Подскажите пожалуйста, как работает драйвер MOSFET изображенный на рисунке а).


Я понимаю как работает драйвер на рисунке б). При подаче на базы pnp и npn транзисторов положительного напряжения открывается npn-транзистор, а pnp закрывается. При подтягивании баз pnp и npn транзисторов к земле npn-транзистор закрывается, а pnp, наоборот открывается.

В схеме же а) что при подаче положительного напряжения на базы биполярных транзисторов, что при подаче нуля, ни один транзистор по идее открываться не должен - нет пути для протекания базового тока (сопротивление затвора полевого транзистора очень велико). Тем неменее во многих статьях про драйверы полевых транзисторов приводится именно схема на рисунке а). Как она работает? В чем ее преимущество перед схемой б)?

Подскажите где можно почитать про данное включение коммплементарной пары транзисторов.

Первая схема эмиттерный повторитель, она быстрая и без КЗ, а вторая — её полная противоположность, ключи в худшем понимании этого слова.

Схема а) - классический двухтактный эмиттерный повторитель и предпочтительней второй схемы именно потому, что транзисторы не заходят в насыщение - быстродействие максимально. Все пути для протекания токов есть, учитывая емкостной характер нагрузки. Где почитать? Да хоть в "Искусстве схемотехники" т.1 §2.16 (Двухтактные выходные каскады). Да и в любой книге по работе транзисторов.

Ёмкость затвора при открытии заряжаем, при закрытии разряжаем, вот в это время ток и течёт. http://electricalschool.info/main/osnovy/1...ndensatora.html

Первая схема - рабочая, но мало понятно, зачем для перезарядки затворной емкости ставить эмиттерный повторитель.
Вторая схема - почти короткое замыкание цепи питания драйвера (оба транзистора открываются и входят в насыщение независимо от напряжения на входе драйвера).

Малопонятно до тех пор, пока не понадобилось практически. Известно зачем - ускорить переключения.

Это неверно. Очень даже зависимо. При входном напряжении, близком к "рельсам", один из транзисторов закрыт. Но здесь требуется хороший прямоугольник на входе для минимизации сквозных токов. Схема выдумана из-за желания увеличить размах управляющего напряжения.

Давайте посчитаем, для примера возьмем обычные кремниевые транзисторы.
Т.к. базы соединены между собой, то при увеличении Vgate выше 1,4 В транзисторы откроются. Чтобы при Vgate=2 В закрыть, например, нижний транзистор, надо к переходу ЭБ верхнего транзистора приложить не менее 1,4 В. Что будет с этим переходом? Правильно, он сгорит. При ЛЮБОМ ПРЯМОУГОЛЬНИКЕ на входе (хорошем, плохом - не важно). Далее, что толку от усилителя, дающего на затворе максимум 2 В?
Конечно, если схему перед сборкой доработать напильником, может и заработает, но это будет совсем другая схема, хоть и на транзисторах по схеме с ОЭ.

Заменить биполярные на рублевые p- и n-канальный мосфеты, и дело в шляпе! У маломощных емкость затвора невелика, так что риска пожечь ногу мелкоконтроллера не будет, а мощный мосфет будет свой положенный заряд получать через верхний или нижний транзистор. И греться они наверняка меньше будут.

классика КМОП!

AF4502, сборка п- и н-канальников в sо8

Согласен, недосмотрел. Базы не должны быть соединены вместе. Базовый резистор следует разделить надвое. В остальном - всё та же схема. Хоть и никчемная...

Верхний транзистор всегда будет открыт, потому как чтобы его закрыть, нужно будет приложить напругу, превышающую Vgate. А это явно вольт 15...

В том то и дело, что данная схема (рисунок а)) приводится много где, но конкретного описания протекания токов и падения напряжений я так и не нашел (в том числе в книге Искусство схемотехники).
В схеме б) действительно нужно ставить отдельные базовые токоограничивающие резисторы чтобы она работала. Несмотря на то что эта схема заходит в насыщение при большом базовом токе и в момент переключения через оба транзистора (пока один еще не полностью закрылся, а второй не полностью открылся или вообще уже полностью открылся) протекает сквозной ток, схема проверена на практике - она работает. Она действительно схеме КМОП только в биполярном исполнении (при использовании раздельных базовых резисторов). Поправляю рисунок:

В схеме а) путь протекания базовых токов транзисторов замыкается через емкость затвора управляемого полевого транзистора. По мере заряда емкости затвора базовый ток через верхний транзистор будет уменьшаться, а следовательно верхний транзистор начнет закрываться. Допустим что напряжение управления поступающее на базы биполярных транзисторов имеет ту же амплитуду, что и напряжение на коллекторе верхнего транзистора (которое и подается через переход коллектор-эмиттер верхнего транзистора на затвор полевика) - назовем его просто напряжением питания. До какого напряжения зарядится емкость затвора? До напряжения питания минус минимальное напряжение база-эмиттер верхнего транзистора?

