Компания toshiba выпустила новый, сдвоенный mosfet для заряда мобильных устройств

Компания toshiba выпустила новый, сдвоенный mosfet для заряда мобильных устройств

Драйверы для MOSFET и IGBT

Компания Toshiba предлагает широкий ассортимент надежных оптопар. Напряжение изоляции до 5 КВ, большой ассортимент различных типов и широкий выбор корпусов с различным расстоянием между входными и выходными контактами позволяют разработчикам создавать лидирующие на рынке устройства.
На данный момент компания Toshiba производит около 600 видов оптопар, что позволяет ей удерживать лидирующие положение на самых различных рынках, включая промышленное оборудование, системы преобразования энергии, бытовую технику, телекоммуникационные системы и др.
Качество и надежность являются основным свойством оптопар Toshiba.
Вся продукция удовлетворяет требованиям безопасности междуна родных органов регулирования, таких как UL/cUL, TUV, VDE, BSI, IEC.

Высокая скорость передачи сигнала до 50 Мбит/с
Широкий ассортимент ультракомпактных оптопар
Длительное время работы светодиода
более чем 100 000 часов
Расширенный температурный диапазон до 125 С
Высокое качество и надежность

Оптопары Avago Technologies можно использовать в различных изоляциях, начиная от цепей питания и управления двигателями до данных схемы связи и цифрового логического интерфейса.
Основное назначение оптопары — обеспечить электрическую изоляцию и изоляция сигналов. Популярность оптопар Avago Technologies объясняется экономить эффективные инновации в этих областях.
Оптопары устраняют влияние электрических помех, вызванных перекрестными помехами, сбои в питании и электрические помехи. Обеспечивают изоляцию высокого напряжения обеспечивая безопасный интерфейс между высоким и низким напряжением в электрических цепях. Oни также используются для переключения логических уровней. Ключевые продукты Avago Technologies включают оптопары с фототранзисторным выходом, цифровым и аналоговым выходом, высокая скорость и высокая производительность, драйверы для транзисторов с изолированным затвором и интеллектуальные силовые модули, интеллектуальные датчики тока, твердотельное реле (Photo MOSFET) и устройства для других приложений.

Фирма International Rectifier выпускает широкую гамму микросхем драйверов для управления затворами IGBT и полевых транзисторов.
Все драйверы выпускаются в DIP и SMD исполнении с возможностью управления затворами приборов, работающих под напряжением до 1200 В при макс. выходном напряжении на затворе до 20 В. Выпускаемые драйверы предназначены для управления затворами верхних, нижних, полумостовых, верхних и нижних, раздельных трехфазных мостовых и трехфазных схем включения.

ПАРАМЕТРЫ ОПТРОДРАЙВЕРОВ
НАИМЕНОВАНИЕ ТОК ВХОД, МИН/МАКС, мА ТОК ВЫХ, А НАПРЯЖ, В ЗАДЕРЖКА, нС МАКСИМАЛЬНАЯ ЧАСТОТА, кГц КОРПУС
TLP700 7,7/10 ±1,5 15. 30 500-500 50
TLP250 5/20 ±1,5 35 500-500 25 DIP-8
TLP350 5/20 ±2,5 15. 30 500-500 50 DIP-8
TLP352 5/20 ±2,5 15. 30 200-200 50 DIP-8
TLP358 5/20 ±6 15. 30 500-500 50 DIP-8
ACPL-T350 5/20 ±2,5 15. 30 500-500 50 DIP-8,
SDIP-8
ACNW3190 5/20 ±5 15. 30 500-500 50 DIP-8,
SDIP-8
ACNW3430 5/20 ±5 15. 30 150-150 50 DIP-8,
SDIP-8
ACPL3130 5/20 ±2,5 15. 30 500-500 50 DIP-8,
SDIP-8
ACPL-P343
ACPL-W343
5/20 ±4 15. 30 200-200 SO-6
EL3184
FOB3174
5/20 ±3 15. 30 250-250 200 DIP-8,
SDIP-8
HCPL-3120
HCNW3120
5/20 ±2,5 15. 30 500-500 DIP-8,
SDIP-8
HCPL-3180
IX3180
5/20 ±2,5 15. 30 200-200 200 DIP-8,
SDIP-8
HCPL-5120
HCPL-5121
5/20 ±2 15. 30 200-200 200 DIP-8,
SDIP-8
БОЛЕЕ ПОДРОБНО ЗДЕСЬ

Если же не требуется гальваническая развязка и использование драйверов не возможно (не важно по каким причинам) можно использовать эмиттерные повторители на базе комплементарных пар транзисторов. Самой популярной парой является пара типа BD139-BD140.
В видеоролике показано как организовать драйверы подобного типа. В частности рассматривается вариант управления мощными транзисторами микросхемой IR2153:

