| Главная » Статьи » Схемы » Радиолюбителю-конструктору |
Мощные полевые переключательные транзисторы как стабилизаторы и ограничители напряжения
Многие радиолюбители широко используют в различных устройствах
переключательные мощные полевые транзисторы
с индуцируемым каналом. Автор статьи, помещенной ниже, считает,
что область применения этих полупроводниковых приборов
может быть расширена.
Речь в статье пойдет о полевых транзисторах
с индуцируемым каналом.
При отсутствии управляющего напряжения
затвор—исток проводящий канал
между истоком и стоком у них практически
отсутствует и сопротивление
исток—сток очень велико. Канал начинает
формироваться и проводить ток
лишь при управляющем напряжении,
большем некоторого значения, называемого
пороговым напряжением (Unop).
Такие транзисторы ([1], например)
предназначены для работы в устройствах
коммутации, импульсных блоках питания
в качестве прерывателей тока,
но пригодны и для изготовления линейных
стабилизаторов напряжения [2],
мощных усилителей сигналов ЗЧ и даже
ВЧ усилителей мощности для трансиве-
ров. Дело в том, что эти транзисторы,
наряду с малым сопротивлением открытого
канала (сотые и тысячные доли
ома), обладают рядом других ценных
качеств — большой крутизной передаточной
характеристики, большими то-
к бесконтрольному увеличению выходного
напряжения стабилизатора. Но в
таком случае через резистор R1 на базу
транзистора VT1 поступит напряжение,
при котором он откроется и на входе управления
микросхемы DA1 установится
напряжение, близкое к нулю, поэтому
выходное напряжение не превысит
1,3...1,5 В. В нормальном состоянии
ток, протекающий через резистор R1
и диоды VD1, VD2, создает на базе транзистора
VT1 напряжение, близкое к нулю.
Поэтому транзистор закрыт и не
влияет на работу стабилизатора на микросхеме
DA1.
В стабилизаторе можно применить
конденсаторы К50-35 или аналогичные,
но все же желательно, чтобы конденсатор
С3 был неполярным, поскольку
в аварийных ситуациях на нем возможно
появление напряжения обратной полярности.
Постоянные резисторы — МЛТ,
С2-33, Р1-4, переменный резистор должен
иметь надежную конструкцию, подойдет
проволочный ППБ или аналогичный,
у которого выводы припаяны или
приварены к проволочной обмотке. Переменные
резисторы, у которых выводы
приклепаны к токопроводящему элементу,
например СП-1, применять нежелательно.
Диоды—любые малогабаритные
кремниевые выпрямительные (серий
ком стока (десятки ампер) и мощностью
(100 Вт и более).
Указанные свойства позволяют использовать
эти транзисторы в качестве
мощных стабилитронов (в том числе
и регулируемых) или ограничителей напряжения
(в том числе и переменного)
 Рис. 1 на какой-либо нагрузке. Схема включения таких транзисторов как аналогов стабилитрона показана на рис. 1. Балластный резистор R1 соответствующих сопротивления и мощности здесь играет ту же роль, что и в параметрическом стабилизаторе с обычным стабилитроном. На рис. 1,а показана схема включения транзистора с n-каналом, а на рис. 1,б — с р-каналом. При увеличении входного напряжения UBX выходное Uвыx также увеличивается. В момент, когда выходное достигает напряжения открывания транзистора, ток стока увеличивается, из-за чего увеличение напряжения Uвыx резко замедляется. Благодаря большой крутизне передаточной характеристики транзистора при изменении тока в широких пределах напряжение Uвыx поддерживается вблизи порогового напряжения.  Рис. 2 На рис. 2, как пример, показаны вольт-амперные характеристики аналога стабилитрона, построенного на транзисторе трех типов. Транзисторы, у которых в маркировке присутствует буква L (они предназначены для работы с управляющими сигналами логических уровней), имеют меньшее значение напряжения стабилизации. Графики показывают, что у транзистора с большей крутизной передаточной характеристики крутизна подъема рабочего участка меньше. Температурный коэффициент напряжения стабилизации невелик и отрицателен. Так, для транзистора IRLR2905 при увеличении температуры корпуса от 20 до 100 °С напряжение уменьшается с 2,37 до 2,25 В, что можно считать вполне удовлетворительным. Таким образом пороговое напряжение можно рассматривать как напряже- ние стабилизации аналога стабилитрона. Чем меньше сопротивление открытого канала транзистора и больше крутизна, тем стабильнее выходное напряжение. При этом вольт-амперная характеристика аналога будет более пологой, а его дифференциальное сопротивление — меньше. Для того чтобы повысить стабильность выходного напряжения, в аналог стабилитрона можно ввести дополнительный резистор R2, как показано на рис. 3.  