Насыщение транзисторов влияет только на время задержки открытия/закрытия управляемого транзистора. Это важный параметр только в случае обратной связи (например, если данный драйвер используется в импульсном источнике питания - чем больше задержка в схеме обратной связи тем больше ошибка в регулировке выходного напряжения). Если же обратной связи нет, то зная время задержки его можно учесть подавая управляющий сигнал заранее. В случае отсутствия обратной связи на первое место выходит скорость открытия и закрытия управляемого полевика. Вот мне и не понятно какая из схем даст лучшие фронты на выходе полевика. Промоделировать бы эти схемы на скорость переходного процесса, но к сожалению не знаю такой САПР, которая более-менее моделирует ключевой режим транзистора по SPICE-модели. Уважаемые знатоки подскажите САПР который нормально моделирует процесс переключения транзисторов по SPICE-модели (чтобы можно было все характеристики импульса посмотреть - фронты, неравномерность вершины импульса).

sergey_sh, прекратите трахать людям мозги... Схема "б" уродлива до нерабоспособности.. И Вы не найдёте ни одного примера её практического использования и из-за сквозного тока, и из-за на порядок меньшего быстродействия. Разубеждать Вас в этом - откровенно времени жаль..., а показывать модель её работы - только мусор распространять... Займитесь чем-нибудь более полезным...
Как Вам форма импульсов на выходе схемы "б"....?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Немного не так. Как у всякого эмиттерного повторителя, до напряжения на его базе минус напряжение перехода Б-Э.

А откуда Вы его знаете? Т.н. коэффициент насыщения зависит и от базового тока, и от бэтта транзистора, и от температуры. Будете для каждого экземпляра подбирать? Кроме того, в драйвере будут возникать сквозные токи, пока выключаемый транзистор не вышел из насыщения и не закрылся.

что мешает использовать два резистора между коллекторами вместо одного в нагрузку ?

что мешает прекратить одевать штаны через голову и поставить два комплементарных МОП транзистора?

отсутствие других преимуществ у схемы б)

ну так и говорите и не говорите про кз

Ну чтож вы так предвзято,
Симбиоз обеих схем имеет право на жизнь.
Вместо верхнего ключа можно и эмиттерный повторитель поставить.

не, ну чаще переходы наоборот, ибо управление от земли

Одинаковые, потому что усиление тока одинаковое.

sergey_sh
А чем вас драйвер затвора, типа IR442*, не устраивает?

novikovfb, а ради чего ???
Вот пример - характеристики - прелесть... А корпус - без мата - не припаяешь...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вовсе нет. Речь про конкретную схему. Ваш симбиоз - совершенно другая схема. А всего их тысячи мильёнов.

Схема в отсутствие управляющего сигнала должна находиться во вполне определённом состоянии.
Схема а) находится, во вполне логичном и подходящем.
Схема б) - нет. Даже с дополнительными костылями она не будет иметь никаких преимуществ.

Вообще странно, что такие темы появляются на форуме разработчиков. Это уровень первого года радиокружка или первых курсов микроэлектроники.

По идее тема должна была закрыться вторым постом со ссылкой на классический букварь Laslo Balogh . Помнится, кто-то его и на русский перевёл.

Как "ради чего"? Схема должна работать.
Схема "А" работоспособна, но уменьшает размах напряжения на затворе на 1 В в каждую сторону. Если вместо 0 В она будет выдавать 1 В - это может создать проблемы с выключением транзистора с малым пороговым напряжением.
Схема "Б" - сплошные ошибки, работать в принципе не должна, с кучей костылей из нее можно что-то получить, но тоже с неважными параметрами.
Замена биполярных транзисторов на полевые в схеме "Б" делает ее вполне работоспособной без всяких костылей.
Или использовать биполярные транзисторы и включить голову. Как вариант - посмотреть схемы УНЧ 20-30 летней давности, там все эти схемные решения обсосаны.

По поводу корпуса. В чем проблема? Обычный СМД монтаж, ничего экзотического, если руки не трясутся - вполне можно припаять и паяльником (в отличие от QFN корпусов).

Валентин Володин с valvolodin.narod.ru переводил: PDF

На самом деле перевёл Дмитрий Макашов.

Спасибо!

Действительно неизвестно точно какое напряжение насыщения, но приблизительно предположить можно (например принять равным 0,7 В), так как скорее всего оно в диапазоне температур и базовых токов находится в диапазоне +/- 0,2 В, что несущественно если уровень сигнала управления например +12 В. Существенно только в том случае, если управление происходит полевиком с уровнем управления КМОП.