Однако использовать подобную связку транзисторов имеет смысл лишь в том случае, когда сама микросхема не может обеспечить требуемый ток. Ниже приведе скрин, сделанный на одном сайте. В статье описан усилитель мощности D класса и автор с городостью заявляет, что микросхема IR2110 была усилена транзисторами:

Я конечно понимаю, что IR2110 в некоторых случаях может не справится с управлением мощных транзисторов и именно по этой причине был создан КАЛЬКУЛЯТОР.
Однако усиливать микросхему, способную отдавать 2 ампера транзисторами у которых максимальный ток коллектора составляет 1,5 ампера как то не правильно.
Ниже приведена таблица в которой приведены параметры скоростных транзисторов, наиболее подходящих для использования в качестве драйверных каскадов силовых транзисторов.
Первой строкой идут транзисторы на 1,5 ампера, разумеется, что для усиления IR2110 они не пригодны, но они могут использоваться для усиления IR2153.

КОРПУС SOT-23

КОРПУС SOT-223

КОРПУС SOT-89

КОРПУС TO-251

КОРПУС TO-252

MOSFET International Rectifier в малогабаритных корпусах

Компания International Rectifier (IR) уделяет особое внимание развитию технологий новых MOSFET, характеризующихся ультранизким сопротивлением канала в открытом состоянии и улучшенными динамическими параметрами. Постоянное совершенствование технологии производства кристаллов и их корпусирования позволяет продукции IR отвечать современным требованиям эффективности, энергопотребления и соответствовать жестким условиям эксплуатации при конкурентных ценах. В статье рассмотрены транзисторы новых поколений в малогабаритных корпусах SOT-23, SO-8 и PQFN.

Развитие технологий производства MOSFET направлено на постоянный рост удельной мощности кристалла при уменьшении сопротивления канала в открытом состоянии, или, если более точно, задача состоит в снижении комплексного показателя потерь, который учитывает суммарные потери на переключение и проводимость. Чаще всего MOSFET применяются в качестве ключа с высокой частотой переключения. В этих схемах силовой транзистор должен выполнять противоречивые требования. С одной стороны, необходимо минимальное сопротивление канала Rds(on). С другой стороны, MOSFET должен иметь минимальное значение суммарного заряда затвора, который определяет скорость переключения силового ключа. Развитие технологий новых поколений полевых транзисторов позволяет ослабить противоречия между статическими и динамическими параметрами MOSFET.

Новые Р- и N-канальные MOSFET в стандартном корпусе SOT-23 имеют ультранизкое сопротивление открытого канала Rds(on) и предназначены для применения в переключателях зарядных устройств аккумуляторных батарей, коммутаторах нагрузки, электроприводах, телекоммуникационном оборудовании и т.д. Новая линейка транзисторов перекрывает диапазон напряжений –30…100 В и имеет различные значения Rds(on) и заряда затвора (QG), что позволяет инженерам иметь более широкий выбор для разработки компактных, эффективных, в том числе и по цене, решений. Основные параметры этих транзисторов приведены в таблице 1.

Корпус

Uси (макс), В

Uзи (макс), В

Iстока при 25°С, А

R ds(on) при Uзи = 10 В, мОм

R ds(on) при Uзи = 4,5 В, мОм

QG*, нКл (тип.)

Тип.

Макс.

Тип.

Макс.

*QG — полный заряд затвора.

В таблице 2 для сравнения приведены параметры Rds(on) транзисторов с N-каналом транзисторов других производителей. IRLML030 заменяют с улучшением по параметру Rds(on) транзисторы PMV45EN (NXP), FDN359BN, FDN357N и NDS355AN (Fairchild), Si2306BDS и Si2304BDS (Vishay). Для оптимальной замены по параметрам и цене MGSF1N03LT1 (On Semiconductor), FDN361BN и NDS351AN можно использовать транзисторы MOSFET IRLML2030. Конечно, если транзисторы в схеме будут работать на высоких частотах переключения, то при замене необходимо обращать внимание на динамические параметры ключей (полный заряд затвора, паразитные емкости и время переключения).

Uзи макс., В

R ds(on) при Uзи = 10 В

R ds(on) при Uзи = 4,5 В

Производитель

R ds(on тип.

R ds(on) макс.

R ds(on) тип.

R ds(on) макс.

При расчете схемы к значениям Rds(on), указанным в документации, следует относиться очень внимательно. Производители обычно указывают этот параметр при температуре 25°С, но маловероятно, что кристалл ключевого транзистора при работе схемы останется при 25°С. На рисунке 1 показана нормированная зависимость сопротивления канала в открытом состоянии от температуры кристалла. Из этого графика видно, что Rds(on) увеличивается более чем на 50% при достижении максимально допустимой рабочей температуры, что необходимо учитывать при работе ключа в режимах, близких к предельным.

