No Image

Транзистор вместо диода схема

0 просмотров
11 марта 2020

Camilo Quintáns Graña и Jorge Marcos Acevedo, Испания

На мощных кремниевых выпрямительных диодах прямое падение напряжения может достигать 1.2 В. Рассеиваемая на них мощность снижет КПД источников питания. Так, к примеру, на антивозвратном диоде в фотоэлектрической панели мощностью 120 Вт с номинальным напряжением 24 В может теряться до 6 Вт мощности, что в относительных единицах означает 5%. Система охлаждения диодов требует дополнительных затрат, и, опять же, увеличивает потери мощности.

В статье предлагается более экономичное решение, заключающееся в замене мощного диода MOSFET транзистором, работающим в режиме включения/выключения.

Рисунок 1. Прецизионный мощный диод работает как выпрямитель, питающий индуктивную нагрузку.

Надписи на схеме
POWER PRECISION EQUIVALENT DIODE Эквивалентный мощный прецизионный диод
CATHODE Катод
ANODE Анод

На Рисунке 1 изображена схема выпрямителя с MOSFET транзистором Q1, имеющим во включенном состоянии низкое сопротивление сток-исток. V2 представляет источник переменного напряжения 36 В. Нагрузка образована последовательным соединением резистора 9 Ом и индуктивности 25 мГн. Компаратор IC1 управляет затвором транзистора Q1 на тех отрезках времени, когда напряжение питания на аноде превышает напряжение на катоде. Таким образом, исток выполняет функцию анода выпрямителя, а сток – катода. В схеме используется способность транзистора проводить ток в направлении исток-сток. При включении Q1 происходит эффективное шунтирование паразитного диода между подложкой и стоком, благодаря чему потери мощности оказываются минимальными. При низком напряжении затвор-исток выключены как транзистор, так и паразитный диод. Диод D1 и резистор R1 выполняют функцию защиты компаратора, ограничивая напряжение на его входах.

Рисунок 2. На этих осциллограммах приведены формы напряжений на индуктивной нагрузке, состоящей из резистора 9 Ом и индуктивности 25 мГн. На осциллограмме C2 максимальный ток нагрузки равен 2.65 А. (100 мВ/А). C1 показывает падение напряжения между анодом и катодом выпрямителя.

На рисунке 2 показана форма напряжения на нагрузке и падение напряжения на выпрямителе Q1.

Читайте также:  Фасады лдсп или мдф что выбрать
Рисунок 3. Осциллограммы для случая, когда на затвор подается управляющее напряжение. Паразитный диод MOSFET транзистора закрыт, и падение напряжения на транзисторе всего 33 мВ (осциллограмма C1). На осциллограмме C2 изображена форма тока, протекающего через выпрямитель.

Рисунок 3 иллюстрирует нормальное функционирование выпрямителя, когда при максимальном токе нагрузки 2.65 А падение напряжения равно 33 мВ, а Q1 работает в омической области (области нарастания вольт-амперной характеристики). Напротив, если не управлять напряжением затвора, падение напряжения достигает 629 мВ, приводя к возрастанию максимальной мгновенной мощности до 1.66 Вт (Рисунок 4).

Рисунок 4. Осциллограммы для случая, когда управляющее напряжение на затвор не подается. Паразитный диод MOSFET транзистора открыт , и падение напряжения на транзисторе равно 629 мВ (осциллограмма C1). На осциллограмме C2 изображена форма тока, протекающего через выпрямитель.

Предлагаемый подход справедлив для выпрямителей любого типа с любым количеством диодов. Кроме того, возможно использовать эту схему в DC/DC и DC/AC преобразователях, поскольку в мостовых схемах MOSFET транзисторы могут пропускать как активные, так и реактивные составляющие токов. Существенной особенностью является и исключение влияния паразитного диода подложка-сток.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Полноценная замена диода на полевой транзистор

Автор: Providec
Опубликовано 10.07.2013
Создано при помощи КотоРед.

Так, для начала сами схемы.


Первая схема самая простая, ее выкладывают в сети все кому не лень, с нее и начнем. Это защита от переполюсовки питания, больше применения ей нет, не является полноценной заменой диода, так как будет пропускать ток в обратном направлении, т.е. если вместо нагрузки повесить конденсатор, то при отключении блока питания, этот конденсатор разрядится через открытый полевик на сам блок питания.

Вторая схема — назовем ее электронным (управляемым) рэле. При отсутствии управляющего сигнала на оптроне схема разорвана по питанию с любой стороны. При подаче управляющего сигнала на оптрон оба полевика откроются и мы получим "замкнутые клеммы", т.е. ток (положительной полярности) сможет проходить в любом направлении.

Читайте также:  Комнатный цветок похожий на герань

Третья схема — полноценная замена диода (неуправляемая). Вместо оптрона стоит компаратор, который позволяет окрыть полевики когда левый потенциал напряжения больше правого и закрыть, когда все наоборот. Выход компаратора представляет собой свободный коллектор n-p-n транзистора, эмиттер которого посажен на землю.

Четвертая схема — полноценная замена управляемого диода (тиристора). Последовательно с выходным транзистором компаратора стоит оптрон, который и управляет работой схемы.

P.S. Заметил что неправильно подключены входы компаратора, для того чтобы все работало как в описании их нужно поменять местами.

Целесообразность применения каждый выбирает сам, неоспоримым преимуществом является малое сопротивление полевика в открытом состоянии, как следствие практически отсутствие падения напряжения на ключе, что обеспечивает как минимум выигрыш по КПД (актуально для малых нагрузок) и уменьшение напрасного тепловыделения (актуально для больших нагрузок).

Равнозначна ли такая схема включения транзистора обычному диоду, или нет, а если нет — то почему?

Равнозначна.
На моей памяти применение в таком включении транзисторов П4хх в мостовых выпрямителях вместо мощных диодов.

Переход б-э эквивалентен у большинства кремниевых транзисторов стабилитрону с напряжением ст.

7,5v — Vб-э предельная.
Но у некоторых, напр.Кт209

60v. В некоторых схемах это используется, напр.
Обсуждение здесь http://pro-radio.ru/power/2412-3/

Речь конкретно о представленной мной схеме, с нормальной величиной и полярностью питания, без превышения предельно-допустимых величин и выхода в нештатные режимы.

Неравнозначна, и об этом на лекциях по ТОЭ нам препод специально говорил. Ввиду такого специалитета я это запомнил, и попробую донести до вас.
Если бы тут был только переход БЭ, то да, это был бы только диод. Но базовый ток резко повышает проводимость коллекторного перехода. И результирующий ток более обеспечивается за счёт составляющей коллекторного тока, чем базовой (прикидочно в В раз). Это приводит к тому, что "пятка" прямой ветви ВАХ для транзистора имеет чуть меньшую величину, чем отдельно для перехода БЭ этого же транзистора. Кроме того, загиб ВАХ на этой пятке у транзистора более крутой (более резкий) — по той же причине. Что-то об этом есть в книжке Шило, ведь такое включение хорошо изучено, да и в схематике ИМС хорошо видно, что такое включение применяется чаще, чем чисто диодное.
Ну и разумеется, у такого включения гораздо меньшее обратное напряжение, как правильно упомянул alexleon4.

Спец: Ввиду такого специалитета я это запомнил, и попробую донести до вас

Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector