Современная электроника №9/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2024 Рис. 1. Передаточные характеристики транзисторов: полевых – IRFP4710 (а) и SUP90P06 (б), IGBT – DG20X06T2 (в) В статье описан линейный стабилизатор с выходным напряжением 28 В и током до 9 А на ОУ MC34072MTTBG/MC33072DR2G и IGBT-транзисторе DG20X06T2. Порог срабатывания токовой защиты на ОУ и оптосимисторе VOM160NT составляет около 10 А. Размах пульсации выходного напряжения на нагрузке при максимальном токе составляет около 1 мВ (0,97 мВ для MC33072DR2G и 1,12 мВ для MC34072MTTBG), а падение напряжения – не более 0,1 В. Приведены принципиальные схемы, разводка и внешний вид плат стабилизатора, а также результаты его тестирования. Алексей Кузьминов их типов транзисторов это пороговое напряжение затвора смещается влево, т.е. оно снижается, что можно легко проследить по рис. 1. Схожесть пере- даточных характеристик полевых и IGBT-транзисторов натолкнула авто- ра на идею: а нельзя ли использовать IGBT-транзисторы в линейном (а не в переключательном) режиме рабо- ты при конструировании линейных стабилизаторов напряжения? Забе- гая вперед, можно отметить, что эта идея себя оправдала. Мало того, IBGT- транзисторы в подобных стабилизато- рах напряжения показали такой высо- кий результат работы, которого автор даже не ожидал. Но прежде чем описывать конкрет- ную принципиальную схему линейно- го стабилизатора, сделаем некоторое отступление относительно способа включения транзистора в подобном стабилизаторе. В статье автора [1] была приведена структурная схема стабилизатора отрицательного напря- жения на ОУ и мощном n-канальном полевом транзисторе (рис. 2а). Более подробно эта схема показана на рис. 2б. Такая схема применена авто- ром в линейных стабилизаторах, опи- санных в [2] и [3]. В этой схеме ОУ и источник опорного напряжения (ИОН) питаются входным напряжением, про- пущенным через НЧ RC-фильтр, кото- рый несколько подавляет пульсации входного напряжения. Опорное напря- жение подаётся на инвертирующий вход ОУ, а выходное напряжение с Введение Биполярный транзистор с изоли- рованным затвором в отечествен- ной литературе имеет аббревиатуру БТИЗ, в зарубежной – IGBT (Insulated- Gate Bipolar Transistor). Такой при- бор представляет собой мощный и, как правило, высоковольтный (600 В и даже 1200 В) биполярный транзи- стор, к базе которого подключён менее мощный полевой транзистор, задаю- щий базовый ток, а на его затвор уже подаётся управляющее напряжение. Такие транзисторы обычно исполь- зуются в переключательном режи- ме работы в составе импульсных ИП, в инверторах для сварочных аппара- тов и т.п. Поскольку в составе IGBT- транзисторов имеется полевой тран- зистор, передаточные характеристики полевых и IGBT-транзисторов имеют похожий вид (рис. 1). Однако меж- ду ними имеется одно очень суще- ственное отличие, которое касается так называемого порогового напря- жения затвора – V GS(th) (Gate Threshold Voltage). Это такое напряжение между истоком и затвором (для IGBT – меж- ду эмиттером и затвором – V GЕ(th) ), при котором транзистор начинает откры- ваться. Обычно это пороговое напря- жение затвора для полевых транзи- сторов составляет в среднем 2–4 В (рис. 1б). Однако среди полевых тран- зисторов встречается такие, у кото- рых это пороговое напряжение затво- ра существенно больше. Например, у IRFP4710 V GS(th) составляет 3,5–5,5 В (рис. 1а). У IGBT-транзисторов порого- вое напряжение затвора, как правило, ещё больше. Например, у DG20X06T2 V GE(th) составляет 5,2–6,5 В (рис. 1в). При- чём с увеличением температуры у обо- Tj=175°C Tj=25°C 5,5 0,1 1 10 100 1000 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 Ток сток-исток (А) V DS =50V 20μs, Длительность импульса V GS – Напряжение затвор-исток (В) Ток стока (А) V GS – Напряжение затвор-исток (В) 0,0 0 40 80 120 160 200 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 25°C –55°C T C =125°C T CE =25V T j =25°C T j =125°C T j =150°C V GE [V] I C [A] 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 6 7 8 9 10 11 12 Дополнительные материалы к статье вы можете скачать с нашего сайта по этой ссылке a) б) в)