International Rectifier выпустила ряд новых MOSFET с одиночным и сдвоенным каналом Р-типа, которые выполнены в корпусе SO-8 и рассчитаны на напряжение сток – исток 30 В. Среди всех транзисторов в новом семействе (см. табл. 3) минимальное сопротивление открытого канала (всего 4,6 мОм при максимальном токе 20 А) имеет транзистор IRF9310PBF. Наилучшие динамические характеристики у транзистора IRF9335PBF — минимальное значение заряда затвора 4,7 нКл, при этом максимальный ток составляет 5,4 А. Новые Р-канальные MOSFET демонстрируют существенное улучшение значений тока по сравнению с транзисторами предыдущих поколений и предлагают разработчикам широкий выбор диапазонов значений Rds(on).

Читайте также  Multidec 8.0 tv-хак

Корпус

Uси (макс), В

Uзи (макс), В

Iстока при 25°С, А

R ds(on) при Uзи = –10 В, мОм

R ds(on при Uзи = –4,5 В, мОм

QG* при Uзи = 4,5 В, нКл (тип.)

Тип.

Макс.

Тип.

Макс.

*QG — полный заряд затвора.

Быстрыми темпами начинают завоевывать российский рынок MOSFET в корпусе PQFN. Эффективность этих транзисторов выше, чем у транзисторов в других корпусах (за исключением DirectFET). Помимо более низкого активного сопротивления выводов корпус PQFN характеризуется улучшенными тепловыми характеристиками. Таким образом, можно существенно повысить плотность мощности или снизить температуру транзистора при его работе. Например, при использовании транзисторов в качестве синхронных выпрямителей можно существенно снизить температуру корпуса и повысить надежность схемы. Транзисторы предназначены для работы в схемах синхронного выпрямления, приложениях типа OR’ING (силовая схема «ИЛИ» для соединения источников питания) и многих других. Основные параметры силовых полевых транзисторов в корпусах PQFN сведены в таблицу 4.

Корпус

Uси (макс), В

Uзи (макс), В

Iстока при 25°С, А

R ds(on при Uзи = 10 В, мОм

R ds(on при Uзи = 4,5 В, мОм

QG*, нКл (тип.)

Тип.

Макс.

Тип.

Макс.

*QG — полный заряд затвора.

Переход от корпуса SO-8 к корпусу PQFN осуществляется достаточно просто. При этом разработчик может использовать ряд преимуществ корпуса PQFN:
– высота корпуса PQFN равна всего 0,9 мм, что вдвое меньше по сравнению с корпусом SO-8;
– выводы корпуса PQFN имеют более низкое активное сопротивление, благодаря чему, при прочих равных условиях, транзисторы, размещенные в этом корпусе, способны работать с более высоким током стока;
– корпус PQFN имеет улучшенные тепловые характеристики.
Последнее свойство позволяет повысить плотность мощности или уменьшить рабочую температуру транзистора (по данным производителя применение корпуса PQFN позволяет снизить температуру корпуса приблизительно на 30°С, когда транзистор используется в качестве синхронного выпрямителя, и приблизительно на 10°С, если транзис­тор используется в роли силового ШИМ-коммутатора). Дополнительным стимулом к использованию корпуса PQFN является его сравнительно невысокая стоимость.
Главным отличием силовых полевых транзисторов является возможность их размещения в корпусе PQFN меньшего типоразмера (3×3 мм), который при сохранении высоты на прежнем уровне (0,9 мм) позволяет уменьшить занимаемую на плате площадь на 70%.

Наиболее часто MOSFET применяются в качестве ключей, работающих на высоких частотах переключения. В этих случаях приходится внимательно рассматривать динамические параметры ключей, т.к. быстрое переключение мощных полевых транзисторов требует переноса заряда затвора за короткий промежуток времени. Динамические характеристики MOSFET зависят от емкостей транзистора, которые показаны на рисунке 2. Наибольшее влияние на скорость переключения полевого транзистора оказывает обратная передаточная емкость CRSS или емкость Миллера (неслучайно емкость CGD на рисунке 2 показана как переменная). При изменении напряжения на стоке, большая часть тока управления с выхода драйвера затвора течет именно в емкость Миллера, поэтому производители при разработке новых транзисторов в первую очередь уделяют внимание именно емкости CRSS. Обратите внимание, что емкость Миллера CGD входит также в состав входной и выходной емкостей.

