Grzanie/palenie IRF4905 w mostku H

[marek1707]

No ale to tak jakbyś pytał dlaczego do mleka dodaje się mąkę, drożdże, cukier, rodzynki i jajka żeby zrobić ciasto skoro można dodać tylko kakao i je po prostu wypić.

Jeżeli potrzebujesz inwerter który nie działa zbyt szybko bo tranzystor wchodzi w nasycenie, ale za to chcesz sterować wyższym napięciem i dysponować dużym wzmocnieniem prądowym, to wstawiasz obciążenie (np. rezystor) w kolektor i już. Jeśli potrzebujesz jednak jakiejś stabilizacji punktu pracy, działania tranzystora w zakresie liniowym oraz związanej z tym kontroli prądu to dodajesz rezystor w emiter. Nie jest to może rewelacyjne źródło prądowe, ale zawsze jakieś.

Zauważ, że opornik emiterowy wprowadza do takiego układu ujemne sprzężenie zwrotne: każdorazowe zwiększenie prądu kolektora (a więc i emitera) z powodu np. zmiany obciążenia (tutaj: ładowanie pojemności wejściowej MOSFETa) zwiększa spadek napięcia na tym oporniku a więc - przy stałym potencjale bazy - zmniejsza napięcie widoczne przez diodę BE i prąd w niej płynący. Ponieważ tranzystor jest sterowany własnie prądem wpływającym do bazy, prąd kolektora maleje. Im większy opornik w emiterze tym sprzężenie silniejsze, ale tym mniejszy prąd możesz stabilizować i tym większe straty napięcia na nim i tym mniej zostaje dla obciążenia w kolektorze. Tutaj do bazy doprowadzasz napięcie 5V z bramki 7408 podzielone przez 3k6/1k5 czyli masz ok. 1.5V. Na diodzie BE możesz przyjąć 0.7V więc na opornik emiterowy zostaje 0.8V. Przy 150Ω musi przez niego płynąć ok. 4.5mA i taki prąd będzie ten układ stabilizował.

W sumie boję się rozwiązań robionych w tak prymitywny sposób. Właściwie to regulujemy prąd tylko dlatego, by bezpiecznie odłożyć jakieś napięcie na górnym rezystorze i nie przebić bramki dla wyższych napięć zasilania. Tak, to niezły pomysł pod warunkiem, że tego mostka będziemy używać jak przekaźnika: włącz na 100% lub wyłącz na 0%. Wtedy chwila gdy tranzystor jest sterowany napięciem przejściowym zachodzi bardzo rzadko. W przypadku PWM mamy dwa przełączenia w każdym okresie. Raz ładujemy bramkę przez nasze źródło npn (marnym prądem) a za chwilę rozładowujemy jej pojemność przez opornik w kolektorze źródła - także bardzo powoli. Dla napięć zasilania 12V taki układ ochrony bramki (zwykle wytrzymują ok ±20V) jest tu zbędny i wywalenie opornika w emitrze dało zmniejszenie czasu załączania MOSFETa pewnie kilkadziesiąt razy a zmniejszenie opornika w kolektorze skróciło czas wyłączania proporcjonalnie do zmiany rezystancji.

Swoją drogą dolne MOSFETy też nie są jakoś rozpieszczane bo bramki logiczne nie są jakimiś mocarzami sterowania (20mA?), ale tutaj pomogła sama fizyka - NMOSy są z definicji lepsze więc jakoś przy 5V sobie radzą.

Wiesz, trudno tu mówić o jakichś sprawdzonych schematach, bo przecież każdy projekt ma inne założenia i inne ograniczenia. Jeżeli wymaganiem jest sprawność, kupujesz drogie MOSFETy i sterujesz je tak, by otwierały się na 100%. Z drugiej strony układ drivera też pobiera niemały prąd więc musisz tak dobrać częstotliwość, by nie przełączać za szybko, bo to kosztuje energię (i grzeje MOSFETy). Jeżeli masz to gdzieś, bierzesz tanie tranzystory i większe radiatory. Jeżeli w danej aplikacji nie przeszkadza pisk silnika, możesz przełączać wolniej, np. 1kHz, ale czasem jest to niedopuszczalne i wtedy jedziesz na 20 czy 50kHz. Przewidywane napięcie zasilania także wpływa choćby na skomplikowanie driverów. Poczynając od sterowania wprost z 5V bramek lub procesora a kończąc na specjalizowanych scalakach z kontrolą szybkości zboczy, czasami martwymi i redukcją zakłóceń EMI. Jeżeli nie będziesz osiągał 100% wypełnienia, możesz zrobić sterowanie dynamiczne przez pojemności lub transformatory. Są też drivery przenoszące sygnał "cyfrowy" do bramek tranzystorów wiszących na szynach +500V i znów: z optoizolacją, przez pojemność lub przesuwanie składowej stałej. Możliwe są właściwie wszystkie opcje i tylko od Ciebie zależy jakie ograniczenia postawisz. Łącznie z dostępnością elementów, ich kosztem, kosztem PCB, mechaniki (radiatory, mocowania) planowaną produkcją itd. Na pierwszy rzut oka wszystko ma być jak najtańsze (i najprostsze), ale to nie jest dobry pomysł. Ma być tylko tak tanie (i proste), na ile można sobie pozwolić przy spełnieniu wszystkich innych założeń.