|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Điều khiển các bóng bán dẫn hiệu ứng trường trong bộ biến đổi xung. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Đài thiết kế nghiệp dư Như đã biết, việc sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường công suất cao thay vì bóng bán dẫn lưỡng cực trong bộ biến đổi điện áp xung mang lại một số lợi ích. Bạn có thể đọc về điều này trong các tài liệu chuyên ngành, tuy nhiên, thứ nhất, nó thực tế không thể tiếp cận được đối với người đọc bình thường và thứ hai, các vấn đề về điều khiển các bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh được trình bày trong đó, như một quy luật, ở dạng chung, không có tài liệu tham khảo. đối với các mạch cụ thể, mô tả chi tiết về hoạt động Không có bộ chuyển đổi. Tác giả bài viết này giới thiệu các đặc điểm của việc sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường trong các thiết bị như vậy. Các bóng bán dẫn hiệu ứng trường của cấu trúc MIS với kênh n cảm ứng được sử dụng rộng rãi nhất trong các bộ biến đổi điện áp xung. Ở điện áp cổng 0 (so với nguồn), bóng bán dẫn đóng và mở với điện áp dương với ngưỡng được xác định khá rõ ràng. Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy sự phụ thuộc được đo bằng thực nghiệm của dòng thoát vào điện áp nguồn cổng của bóng bán dẫn IRF630. Khoảng điện áp đầu vào từ trạng thái đóng hoàn toàn đến trạng thái bão hòa không vượt quá 0,5 V, điều đó có nghĩa là bóng bán dẫn là một bóng bán dẫn chuyển mạch điển hình.
Vì không có sự tích tụ của các hạt mang điện trong kênh nên không có thời gian để chúng hấp thụ lại. Khoảng thời gian tăng giảm của xung dòng xả với tín hiệu điều khiển tương ứng là 20...30 không ở mức dòng hoạt động tối đa đạt 9 A. Điện áp nguồn xả hoạt động tối đa Usi max = 200 V, tiêu tán tối đa POWER P pac tối đa = 75 W. Điện trở đầu vào của bóng bán dẫn MIS hoàn toàn là điện dung, nhưng điều này không có nghĩa là khi đặt một xung điều khiển vào cổng, nó sẽ hoạt động giống như một tụ điện thông thường. Trong mạch tương đương của bóng bán dẫn, ba điện dung chính được phân biệt: điện dung đầu vào - giữa cổng và nguồn; Sce đi qua nằm giữa cống và cổng, Sse đầu ra nằm giữa cống và nguồn. Điện dung Sayi được tích điện giống như một tụ điện thông thường chỉ đạt đến điện áp ngưỡng ipor, ngay khi bóng bán dẫn mở ra, một phản hồi điện áp âm xảy ra thông qua điện dung Cs3. Một phần nằm ngang xuất hiện trên đường cong sạc của điện dung đầu vào. Thời lượng của nó, tùy thuộc vào dòng sạc, dao động từ vài phần nhỏ đến vài micro giây, nhưng nó đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành xung dòng xả. Để nghiên cứu các đặc điểm của đường cong sạc, một bộ phận đã được lắp ráp, sơ đồ được thể hiện trong hình. 2 (không có điện trở R3). Thiết bị được cấp nguồn từ hai nguồn Upit1 và Upit2, do điện áp ở cống lên tới hàng trăm volt.
Sơ đồ điện áp tại các điểm đặc trưng của nút được hiển thị theo thang đo tùy ý trong Hình 3. XNUMX.