Следует учитывать, что и сами емкости MOSFET во многом зависят от приложенного к ним напряжения. Рисунок 3 иллюстрирует типовые зависимости емкостей MOSFET при изменении напряжения сток — исток. Из него видно, что при уменьшении напряжения между стоком и истоком (т.е. при открывании транзистора) емкости затвор — исток и затвор – сток резко увеличиваются, что усложняет расчет временных характеристик ключевой схемы. Для корректного расчета динамических параметров ключевых схем на полевых транзисторах лучше всего использовать заряд затвора QG. Заряд затвора определяется как заряд, который необходимо приложить к затвору, чтобы добиться полного переключения транзистора. Заряд затвора имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения затвор – исток, что показано на рисунке 4.

Заряд QGS определяется входной емкостью (заряжается емкость затвор – исток). Почти горизонтальный участок графика характеризует заряд емкости затвор – сток (емкос­ти Миллера). Второй подъем графика иллюстрирует заряд обеих емкостей, необходимый для переключения транзистора при конкретном напряжении и токе. Заряд QG на рисунке 4 определяет полный заряд затвора. Именно такой заряд необходимо передать на вход MOSFET, чтобы достигнуть полного открытого состояния полевого транзистора.

Меньшая входная емкость полевого транзистора не всегда означает, что этот транзистор имеет более высокое быстродействие по сравнению с тем, у которого входная емкость больше. Подтверждением этому является график на рисунке 5.

Красная линия графика соответствует зависимости заряда затвора транзистора 1 от напряжения затвор — исток. График синего цвета характеризует аналогичную зависимость для второго полевого транзистора. Транзистор 1 имеет более высокую входную емкость, т.к. наклон характеристики (из нулевой точки графика) у него меньше, чем у второго MOSFET. Напряжения затвор – исток QGS1 и QGS2 у обоих транзисторов примерно одинаковы, потому что транзистор 1 имеет более высокую проводимость и, следовательно, требует меньшего напряжения на затворе для конкретного значения тока запуска (QGS1 меньше QGS2). Из этого следует, что заряд Миллера, поступающий в затвор транзистора 1 меньше заряда Миллера, поступающего в затвор второго MOSFET. Другими словами, полный заряд затвора Q1, необходимый для переключения транзистора 1, оказывается меньше заряда Q2, требуемого для переключения второго MOSFET. Если бы сравнение этих транзисторов делалось только на основе величин входных емкостей, то был бы сделан неправильный вывод, что транзистор 2 лучше первого, что в данном примере неверно.
Другим очень важным параметром MOSFET является энергия переключения. Энергия переключения — это произведение заряда затвора на напряжение затвора. Энергия определяется площадью прямоугольника, угол которого находится в точке переключения (точка «А» для транзистора 1 и точка «В» для транзистора 2). На рисунке 5 хорошо видно, что энергия переключения первого транзистора гораздо меньше, чем у второго. Или другими словами, для переключения первого транзистора требуется драйвер с меньшим выходным током.
Учитывая рассмотренное выше сравнение, при выборе MOSFET, работающего на высоких частотах переключения, необходимо обязательно обращать внимание на энергию переключения. Конечно, сравнивать транзисторы необходимо при одинаковых условиях измерений.

Nissan Primera › Бортжурнал › MOSFET в CLARION

Сама идея описана тут, приступаем к реализации.
Для начала нужно было найти оригинальную (а не китайскую с Али) микросхему TDA7560 или TDA7850.
Они обе вполне доступны в магазинах и стоят примерно 200-290 р. но вот их оригинальность остаётся под большим вопросом! (как справедливо было замечено Александром » Самое что интересное, родной чип Toshiba TA8275HQ стоит в 2 раза дороже TDA7560. Где логика?») Порывшись в интернете я пришёл к выводу что купить новую оригинальную микрушку весьма проблемно, но тем не менее выход из положения есть!
Открываем Авито и смотрим какие магнитолки за недорого продаются поблизости, нам нужна та, на передней панели которой написано MOSFET 50х4 (или 55х4)
Варианты есть, это и старенькие кассетные но именитые, и современные весьма продвинутые модели но без самой передней панели. В общем свой выбор я остановил на магнитоле Кенвуд 2004 г.в. мп3 с диска, естественно ни каких флешек. Порывшись в интернете нашёл достаточно достоверную инфу, что в качестве оконечника в этом кенвуде используется именно TDA7560, в общем я его и купил за 250р (вдумайтесь рабочая магнитола с мп3 по цене микросхемы!).