Рис.3  Рис.4  Рис.5 Сопротивление этого резистора определяют следующим образом. Если при изменении тока во входной цепи на I напряжение Uвых увеличивается на U, то требуемое сопротивление R2= U/ I. Для примера на рис. 2 показана штриховой линией ВАХ на транзисторе IRLR2905, включенном по схеме на рис. 3, при сопротивлении резистора R2 = 0,1 Ом. Видно, что рабочий участок характеристики практически горизонтален. Увеличение сопротивления резистора R2 сверх расчетного приведет к тому, что рабочий участок кривой станет спадающим, т. е. при увеличении тока через транзистор напряжение Uвых будет уменьшаться. Питание затвора транзистора от рези- стивного делителя напряжения, как это показано на рис. 4, позволяет получить регулируемый аналог стабилитрона. Его напряжение стабилизации можно варьировать изменением коэффициента деления этого делителя. Зная напряжение стабилизации исходного аналога стабилитрона, можно определить выходное напряжение узла: Uвых = UCT (R3+R4) / R4 или по заданному выходному напряжению найти требуемое сопротивление резисторов R3 и R4. Отметим, что Uвых всегда больше, чем исходное напряжение. На рис. 2 штрихпунктирной линией показана вольт-амперная характеристика такого аналога стабилитрона при использовании в нем транзистора IRLR2905 и резисторов R2 = 0, R3 = R4 = 10 кОм. У регулируемого стабилитрона, однако, дифференциальное сопротивление также увеличивается пропорционально выходному напряжению. На практике для повышения устойчивости работы аналога стабилитрона необходимо, чтобы все соединения были минимальной длины, а к выводам стока и истока следует припаять блокировочный керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Транзистор необходимо установить на теплоотвод, размеры которого должны соответствовать рассеиваемой мощности. Описанные узлы могут выполнять функции ограничителя напряжения. Для этого исключают резисторы R1 и R2. Напряжение ограничения устанавливают с помощью резистивного делителя, как показано на схеме рис. 4. Но при этом необходимо учитывать предельно допустимые значения параметров используемого транзистора. Такой ограничитель напряжения совместно c плавким (или самовосстанавливающимся) предохранителем можно применять для защиты различной радиоаппаратуры от превышения питающего напряжения. Для построения ограничителя переменного напряжения необходимо использовать два таких устройства, включенных встречно—последовательно, как показано на рис. 5. Рис. 5 Каждый из рассматриваемых n-канальных транзисторов имеет встроенный защитный диод, включенный анодом к истоку, а катодом — к стоку (для транзисторов с n-каналом). Поэтому транзисторы будут работать поочередно: при положительной полуволне — VT1 и защитный диод транзистора VT2, а при отрицательной — VT2 и диод VT1. Напряжение ограничения устанавливают с помощью резистивных делителей напряжения R1R2 и R3R4. Таким образом, мощные полевые переключательные транзисторы можно с успехом использовать для построения параллельных стабилизаторов и ограничителей напряжения. Очень важно то, что минимальное значение напряжения стабилизации находится в пределах 2...3 В, что затруднительно получить при использовании стабилитронов. Кроме того, ток стабилизации такого стабилитрона может достигать единиц и десятков ампер, а мощность — десятков ватт. ЛИТЕРАТУРА 1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45. 2. Нечаев И. Стабилизатор напряжения 35...70 В. — Радио, 2004, № 8, c. 28 | |
| Просмотров: 19705 | Комментарии: 6 | Рейтинг: 2.7/3 |
| Всего комментариев: 0 | |