Cho đến thời điểm này, điện áp dương ở đầu vào giữ cho bóng bán dẫn VT1 mở. Thời lượng tăng giảm của các xung kích hoạt (cùng với thời gian tăng của bộ khuếch đại dao động) không vượt quá 20 ns nên không được phản ánh trên sơ đồ. Trong đoạn t1...t2, khi bóng bán dẫn VT1 đã đóng thì VT2 cũng vẫn đóng và điện áp tại cổng của nó tăng theo cấp số nhân với hằng số thời gian R2Czi. Trên màn hình, phần ban đầu này trông giống như một đoạn thẳng. Transistor VT2 mở tại thời điểm t2, tức là có độ trễ nào đó. Hãy biểu thị nó là tset1 = t2 - t1. Từ thời điểm t2, phản hồi âm bắt đầu hoạt động giữa cực máng và cổng thông qua điện dung CC2 (hiệu ứng Miller). Điện áp cổng ngừng tăng và đồ thị b ở phần t3...t2 xuất hiện dưới dạng đường ngang trên màn hình. Nhưng điện áp tại điểm b kể từ thời điểm tXNUMX bắt đầu giảm do dòng điện tiêu hao tăng. Tại thời điểm t3, bóng bán dẫn VT2 mở hoàn toàn, điện áp tại cống của nó gần như bằng 1 và không đổi, phản hồi âm qua Sse bị tắt (dòng phản hồi bằng XNUMX). Điện áp cổng lại bắt đầu tăng theo cấp số nhân lên UpXNUMX. Tại thời điểm t4, bóng bán dẫn VT1 mở ra và điện dung S2 bắt đầu phóng điện. Hằng số thời gian phóng điện của nó nhỏ hơn nhiều so với thời gian sạc của nó, do đó điện áp ở cổng của bóng bán dẫn VT5 giảm rất nhanh và cho đến khi đạt giá trị Unop (thời điểm t2), bóng bán dẫn VTXNUMX vẫn mở. Tại thời điểm t5 nó bắt đầu đóng, điện áp tại cống của nó bắt đầu tăng và phản hồi tiêu cực lại có hiệu lực. Một bước xuất hiện trong biểu đồ b, nhưng vì việc đóng diễn ra rất nhanh nên thời gian của nó rất ngắn. Transitor tắt trước khi điện áp ở cổng của nó giảm xuống 5. Khoảng thời gian từ U đến t2 biểu thị thời gian trễ tắt tset5 = t4 -tXNUMX. Một trong những điều kiện quan trọng nhất để bộ biến điện áp xung hoạt động đáng tin cậy là hình thành chế độ chuyển mạch an toàn cho các bóng bán dẫn công suất cao. Khi bóng bán dẫn mở ra, dòng thoát tăng từ 0 đến tối đa và điện áp trên nó giảm từ tối đa xuống gần như bằng 0. Khi bóng bán dẫn tắt, quá trình ngược lại xảy ra. Điều cần thiết là cả dòng điện và điện áp cũng như tích của chúng dọc theo toàn bộ quỹ đạo của điểm vận hành không vượt quá giá trị cho phép. Sự tăng vọt dòng điện và điện áp ở các vị trí nhất thời phải được loại bỏ hoặc giảm thiểu. Những mục tiêu này đạt được bằng cách buộc phải làm chậm quá trình chuyển mạch của bóng bán dẫn. Đồng thời, sự tăng giảm của xung phải càng ngắn càng tốt để giảm sự sinh nhiệt trong bóng bán dẫn, tức là phải tìm ra sự thỏa hiệp. Các thí nghiệm cho thấy rằng vấn đề này dễ giải quyết hơn với các bóng bán dẫn hiệu ứng trường so với các bóng bán dẫn lưỡng cực. Khoảng thời gian tăng xung của dòng thoát bằng khoảng thời gian của tiết diện ngang t2...t3, tỷ lệ thuận với điện trở của điện trở R2 (xem Hình 2). Sự phụ thuộc của khoảng thời gian phía trước tf vào điện trở của điện trở R2 được thể hiện trên hình. 4. Do đó, bằng cách chọn điện trở này, bạn có thể dễ dàng đặt tốc độ tăng dòng xả mong muốn.