Надпись MOSFET 50Wх4 присутствует:)

Вскрываем магнитолу и вуаля:

Собираем магнитолу обратно. Подключаем и начинаем прослушивание:)

В общем гонял пока АКБ не сел. Дабы убедиться что косяков с микросхемой точно нет и при нагреве она ведёт себя адекватно.
Ну а дальше понеслось, снова разбираем Кенвуд, вот микрушка припаяна:

А вот уже и нет ни чего:

Читайте также  Акселерометр и гироскоп mpu6050

А дальше началось самое страшное, вытащил из машины свою магнитолу и разобрал её:

Если честно, то очко вот уже на этом самом месте начало не хило так сжиматься, особенно в свете определённых событий (кто в теме тот поймёт).
Но не останавливаться же на пол пути:)

Вот она наша штатная TA8275HQ на своём законном месте:

Печатная плата нашего Клариона двухсторонняя, и в отверстиях металлические трубочки вставлены. По хорошему с паяльной станцией надо такие работы проводить. Думал, нести плату в сервис для перепайки микросхемы или нет, потом всё таки пришёл к выводу, хочешь сделать что-то хорошо — делай это сам. По крайней мере накосячишь, значит сам и виноват.
Приступаем!

Примерно 2 часа спустя:

Следующий этап подготовка отверстий, использовал сначала зубочистку, а потом китайскую проволоку из космического метала не поддающегося пайке (реально космо метал, достаточно жесткий, не как алюминий и не паяется). Результат:

И приступаем к пайке. Результат:

Следующее. Очень внимательно под лампой с лупой всё проверяем. Берём тестер в руки и еще раз всё проверяем, К.З. не должно быть там где не надо и контакт должен быть там где надо.

Собираем магнитолу и идём к машине, дрожащими руками подключаем её и включаем музыку! Ура всё работает, да ещё как работает!
В целом могу сказать звук изменился очень сильно! Не важно на какой громкости, он везде стал другим! Вокал великолепен, рок превосходен. Если кто спросит, менять или нет, я бы ответил так: «Если вы слушаете музыку в машине то менять обязательно, если магнитола всегда выключена можете не менять!»
Главная причина изменений в звуке я считаю именно тот самый MOSFET, т.е. наша штатная микрушка построена на базе биполярных транзисторов, а TDA7560 на базе полевых транзисторов (MOSFET). Звук становится максимально приближенным к ламповому.

Я так понял аналогичным образом все автовладельцы сейчас меняют эти же микрушки в штатных магнитолах Киа, Лада, Тойота и др. (и новые машины тоже сюда относятся)

(Думаю Америку не открою, но фирм выпускающих магнитолы достаточно много, так на вскидку Alpine, Pioneer, Prology, Kenwood про всякий мусор типа Supra и Akira я вообще молчу, и как вы думаете, что во всех них стоит? Правильно стоят там микросхемы или Philips или всеми известной ST-Microelectronics:)))
Единственное стоит добавить что им конечно стыдно ставить в свои магнитолы микросхемы не кому не известной фирмы ST-Microelectronics, поэтому они их маркируют своими номерками, на сколько известно TDA7560 для Пионера выпускается с маркировкой PAL007:)))

И самое прикольное во всей этой истории, хочешь новую магнитолу Пионер 2018 модельного года к примеру, покупаешь её с самыми суперскими характеристиками, а что в нутри? А в нутри тот самый 19-ти летний TDA7560.

Итог: всё просто великолепно, замечу ни каких недостатков я не выявил, ни щелчков при вкл питания ни посторонних шумов, всё просто великолепно! Микросхемы в нашей магнитоле Кларион абсолютно взаимозаменяемы!
Добавлю, что конденсатор я не менял, согласно даташита на TDA7560 конденсатор должен быть ёмкостью 2200 мкФ (в Кенвуде кстати как раз 2200) а в нашей магнитоле Кларион аж 3300 мкФ, смысла, что либо колхозить думаю нет. Тем более что кондер по питанию у нас эксклюзивный!

НО! Если Вы решитесь повторить, правильно рассчитывайте собственные силы, у нас магнитола не простая, а золотая, в случае косяка тупо поменять на другую аналогичную не выйдет:(

На этом еще не всё:)

Что мы делаем дальше, правильно впаиваем TA8275HQ в Кенвуд:)))

Обзор современных изолированных драйверов затворов MOSFET/IGBT

В мире существует большое количество компаний, предлагающих готовые изолированные драйверы затворов MOSFET и IGBT, наиболее известными из которых на российском рынке являются ON Semiconductor, Infineon, Broadcom Limited (ранее имела название Avago Technologies), International Rectifier, Analog Devices, Toshiba Semiconductor, Vishay.

Главная задача, решаемая драйвером, — преобразование слаботочного логического сигнала контроллера в сигнал управления, чьей мощности должно хватать для быстрой перезарядки емкостей изолированного затвора. Кроме того, поскольку силовые ключи работают при напряжениях, существенно превышающих уровни сигналов контроллера, драйвер должен осуществлять гальваническую развязку (передачу энергии или сигнала между электрическими цепями, не имеющими непосредственного электрического контакта) входных импульсов управления и затворных напряжений. Гальваническая развязка необходима, например, в схемах, где мощный силовой каскад питается от сетевого напряжения, а сигналы управления формируются контроллером, связанным с различными периферийными устройствами. При этом изоляция силовой части и схемы управления устраняет коммутационные помехи и позволяет в экстремальных случаях защитить управляющий контроллер и другие логические устройства.

