Плавающее напряжение для смещения P-канального МОП-транзистора без превышения максимального напряжения исток-затвор

Я не уверен, что это то, что вы бы назвали «плавающим напряжением» или нет. Мне не хватает некоторой терминологии, так что терпите меня. Вот схема с объяснением ниже:

введите описание изображения здесь

Предпосылка схемы такова: я хочу питать катушку L1 прямоугольными импульсами. Вы можете видеть, что у меня есть диод свободного хода, чтобы справиться с коллапсом поля обратной ЭДС, чтобы защитить схему.

Из предыдущих экспериментов и разговоров с другими здесь я узнал, что использование N-канального полевого МОП-транзистора на верхней стороне катушки, подобного этому, не работает, потому что большое отрицательное напряжение во время коллапса катушки обратной ЭДС создает отрицательное напряжение на источнике МОП-транзистора. что заставляет ворота (при нулевом напряжении) включаться, пока поле разрушается.

Я экспериментировал с BJT, и они позволяют легко решить проблему, но они также сильно нагреваются. Я очень хочу использовать мосфеты из-за возможности пропускать большой ток с минимальным сопротивлением. Поэтому я переключился на P-канальный MOSFET в показанной схеме. Это кажется довольно простым, но я добавляю уровень сложности.

Я хочу иметь произвольно высокое напряжение в главной цепи - здесь показано 80 вольт, но оно может быть больше или меньше. Поскольку напряжение может меняться в зависимости от условий использования, схема должна быть независимой от фактического сетевого напряжения. В показанном примере на 80 вольт, поскольку MOSFET с p-каналом требует 80 вольт на затворе, чтобы выключить его, я добавил небольшую сеть резисторов для подачи необходимого напряжения от источника питания. Вы можете видеть, что я использую 555 и несколько BJT, чтобы понизить напряжение затвора, чтобы включить его.

Теперь сложная часть. Насколько я понимаю, я не могу полностью опустить затвор MOSFET до 0 В, потому что это приведет к разнице в 80 вольт между источником и затвором, что разрушит его. Мне нужно убедиться, что гейт падает примерно на 12 вольт меньше, чем источник, но не падает дальше. Решение, которое я придумал, состоит в том, чтобы добавить 12-вольтовый стабилитрон и соответствующим образом отрегулировать сопротивления, чтобы, как только напряжение затвора стало более чем на 12 вольт меньше, чем напряжение источника, диод изменит смещение и вернет затвор обратно. Оно должно оставаться около 68 вольт, если источник питания составляет 80 вольт - до тех пор, пока биполярный транзистор включен в любом случае. Как только BJT выключится, затвор восстановится до 80 вольт и отключит MOSFET.

Итак, мой вопрос заключается в следующем: правильно ли я делаю это? Я переусердствую или, возможно, делаю что-то не так? Дайте мне знать. Спасибо!

  • Джим

Ответы (1)

Вот лучший способ управления P-канальным МОП-транзистором высокого уровня:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Обратите внимание, что BJT Q1 является приемником тока; текущее значение равно управляющему напряжению, деленному на R2. Если ваша схема управления выдает 12 В, ток будет 12 мА.

Этот ток также создаст падение напряжения на резисторе R1, и если вы сделаете два резистора равными, это падение напряжения будет практически равно напряжению питания управления (за вычетом падения V BE на Q1 ) . Или вы можете сделать резисторы разными, чтобы получить определенное соотношение.

Вы должны знать о двух вещах: установленный уровень тока будет влиять на скорость переключения MOSFET M1; более высокий ток означает более быстрое переключение. Однако имейте в виду, что Q1 имеет большое напряжение. В выключенном состоянии на него подается полное высокое напряжение. И даже во включенном состоянии он имеет высокое напряжение минус 2-кратное управляющее напряжение. Это означает, что он будет рассеивать мощность, равную падению напряжения, умноженному на ток во включенном состоянии.

Дейв, для всех интенсивных целей это почти точно такая же схема, которую я показывал. Я понимаю все, что вы говорите. Но я думал, что вы повредите полевой транзистор, если позволите затвору упасть слишком далеко ниже источника.... Разве это не так??? Если источник 80 вольт, а я тяну затвор до 0 вольт, это не сломает? Единственная существенная разница в моей схеме заключается в том, что я добавил стабилитрон, чтобы контролировать разброс напряжения между источником и затвором. В этом суть моего вопроса. Это совсем ненужно?
Нет, как я объяснил, эта схема не притягивает затвор к земле. Напряжение затвор-исток на МОП-транзисторе регулируется удельным током, потребляемым биполярным транзистором, умноженным на R1. Большая часть напряжения появляется на Q1.
(Кстати, фраза означает «все намерения и цели», а не «все интенсивные цели».)
(Кстати, это фраза «все намерения и цели», а не «все интенсивные цели».) LOL :) Спасибо. Да, я вижу, о чем вы сейчас говорите. Я не знал, что это можно сделать таким образом, но теперь это имеет смысл. Спасибо, Дэйв. Очень признателен. Очень просто и умно. Но значит ли это, что мне нужно вычислять сопротивление, ток и падение напряжения специально для 80 вольт? Если я изменю 80 вольт на 60 вольт, тогда мне придется изменить другие значения, не так ли?
Вообще-то, нет. Напряжение, которое появляется на затворе MOSFET, — это просто управляющее напряжение * R1/R2. Значение высоковольтного питания не имеет значения; любое оставшееся напряжение появляется на Q1.
напряжение затвора равно «управляющему напряжению * r1 / r2». Это озадачивает меня. Если управляющее напряжение 12 вольт, значит, на затворе появляется 12 вольт, так как у вас 12 * 1000/1000. Но если основное питание 80 вольт, то разве мы не хотим, чтобы на затворе появилось 68 вольт?
Извини. Когда я говорю «напряжение затвора», я имею в виду В г С , а не напряжение затвора, измеренное от земли.
Ничего страшного. Если бы я был более опытным / знающим, я бы понял, что вы имели в виду. Так что резисторы 1 кОм несколько условны. Математика для V_GS дает одинаковое напряжение независимо от того, используется пара резисторов 100 Ом или 100 кОм. Мне просто нужно выбрать значение, которое устанавливает разумный ток для достаточно быстрого переключения полевого транзистора.
Дэйв, я действительно не понимаю, как это плывет. И похоже, что вы сделали два противоречащих друг другу утверждения: «Напряжение затвор-исток на МОП-транзисторе контролируется удельным током, потребляемым биполярным транзистором, умноженным на R1. Большая часть напряжения появляется на Q1». Это имеет смысл, потому что он в основном действует как простой делитель напряжения. Но вы только что сказали, что удельный ток влияет на напряжение, а это означает, что если вы измените смещение на затворе BJT, вы измените напряжение на затворе на MOSFET.
Да, оба утверждения верны. Напряжение на базе биполярного транзистора напрямую влияет на ток его коллектора. А ток коллектора напрямую управляет напряжением, которое появляется на R1. В этом режиме работы напряжение коллектор-эмиттер на Q1 может изменяться в широких пределах без изменения тока коллектора.
Плавающее напряжение для смещения P-канального МОП-транзистора без превышения максимального напряжения исток-затвор
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v