Úvod

Krok za krokem rozebírám některé odlišnosti od většiny ostatních topologii. Někteří zarytí Mr. konstruktéři, kteří vyrostli na nízkošumových tranzistorech, či tranzistorech pro nf. účely, zůstali věrni někdejší rétorice  výrobců polovodičů a nejsou schopni se od ní odpoutat.

Striktně stále škatulkují tranzistory pro spínací účely a tranzistory pro lineární aplikace. Tranzistor je však z principu prvek nelineární a pokud jej chceme použít pro lineární aplikace, pak tomu musíme uzpůsobit jeho zapojení a celou topologii, obdobné platí pro spínací účely.

Nepochopením vlastností tranzistorů vede k jeho omezenému používání. Je nutno si uvědomit, že pro lineární režim musíme použít spojitý prvek, jeho linearitu dosáhneme zpětnou vazbou. Všechny tranzistory, včetně spínacích mají nelineární, ale zároveň spojitou charakteristiku. Typickými představiteli takových levných a velmi dobře použitelných tranzistorů jsou IRFP240PbF a IRFP9240PbF.

IRFP240PbF a IRFP9240PbF

Jde o typické představitele HEXFET Power MOSFETů, které jsou sestaveny s řádově 1mil miniaturních HEXFET MOSFETů. Slovo HEXFET označuje výrobní technologii ale i tvar, která je šestiúhelníkový.

Aby bylo možno spojovat stovky tisíc až miliony malovýkonových MOSFETů v jeden výkonový čip, bylo nutno navrhnout takový MOSFET, který má kladný tepelný součinitel vnitřního odporu R_DS(ON).

Kladný teplotní součinitel zajistí, že tranzistory, kterými protéká větší proud a více se zahřívají, vlivem vyšší teploty samy sníží proud a celý čip je zatěžován rovnoměrně. Kladný teplotní součinitel R_DS(ON) se nám příznivě projeví i v lineárním režimu a mezi jednotlivými čipy tranzistorů navzájem. 

Shoda IRFP240PbF a IRFP9240PbF do 2%

Pokud vybereme tranzistory stejné vodivosti se shodou do cca 2%, pak je můžeme při dodržení minimální vzdálenosti na chladiči spojit stejně jak BUZ905X4S či BUZ906X4S.

Tranzistory můžeme spojovat bez emitorových i gateových odporů. Výběr tranzistorů postačí v jednom bodě, osobně doporučuji nastavit například U_GS=4V a vybírat na rovnost proudu I_DS, který by měl být větší jak 1A a menší jak 5A. Pokud se nám nepodaří pro  U_GS=4V párovat, pak napětí dle potřeby zvětšíme, či zmenšíme.

Značný vliv nám bude hrát teplota, proto musíme odečítat hodnotu proudu I_DS ve stejný čas od započetí měření, abychom odečítali při stejné teplotě, nebo vyčkáme na ustálení teploty.

Shoda IRFP240PbF a IRFP9240PbF do 10%

Pokud jsme neměli dostatek tranzistorů stejné vodivosti, ze kterých bychom prováděli výběr a vybrané polovodiče se vzájemně vejdou do tolerance cca ±5%, tedy vzájemná odchylka nepřekročí 10%, můžeme takové polovodiče rovněž spojovat, ale musíme použít emitorové i gateové odpory.

Emitorové proudy nám pomohou lépe rozdělit proudy mezi jednotlivé tranzistory. Doporučuji nepoužívat jeden odpor, ale několik menších, čímž se ponechá jejich ztrátový výkon a významně se omezí jejich indukčnost. Velikost odporu volíme cca 3*1Ω=0,33Ω, pro většinu případů nám postačí odpory R204 či HP06.

Odpory v Gate, jsou nutné pro zamezení vzájemného kmitání, kdy mohou tranzistory vytvořit oscilátor kmitající v rozmezí 30÷150MHz samy mezi sebou. Velikost odporů doporučuji v rozmezí 50Ω÷250Ω. Použití menší hodnoty může vést k náchylnosti na kmitání mezi spojenými tranzistory a použití větší hodnoty může neúměrně zvyšovat zpoždění a tím neúměrně zvyšovat zisk na mezním kmitočtu zesilovače a tím zvyšovat jeho nestabilitu.

Shoda IRFP240PbF a IRFP9240PbF nad 10%

Pokud jsme neměli velký dostatek tranzistorů stejné vodivosti, ze kterých bychom prováděli výběr a vybrané polovodiče se vzájemně nevejdou ani do tolerance cca ±5%, tedy vzájemná odchylka je větší jak 10%, musíme použít emitorové o úměrně větší velikosti, pro gateové odpory se nic nemění. Osobně však takové spojování již nedoporučuji.

Diskuse