Основные параметры и требования, на основании которых производится выбор типа драйвера, следующие:

  • пиковое значение выходного тока силовых ключей и допустимая рассеиваемая мощность преобразователя;
  • конфигурация используемой схемы: одиночный ключ, драйверы верхнего и нижнего ключей (плеч) мостовой схемы, драйверы верхнего и нижнего ключей с независимым управлением каждого из них, полумостовые драйверы, которые часто имеют только один управляющий вход и могут использоваться для симметричного закона управления, драйверы управления всеми транзисторами мостовой схемы и т. п.;
  • требуемые функции защиты ключей;
  • напряжение изоляции и т. д.

Драйверы выпускают в виде интегральных микросхем, которые, помимо мощных каскадов, содержат вспомогательную логику, узлы преобразования уровня и задержки (для пропуска «мертвого» времени, Dead Time), а также схемы защиты от перегрузки по току, короткого замыкания, снижения напряжения питания и ряд других.

При проектировании выходного узла драйвера, управляющего изолированным затвором MOSFET и IGBT, нужно учитывать следующее:

  • для увеличения входного напряжения до оптимального уровня необходимо обеспечить в цепи затвора соответствующий заряд;
  • динамические характеристики переключения определяются скоростью перезарядки паразитных конденсаторов транзистора. Минимальные значения времени обеспечиваются в режиме перезарядки постоянным динамическим током;
  • для ограничения скорости нарастания тока и уменьшения динамических помех следует использовать включенные последовательно резисторы в цепи затвора.

Для надежной изоляции сигналов при управлении затворами MOSFET и IGBT широкое применение нашли оптоэлектронные драйверы различных производителей. С их рассмотрения и начнем наш обзор.

Оптоэлектронные пары (оптроны) зарекомендовали себя как незаменимые элементы не только для гальванической развязки, но и для подавления помех, поступающих через паразитные контуры.

Безопасная оптическая развязка с использованием оптронов присутствует в самых разнообразных устройствах:

  • высокоскоростной цифровой передачи данных;
  • аналогового измерения тока и напряжения;
  • обратной связи и управления;
  • управления инверторами на MOSFET и IGBT;
  • управления интеллектуальными модулями питания, рассчитанными на отдачу или потребление больших токов;
  • порогового детектирования переменных и постоянных напряжений и др.

Если одной из первых областей применения развязки на оптронах была аппаратура цифровой передачи данных, где они использовались для подавления синфазных помех и защиты от бросков напряжения, то затем широкое распространение они получили в том числе в электронных приводах электродвигателей.

Важнейшая задача таких оптронов — обеспечивать необходимый ток затвора MOSFET и IGBT для их переключения в низкоимпедансное состояние. Так, драйвер затвора с пиковым током 2,5 А может управлять транзистором с напряжением до 1200 В и током до 100 А.

Оптроны могут управлять затвором как напрямую, так и через буферный канал, то есть через n— и p-канальные полевые транзисторы, которые сами затем управляют затвором MOSFET и IGBT. Схемотехника буферного канала позволяет масштабировать мощность системы и заменять транзисторы силовых ключей компонентами повышенной мощности без замены схемы развязки и защиты. Таким образом, оптроны с буферным каналом обеспечивают единое решение для развязки цифровой и силовой частей в электроприводах разной мощности.

Обзор начнем с рассмотрения микросхемы FOD3184 [1] фирмы Fairchild Semiconductor (ныне поглощена фирмой ON Semiconductor) — обновленной версии весьма популярного оптоэлектронного драйвера затвора FOD3120.

Микросхема имеет пиковый выходной рабочий ток 3 A, быстродействующую коммутацию и высокую стойкость к электромагнитным шумам: ослабление синфазной помехи составляет не менее 35 кВ/мкс как при больших, так и при малых напряжениях.

Читайте также  Модинг флопи диска, cd-привода

Микросхема FOD3184 содержит светодиод на основе арсенида алюминия-галлия (AlGaAs), оптически связанный с ним фотоприемник, КМОП-детектор и выходной каскад, выполненный на двух MOSFET разной проводимости, что позволило добиться размаха выходного напряжения, близкого к уровню напряжения питания (выход типа Rail-to-Rail), благодаря чему была повышена эффективность системы. Этому также способствует малое выходное сопротивление драйвера.

