Авторска страница ова
Абсолютно вярно е, че загубите при превключване в полумостови и мостови вериги до голяма степен зависят от характеристиките на противоположните диоди, присъстващи в MOSFET. Характеристиките на тези диоди по отношение на заряда за обратно възстановяване Qrr, а оттам и времето за обратно възстановяване trr, оставят много да се желае - приблизително същите параметри като диодите HEXFRED. Както се споменава в книгата, производителите на електронни компоненти опитват различни технологични методи за подобряване на характеристиките за обратно възстановяване на противоположните диоди и успяват до известна степен. Но е невъзможно напълно да се изключат тези загуби, така че тук ще разгледаме подробно механизма на образуване на тези загуби.
За сравнение, таблица 1 обобщава характеристиките на обратните диоди на някои от най-разпространените MOSFET транзистори на вътрешния пазар, а таблица 2 показва характеристиките на диодите HEXFRED.
| Таблица 1 | |||||
| MOSFET тип | Е | Исм, А | USD, V | trr, ns | Qrr, nC |
| IRF740 | 10.0 | 40,0 | 2.0 | 790 | 8200 |
| IRFP250 | 30,0 | 120,0 | 2.0 | 540 | 6900 |
| IRFP350 | 16.0 | 64,0 | 1.6 | 570 | 7100 |
| IRFZ48 | 64,0 | 210,0 | 1.3 | 140 | 540 |
| Таблица 2 | |||||
| Тип HEXFRED | Ако | Ифм, А | Уфм, В | trr, ns | Qrr, nC |
| HFA06TB120 | 8.0 | 80,0 | 3.0 | 80 | 320 |
| HFA08TB60C | 8.0 | 60,0 | 2.1 | 55 | 138 |
| MUR1020CT | 5.0 | 50,0 | 1.2 | 25 | 88 |
| HFA30PB120 | 30,0 | 120,0 | 3.0 | 135 | 675 |
| HFA70NH60 | 100,0 | 400,0 | 1.5 | 120 | 900 |
Означения в таблици:Is, If - номинален прав ток; Ism, Ifm, - максимален неповтарящ се пиков ток; Usd, Ufm - спад на напрежението в отворено състояние; trr - време за обратно възстановяване; Qrr - обратна такса за възстановяване.
Транзисторът тип IRF740, показан в таблица 1, се използва доста често в съвременните захранвания, включително полумостови и мостови източници, тъй като се произвежда от дълго време. Нека изчислим мощността, освободена по време на етапа на обратно възстановяване на противоположния му диод, когато работи в полумост. Според формулата на страница 92 е:
Отидохме за опростяване и не взехме предвид мощността, освободена по време на превключване, както и статичните загуби на съпротивлението на транзистора в отворено състояние. Лесно е да се изчисли, че при захранващо напрежение от 310 V и честота от 20 kHz, мощността, освободена по време на обратно възстановяване, е 25 W с допустимо разсейване на мощност от 125 W. С увеличаване на честотата се увеличава мощността на обратно възстановяване, което е сериозна пречка за увеличаване на работната честота на преобразувателите.
Изглежда, че загубите при обратно възстановяване не могат да бъдат коригирани с никакви методи на схемата, освен чрез намаляване на честотата на превключване и понижаване на напрежението, при което се получава обратно възстановяване - няма повече параметри във формулата за изчисление, които по някакъв начин могат да допринесат за това. Следователно трябва да изберете транзистор с най-добра производителност.обратен заряд за възстановяване или за проектиране на голям радиатор, който, разбира се, далеч не винаги е наличен.
Ако отидем малко по-дълбоко в анализа на ситуацията, се оказва, че таксата за обратно възстановяване (и съответно времето за обратно възстановяване) са непостоянни стойности. Но за да разберем защо това е така, нека анализираме как се появяват тези загуби в полумостови и мостови вериги.
Най-типичният случай, когато транзисторите работят в така наречения "режим на тежко превключване" е превключването на голям индуктивен товар (например намотката на електродвигател). В този случай продължителността на отвореното състояние на "горните" и "долните" ключови елементи на полумост и мост може да бъде различна, а в ограничителния случай импулсите на отваряне на един от елементите изчезват напълно. Например, ако се превключи само "горния" ключ, веригата се превръща в "чопър", а ролята на разрядния диод, поддържащ индуктивния ток, се изпълнява от противоположния диод на "долния" ключ. В хеликоптера разрядният диод е специално избран, но тук не е възможно да се контролират свойствата на диода - какъв диод има. Какво се случва в този случай е описано подробно в главата „Клопките на процесите на превключване“. Именно тези загуби са отчетени от формулите на стр. 92 от книгата.
При мостове и полумостове в инвертори и преобразуватели на напрежение ситуацията се описва малко по-сложно. Тъй като токът в първичната намотка на трансформатора променя посоката си и управляващите импулси са симетрични и ситуацията на "твърдо превключване" не възниква, тъй като след отварянето на обратния диод се отваря и транзисторът, шунтиран от този диод. Токът в индуктора се "завърта". Разбира се, този прав ток през диода трябва да се вземе предвид, тъй като тойразсейва мощност под формата на топлина.