребляющий импульсный ключевой преобразователь с входным напряжением порядка 40-60V, так что под Ваши скорости нарастаний и спадов, возможно, нужны коррективы. Да и в связи с заменой транзисторов - у них уменьшится h21э

UPD: Если еще надо и разрядить емкость нагрузки, то этим, вторым, ключом, логично управлять напрямую от микроконтроллера, а не мудрить с псевдодвухтактником.

UPD2:
Схема давно работает в большой серии, то есть, не только в модели.

PS
Сорри за нумерацию компонентов, это вырезка из большой модели.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

3 страниц V   1 2 3 >
Reply to this topicStart new topic
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 24th July 2025 - 05:26
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01468 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016