Подбор силовых полевых транзисторов

По техническому заданию номинальное напряжение якоря ДПТ составляет 50В, а номинальный ток 17.5A, но в экстремальных режимах работы эти параметры могут быть в несколько раз больше, примем, что пусковой ток больше номинального в 3 раза [11], то есть:

; (42)

При выборе транзистора умножим полученный пусковой ток на коэффициент запаса , который примем равным 2, полученная величина будет являться минимальным током сток-исток силового МОП транзистора.

; (43)

А пусковое напряжение будем считать большим в 2 раза, и с учетом коэффициента запаса , который примем равным 1.5 получим:

; (44)

Использовать один транзистор в таком режиме не представляется возможным, так как велика вероятность его выхода из строя в следствие перегрева. К тому же из-за нагрева при большом токе тока сопротивление полевого транзистора нарастает – это позволяет соединять «полевики» параллельно, так как токи в них быстро выравниваются самостоятельно.

При включении трех параллельных транзисторов ток, протекающий через канал транзистора, уменьшается в 3 раза, поэтому обеспечивается лучший энергетический режим для МОП. Так как ток уменьшается в 3 раза, то согласно уравнению (44) добиваемся уменьшения выделения тепла в 9 раз.

; (45)

Выбираем транзистор 2П7160И, представляющий собой мощный переключательный МОП транзистор с n-каналом, УГО которого показано на Рисунке 31.

Краткие сведения [12]:

· Максимально допустимое постоянное напряжение сток-исток, , В: 200В;

· Максимально допустимый постоянный ток стока, , А: 35А;

· Сопротивление сток-исток в открытом состоянии, , Ом при : 0,055 Ом;

· Максимально допустимый импульсный ток стока, , А: 70А;

· Время включения, , 120нс;

Рисунок 31. УГО транзистора 2П7160И

При параллельном включении трех 2П7160И максимальный ток стока составит:

; (46)

Во избежание самопроизвольного переключения полевого транзистора, в цепь затвора включается резистор малого номинала [11]. Так как при изменении напряжения на стоке паразитные емкости затвор-каналы могут оказывать влияние на состояние транзистора при их разрядке/зарядке. Ставятся SMD резисторы номинала 51 Ом, а параллельно им диод, включенный анодом к затвору. Необходим этот диод для быстрого запирания транзистора. Так как особых требований к диоду не предъявляется, кроме быстродействия, выбираем импульсную диодную сборку с общим катодом 2Д803АС9 (Рисунок 32) характеристики которой [13]:

· Максимально постоянное обратное напряжение , 50В;

· Максимальный прямой ток , 200мА;

· Максимальный импульсный прямой ток , 1500мА;

· Прямое напряжение при токе 0.2мА , 1.1В;

Рисунок 32. УГО диодной сборки 2Д803АС9

Первый транзистор затвором соединен с резистором нулевого сопротивления, из-за этого он открывается чуть раньше второго и третьего, соответственно и тепловая энергия, выделяющаяся на нем будет немного выше, поэтому этот транзистор располагается как можно ближе к радиатору. Необходимо это для того, чтобы получить адекватный переходной процесс.