Действительно, уменьшить сквозной ток до приемлемого для перехода коллектор-эмиттер уровня можно с помощью двух резисторов в коллекторах биполярников и снимать сигнал управления полевиком между этих резисторов.
Я на практике проверял - использовал в качестве драйвера одни из самых распространенных и дешевых биполярников BC817 и BC807 - они даже без коллекторных резисторов не выходят из строя. Сквозной ток конечно есть, но время протекания сквозного тока слишком мало чтобы вывести из строя транзисторы (в том числе не ставил резистор в затвор полевика чтобы не затягивать его время включения/выключения). Но для надежности конечно стоит заложить резисторы.

Не всегда есть возможность купить драйвер, либо время его доставки сравнительно велико. Сравнительно с покупкой дешевых и распространенных биполярных транзисторов (например тех, которые я привел выше). Кроме того, биполярники будут стоить в несколько раз меньше чем микросхема драйвера. Практически каждая микросхема уникальна. Если вы заложились на какую-то микросхему, а с ее поставкой проблемы, то придется туго. А вот с широко распространенными биполярниками такой проблемы быть не может - их выпускают все кому не лень.

Нужно уточнить - я использовал схему б) на частоте переключения 30 кГц. При увеличении частоты переключения влияние тока утечки будет все больше сказываться на нагреве биполярников и на КПД самого драйвера. Поэтому конечно нужно либо ставить ограничивающие коллекторные резисторы, либо переходить на схему а). Я не держусь за схему б), просто она мне понятна и я ее уже использовал. Со схемой а) вроде разобрался (как работает). Осталось только узнать реальную скорость ее переключения, например на тех же транзисторах BC807, BC817.

Вряд ли кто-то в здравом уме откроет в голой степи ларёк и начнёт продавать полевые транзисторы и одновременно не продавать к ним драйверы, так что тема ни о чём, особенно ещё и потому, что Вы так и не поведали, каким-таким дивным безрыбьем в Вашей деревне создаёте мегагерцового диапазона сигнал 0...15 В для его усиления по току двумя рассматриваемыми никакими не драйверами, а всего лишь буферами.

Нет, Вы не поняли. Речь не о напряжении насыщения, а о коэффициенте насыщения. Эта величина говорит о том, насколько глубоко ключ находится в насыщении и, соответственно, сколько ему времени понадобится, чтобы выйти из него. Упрощённо, для того, чтобы обеспечить коллекторный ток в 1А, транзистору с "бэтта"=100 требуется 10 мА базового тока. Но это всё ещё активный режим. Для надёжного насыщения ключа выбирают базовый ток с запасом, обычно в 3-5 раз больше требуемого. Это и есть коэффициент насыщения. Учитывая, что для различных экземпляров даже одного типа транзисторов "бэтта" может отличаться в разы, а то и на порядок, ориентируются на минимальную. Вот и выходит, что реальная глубина насыщения (и, соответственно, время выхода из него) на самом деле известны весьма ориентировочно.


Так если использовали, то отчего же не узнали? И чем Вы их "раскачивали"?

Да, действительно. Согласен.

Я использовал схему б) (со сквозным током) - переключал с ее помощью P-канальный полевик IRF9321Pbf (включал и выключал питание на нагрузке). На затворе IRF9321Pbf при использовании биполярных транзисторов BC807 и BC817 получал задний и передний фронты примерно 100 нс (открывался и закрывался полевик примерно с той же скоростью). Для ускорения работы биполярников использовал форсирующие конденсаторы в их базах. Так как управление шло с маломощного микроконтроллера, то чтобы не перегружать его выход для раскачки BC807 и BC817 использовал такую же схему из транзисторов BC847 и BC857 (у них тоже форсирующие емкости), ну а перед ними для преобразования уровней (у микроконтроллера питание 3,3 В, а управление полевиком 12 В) ставил обычный каскад с общим эмиттером на том же BC847 (пришлось ставить в его коллекторе небольшой резистор 220 Ом чтобы не слишком затягивать открытие и закрытие первой "комплементарной" цепочки на BC847 и BC857 - при питании 12 В ток коллектора около 54 мА, но так как транзистор был открыт не постоянно, то средний ток значительно меньше).
Я имел ввиду что мне не известна скорость переключения схемы а).

Красивая схема, не знал !

Немного другой вопрос: нет ли такой же простой схемы драйвера верхнего ключа ?
Давно было интересно, что за схем в верхнем плече микросхем вроде IR2101, но ответ так и не нашёл.