Bật bóng bán dẫn hiệu ứng trường theo sơ đồ trong hình. 2 có một tính năng thú vị giúp giải quyết vấn đề. Tốc độ tăng của dòng thoát trong pha đầu của xung giảm đáng kể, dẫn đến hoàn toàn không có hiện tượng vượt mức ở phía trước xung dòng thoát (hình dạng của xung dòng thoát có thể được đánh giá bằng hình dạng của xung điện áp tại điểm c) Thời gian mở của bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh gần bằng thời gian mở của bóng bán dẫn lưỡng cực theo sơ đồ thích hợp và thời gian đóng ít hơn mười lần. Vì vậy, đối với bóng bán dẫn IRF630 ở Upit1 = 15 V và R2 = 560 Ohm topen = 0,5 μs, tclose = 0,06 μs. Với TỐC ĐỘ đóng CAO như vậy, độ suy giảm của xung điện áp tại cống có độ vọt lố bằng 7,5 V tại Upit = 20 V. Biên độ xung cũng bằng 20 V, nghĩa là độ vọt lố bằng 27,5% của biên độ của nó. Một số người coi sự đột biến là hệ quả của việc truyền trực tiếp tín hiệu đầu vào qua điện dung Sse. Tôi tin rằng công suất của tín hiệu đầu vào quá thấp đối với điều này, mặc dù tất nhiên vẫn có những điều kiện để truyền. Tôi nghĩ nguyên nhân có nhiều khả năng hơn là phản ứng của mạch điện bóng bán dẫn với dòng điện thoát giảm nhanh. Dù thế nào đi nữa, chúng ta phải đấu tranh với hiện tượng này. Cách dễ nhất là giảm độ vọt lố bằng cách tăng thời gian phóng điện của điện dung đầu vào của bóng bán dẫn VT2 (xem Hình 2). Để làm điều này, điện trở R1 được đưa vào mạch phát của bóng bán dẫn VT3. Ở R3 = 56 Ohm, biên độ xung giảm xuống 1,75 V hoặc 9%, và ở R3 = 75 Ohm - xuống 1 V hoặc 5% biên độ xung . Với điện trở R3, thời gian tăng xung tăng nhẹ - khoảng 0,1 μs. Các xung hoàn toàn không bị biến dạng thu được nếu một mạch gồm một tụ điện mắc nối tiếp có công suất 0,47...1 μF và một điện trở có điện trở 1...2 Ohms được nối với cực trên của điện trở tải Rн ( đầu thứ hai của mạch nối với dây chung). Mạch này nên được đặt càng gần các cực của bóng bán dẫn VT2 càng tốt. Trong các bộ chuyển đổi kéo đẩy, ngoài những vấn đề được liệt kê, một vấn đề khác còn xuất hiện - thông qua dòng điện. Lý do cho sự xuất hiện của nó trong các thiết bị dựa trên bóng bán dẫn lưỡng cực là do thời gian hấp thụ hữu hạn của các hạt tải điện thiểu số dư thừa trong đế của bóng bán dẫn, đó là lý do tại sao cần phải trì hoãn việc mở bóng bán dẫn một cách giả tạo. Trong những điều kiện này, độ trễ bật và tắt sẽ tự động xảy ra và thời gian trễ là ổn định. Mặc dù thực tế là không có sự tích tụ điện tích trong các bóng bán dẫn hiệu ứng trường, nhưng dòng điện chạy qua chỉ có thể xuất hiện khi tset2 > tset1. Nếu bạn đảm bảo rằng bóng bán dẫn ở một nhánh của bộ chuyển đổi đóng trước khi bóng bán dẫn đóng ở nhánh kia mở ra thì dòng điện này sẽ không xảy ra. Nói cách khác, phải có một khoảng dừng giữa việc đóng một bóng bán dẫn và mở bóng bán dẫn kia. Cần ít năng lượng để bật một bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Các xung điều khiển có thể được cung cấp trực tiếp từ đầu ra của chip logic mà không cần khuếch đại dòng điện trước. Bản thân công suất đầu ra của bộ chuyển đổi có thể đạt tới vài trăm watt. Để điều khiển các bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh mẽ, ngành công nghiệp sản xuất các vi mạch đặc biệt cho phép dòng điện đầu ra lên tới 100 mA trở lên. Nhưng đây là những vi mạch phổ quát, được thiết kế để điều khiển các bóng bán dẫn có Cv = 3000...4000 pF và cho tần số chuyển đổi hàng trăm kilohertz. Một đoạn mạch để bật bóng bán dẫn được điều khiển bởi vi mạch kỹ thuật số được hiển thị trong Hình. 5 Điện dung đầu vào của bóng bán dẫn VT1 và VT2 được tích điện qua các điện trở R1 và R2, và phóng điện qua các điốt VD1, VD2 tương ứng, tương đương với việc bật theo mạch trong hình. 2.