Микросхема обладает улучшенными характеристиками быстродействия коммутации: задержка распространения составляет 210 нс, а разброс длительности импульса — 65 нс при максимальной частоте коммутации 250 кГц. Высокая скорость нарастания/спада импульса обеспечивает малое динамическое рассеяние мощности. Рабочие характеристики гарантируются в диапазоне температур –40…+100 °C. В микросхему встроена схема защиты от недопустимого понижения напряжения управления и питания UVLO (Under Voltage Lock Out) с гистерезисом.

Этот драйвер идеально подходит для высоко­частотного управления мощными MOSFET и IGBT в плазменных панелях, инверторах управления двигателями и высокопроизводительных DC/DC-преобразователях.

Микросхема соответствует международным стандартам безопасности:

  • UL 1577 — тест на прочность изоляции при напряжении 3750 В (среднеквадратичное значение RMS) переменного тока в течение 1 мин;
  • IEC/DIN EN 60747-5-2 — максимальное рабочее напряжение изоляции 1440 В.

Рис. 1. Структурная схема микросхемы FOD3184

Структурная схема микросхемы FOD3184 приведена на рис. 1, а назначение ее выводов — в таблице 1. Она выпускается в корпусах DIP-8 и SMT-8.

Номер вывода

Обозначение вывода

Описание назначения вывода

Справочник по MOSFET транзисторам

N-канальные MOSFET транзисторы одноканальные

Корпуса для поверхностного монтажа

20V, 4A, 43 mOhm, 3 nC Qg, 2.5V drive capable, SOT-23

20V, 6.4A, 21 mOhm, 8 nC Qg, 2.5V drive capable, SOT-23

25V, 5.7A, 24 mOhm, 3.6 nC Qg, SOT-23

30V, 2.7A, 100 mOhm, 1.0 nC Qg, SOT-23

30V, 5.2A, 27 mOhm, 3.6 nC Qg, SOT-23

30V, 3.3A, 77 mOhm, 3 nC Qg, 2.5V drive capable, SOT-23

30V, 6.3A, 34 mOhm, 7.5 nC Qg, 2.5V drive capable, SOT-23

40V, 3.6A, 56 mOhm, 2.6 nC Qg, SOT-23

60V, 1.2A, 460 mOhm, 0.4 nC Qg, SOT-23

60V, 2.7A, 92 mOhm, 2.5 nC Qg, SOT-23

100V, 1.6A, 220 mOhm, 2.5 nC Qg, SOT-23

Все транзисторы являются Trench MOSFET транзисторы и предназначены для применения в импульсных источниках питания.

20V, 8.5A, 11.7 mOhm, 14 nC Qg, 2.5V drive capable

25V, 8.5A, 13 mOhm, 4.3 nC Qg

30V, 8.5A, 16.2 mOhm, 11nC Qg, 2.5V drive capable

30V, 8.5A, 16 mOhm, 4.2 nC Qg

Все транзисторы являются Trench MOSFET транзисторы и предназначены для применения в импульсных источниках питания.

20V, 40A, 2.5 mOhm, 52 nC Qg, 2.5V drive capable

30V, 16A, 7.1 mOhm, 9.6 nC Qg

30V, 12A, 12.4 mOhm, 5.4 nC Qg

30V, 24A, 7.8 mOhm, 7.3 nC Qg

30V FETky, 40A, 4.3 mOhm, 13 nC Qg

30V, 40A, 3.8 mOhm, 15 nC Qg

30V, 40A, 3.5 mOhm, 41 nC Qg, 2.5V drive capable

Все транзисторы являются Trench MOSFET транзисторы и предназначены для применения в импульсных источниках питания.

20V, 20A, 4.4 mOhm, 22 nC Qg, SO-8

25V, 25A, 2.7 mOhm, 35 nC Qg, SO-8

20V, 27A, 2.45 mOhm, 130 nC Qg, 2.5V drive capable

30V, 8.5A, 21mOhm, TSOP-6

30V, 11A, 11.9 mOhm, 6.2 nC Qg, SO-8

30V, 14A, 8.7 mOhm, 8.1 nC Qg, SO-8

30V, 14A, 8.5 mOhm, 8.3 nC Qg, SO-8

30V, 18A, 4.8 mOhm, 17 nC Qg, SO-8

30V, 21A, 3.5 mOhm, 20 nC Qg, SO-8

30V, 21A, 3.3 mOhm, 30 nC Qg, SO-8

30V, 24A, 2.8 mOhm, 44 nC Qg, SO-8

30V, 9.9A, 14.6 mOhm, 11 nC Qg, 2.5V drive capable

30V, 8.5A, 20mOhm, 2.5V drive capable, TSOP-6

40V, 18A, 5 mOhm, 33 nC Qg, SO-8

60V, 12A, 9.4 mOhm, 26 nC Qg, SO-8

80V, 9.2A, 15 mOhm, 31 nC Qg, SO-8

80V, 10A, 13.4 mOhm, 27 nC Qg, SO-8

100V, 7.3A, 22 mOhm, 34 nC Qg, SO-8

100V, 8.3A, 18 mOhm, 28 nC Qg, SO-8

150V, 5.2A, 44 mOhm, 36 nC Qg, SO-8

150V, 5.1A, 43 mOhm, 25 nC Qg, SO-8

200V, 3.7A, 79 mOhm, 39 nC Qg, SO-8

Все транзисторы являются Trench MOSFET транзисторы и предназначены для применения в импульсных источниках питания.