Жуткая каша из топора. Пару 807 с 817 сам использовал для умощнения драйвера при работе с большой емкостью затвора. Исключительно в режиме повторителя. Но схема со сквозным током обречена на неизбежное выгорание. Сквозной ток коллектора ничем не ограничен и, пока идет перезаряд паразитных емкостей и рассасывание носителей, может значительно вырастать. На столе еще поживет, но в более горячих условиях сгорит без вариантов.

Подниму тему, поскольку в тему.
Беру первую схему, добавляю оптопару TLP181, нужна развязка:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
VT1 - это транзистор оптопары.

Подаю сигнал с частотой 1 кГц, параметры на картинке:
Нарастание Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Спад Нажмите для просмотра прикрепленного файла

На выходе получаем:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

И интересую, исходный сигнал 6 мкс нарастание/спад, выходной сигнал 60 мкс нарастание/спад. Это быстро? Что-то мне кажется не особо. Подскажите, что я неправильно делаю.
Оптопара? Если да, то что применить?
В идеале хотелось бы, чтоб выходной сигнал был не хуже входного.

А нагрузку эмиттерному повторителю забыли подключить? Куда, по-Вашему, должен течь ток, если в обоих состояниях один из транзисторов пары закрыт? Ну, и скорость нарастания от R1 сильно зависит.

Спасибо, Herz!
Резистор помог, уменьшил сопротивление в два раза, время нарастания уменьшилось до 2 мкс.

Спрошу еще. Подключил полевик (20N60С3), сопротивление R1 - 5,5к, время нарастания 15 мкс, спад 1 мкс (смотрел на стоке) - это предел для данной схемы?

Так-то, вроде, в тырнете полно всего, но когда начинаешь делать, результат иной чем у авторов постов.

Что-то времена огромные - это времена на выходе силового транзистора или на его затворе? Не могу найти даташит на 20N60С3. Кто его производит? Какие у него емкости? Сопротивление R1 5,5к - это много. Я понимаю что при его уменьшении будет расти протекающий через него ток и соответственно будет расти рассеиваемая на R1 мощность, но при таком большом сопротивлении даже биполярники будут долго переключаться, а время переключения силового транзистора скорее всего еще больше затянется. Но тем не менее 15 мкс это очень много. Какие биполярники вы используете? Входной транзистор по схеме с общим эмиттером это транзистор оптопары?
Самым простым способом увеличения скорости переключения биполярников без увеличения протекающего через R1 тока будет установка промежуточного каскада на менее мощных транзисторах с меньшими емкостями.
А если посмотреть схемы драйверов в даташитах, то видно что в них в качестве ограничителя тока коллектора входного транзистора стоит источник тока.

Выбирайте: https://www.google.ru/?gws_rd=ssl#newwindow...datasheet&*
Если сделать R1=1,0кОм, то картина ещё лучше станет, правда ток через диод оптрона надо будет увеличить, а потери возрастут максимум на 130 мВт. Много?

Если нужна развязка, то проще использовать готовый оптический TLP705 ( или неоптический - FAN7371....) драйвер...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Гуд! Цена правда не гуманная, но поищу в этом направлении.

Что получилось в итоге.
Оптопара. По ДШ рекомендованный ток через светодиод от 16 до 20 мА, рекомендованный ток через транзистор от 1 до 10 мА (максимальные токи - 50 мА). Ток через светодиод выбрал около 14 мА, по наличию резистора. В качестве R1 поставил 1,4к, при напряжении 12 вольт ток примерно 7-8 мА.
Емкость конденсатора увеличил до 47 мкФ (питание драйвера от изолированного DC/DC c выходным током 40 мА и без увеличенной емкости заметны пульсации). Питание драйвера 12 вольт.
В стоке полевого транзистора стоит резистор сопротивлением 18 Ом, напряжение питания оконечного каскада 7,5 вольт.
Транзисторы драйвера - BC547/557.

Да, в начале я смотрел сигнал на затворе, а в сущности на кой мне этот затвор - интерес представляет сток. При тех же параметрах тестового сигнала вышло так (сигнал на стоке):
Открывание Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Закрывание Нажмите для просмотра прикрепленного файла
В целом не хуже 1 мкс. Единственно - при открывании появился всплеск. Его можно как-то убрать или сгладить? Или фиг с ним....
То что получилось - это предел? В плане того, если нужно будет с еще меньшими временами открывания и закрывания. Или сразу не париться и искать что-то промышленно-готовое?

...На мой вкус - искать готовое... Главное в драйвере - большой ПИКОВЫЙ ток коллекторов транзисторов... И чем он потенциально больше - тем лучше... Хорошо бы -1-5 Ампер ( зависит от ёмкости затвора)... А BC547/557- это, в этом смысле - ни о чём...

это смотря какой драйвер брать. взять тот же сдвоенный 1.5А 170ап3 - есть предложения за копейку (опт), розница от 2-5р.