Trong bộ lễ phục. Hình 6 cho thấy các xung dòng điện tiêu hao của bóng bán dẫn VT1 và VT2 ở các thang thời gian khác nhau. Tín hiệu trên màn hình máy hiện sóng trông giống như một đường thẳng có răng hẹp (Hình 6, a). Răng có những khoảng dừng ngắn giữa các xung dòng chảy. Hình dạng của điểm dừng trên thang thời gian lớn được hiển thị trong Hình. 6, b. Tín hiệu có thể được quan sát trên màn hình của máy hiện sóng hai kênh ở chế độ “tổng” với sự đảo ngược ở một trong các kênh.
Tuy nhiên, sơ đồ trong hình. 5 không phải là điển hình để xây dựng các bộ nguồn chuyển mạch mạnh mẽ. Họ thường sử dụng các bộ biến đổi điện áp nửa cầu, trong đó các mạch điều khiển của các bóng bán dẫn mạnh mẽ phải được cách ly với nhau bằng dòng điện một chiều. Mạch của bộ chuyển đổi nửa cầu (ở dạng đơn giản - không có một số thành phần phụ trợ) được hiển thị trong Hình. 7. Thiết bị theo sơ đồ trong hình. 5 được sử dụng ở đây làm bộ tạo xung điều khiển và nguồn điện bổ sung.
Bộ chuyển đổi này hoạt động ở tần số 25 kHz; công suất đầu ra - 200 W. Bộ tạo dao động chủ dựa trên các phần tử logic DD1.1, DD1.2 của vi mạch CD4011BCN hoạt động rất ổn định. Với một vi mạch khác, tần số có thể khác với tần số được chỉ định, khi đó sẽ phải chọn điện trở R2 (và có thể cả R3). Việc sử dụng vi mạch K561LA7 là điều không mong muốn vì điện áp cung cấp của bộ tạo dao động chính là 15 V, tức là mức tối đa cho phép đối với vi mạch này. Các bóng bán dẫn IRFD010 có điện dung đầu vào nhỏ, đó là lý do tại sao thời gian tạm dừng giữa các xung không vượt quá 0,5 μs. Thời gian tạm dừng có thể tăng lên bằng cách nối các tụ C5 và C6 (thể hiện bằng đường đứt nét) có công suất từ 100 pF trở lên. Chúng có thể được sử dụng để cân bằng việc tạm dừng. Nếu các khoảng dừng đối xứng thì chúng có thể được mở rộng dễ dàng hơn bằng cách kết nối một tụ điện giữa các cổng của bóng bán dẫn VT1 và VT2. Trong trường hợp này, thời gian tăng giảm của xung tăng lên một chút. Sự đối xứng của các xung đạt được bằng cách chọn điện trở R2. Đối với bộ chuyển đổi được mô tả, thời lượng tạm dừng ở gốc xung là 0,1 μs và khoảng 0,45 μs giữa các đỉnh của chúng. Xung đến từ cuộn dây III và IV của máy biến áp T1 làm mở các tranzito mạnh VT3 và VT4. Cách kết nối này của các bóng bán dẫn tương đương với cách kết nối được thể hiện trong sơ đồ trong hình. 2 với điện trở R3 Hình dạng các xung trên cuộn sơ cấp của máy biến áp T2 theo thang đo tùy ý được minh họa trên Hình 8. số XNUMX.
Điện trở R6 đóng vai trò quan trọng trong thiết bị. Nó giúp loại bỏ sự đột biến ở mặt trước xung và ngăn chặn hiện tượng cộng hưởng. Thật thuận tiện khi loại bỏ tín hiệu khỏi nó để quan sát và kiểm soát các thông số của xung và tạm dừng giữa chúng. Sự phản kháng của anh ta phải ở mức cần thiết tối thiểu để đạt được những mục tiêu này. Tác giả: M.Dorofeev, Moscow
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Pin lithium-ion trong suốt và có thể co giãn ▪ Hà Lan sẽ xây dựng một thành phố nổi ▪ Các thương hiệu phù hợp nhất trong thời đại của chúng ta
▪ phần của trang web Bách khoa toàn thư lớn dành cho trẻ em và người lớn. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Giàu có như Croesus. biểu hiện phổ biến ▪ bài báo đun sôi. Mô tả công việc ▪ bài báo Bát đĩa và hoa giấy. bí mật tập trung
Nhận xét về bài viết: Alexander Rất rõ ràng. Ngay cả đối với tôi, tôi chỉ mới bắt đầu. Cảm ơn.
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này