20

25 В

20V, 100A, 1.2 mOhm, 155 nC Qg, 2.5V drive capable, PQFN5x6

20V, 50A, 3.0 mOhm, 54 nC Qg, 2.5V drive capable, PQFN5x6

25V, 51A, 6 mOhm, 7 nC Qg, Low Rg, PQFN 5×6

25V, 100A, 1.15 mOhm, 52 nC Qg, PQFN 5×6

25V FETky, 100A, 1.4 mOhm, 39 nC Qg, PQFN 5×6

30 В

30V, 16A, 13 mOhm, 4.7 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 25A, 9 mOhm, 7.1 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 44A, 8.1 mOhm, 7.8 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 25A, 6.6 mOhm, 9.3 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 25A, 5 mOhm, 15 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 79A, 4.5 mOhm, 16 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 82A, 4.2 mOhm, 15 nC Qg, Low Rg, PQFN 5×6

30V, 50A, 4.1 mOhm, 14 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 50A, 3.1 mOhm, 19 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 50A, 2.1 mOhm, 33 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 100A, 2.1 mOhm, 29 nC Qg, PQFN 5×6

30V FETky, 100A, 2.5 mOhm, 26 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 100A, 1.85 mOhm, 37 nC Qg, PQFN 5×6

30V, 100A, 1.4 mOhm, 50 nC Qg, PQFN 5×6

40 В

40V, 100A, 4.3 mOhm, 42 nC Qg, PQFN 5×6

40V, 100A, 3.5 mOhm, 53 nC Qg, PQFN 5×6

40V, 100A, 2.6 mOhm, 73 nC Qg, PQFN 5×6

55 — 60 В

60V, 40A, 14.4 mOhm, 23 nC Qg, PQFN 5×6

60V, 89A, 6.7 mOhm, 40 nC Qg, PQFN 5×6

60V, 100A, 5.6 mOhm, 50nC Qg, PQFN 5×6

60V, 100A, 4.1 mOhm, 67 nC Qg, PQFN 5×6

75 — 80 В

75V, 75A, 8.5 mOhm, 48 nC Qg, PQFN 5×6

75V, 71A, 9.6 mOhm, 39 nC Qg, PQFN 5×6

75V, 100A, 5.9 mOhm, 65 nC Qg, PQFN 5×6

100 В

100V, 55A, 14.9 mOhm, 39 nC Qg, PQFN 5×6

100V, 63A, 12.4 mOhm, 48 nC Qg, PQFN 5×6

100V, 100A, 9.0 mOhm, 65 nC Qg, PQFN 5×6

150 В

150V, 27A, 58 mOhm, 20 nC Qg, PQFN 5×6

150V, 56A, 31 mOhm, 33 nC Qg, PQFN 5×6

200 В

200V, 20A, 100 mOhm, 20 nC Qg, PQFN 5×6

200V, 41A, 59 mOhm, 36 nC Qg, PQFN 5×6

250 В

250V, 31A, 104 mOhm, 36 nC Qg, PQFN 5×6

25 В

25V, 39A, 7.8 mOhm, 8.1 nC Qg, Small Can

25V, 37A, 5.9 mOhm, 8.8 nC Qg, Small Can

25V, 68A, 4.9 mOhm, 13 nC Qg, Small Can

25V, 95A, 3.0 mOhm, 21 nC Qg, Small Can

25V, 166A, 2.1 mOhm, 29 nC Qg, Med Can

25V, 180A, 1.6 mOhm, 40 nC Qg, Med Can

25V, 180A, 1.6 mOhm, 39 nC Qg, Med Can

25V, 220A, 1.25 mOhm, 46 nC Qg, Med Can

25V, 160A, 1.8 mOhm, 35 nC Qg, Med Can

25V, 210A, 1.4 mOhm, 45 nC Qg, Med Can

25V, 270A, 0.7 mOhm, 64 nC Qg, Large Can

30 В

30V, 35A, 8.0 mOhm, 7.9 nC Qg, Small Can

30V, 36A, 8.9 mOhm, 6.6 nC Qg, Small Can

30V, 47A, 6.6 mOhm, 9.4 nC Qg, Med Can Dual

30V, 47A, 6.6 mOhm, 9.4 nC Qg, Med Can Dual