Розробники схем давно використовують в різних комбінаціях прп і РПР біполярні транзистори; при цьому вдається отримати деякі переваги. Серед них простота схеми, зменшення числа компонент, можливість уникнути конфліктів заземлення, більш низька вартість і завжди поліпшені характеристики. Особливо популярні симетричні комплементарні схеми; зазвичай вони застосовуються у вихідних двотактних каскадах з трансформатором або без нього, використовуючи узгоджені прп / РПР транзистори так, щоб спростити вимоги, що пред’являються до драйвера, і мати можливість безпосереднього підключення до виходу. Хоча сказане в значній мірі відноситься до підсилювачів звукової частоти, є деякі спільні риси між аудіо схемами і схемами, що застосовуються в джерелах живлення, інвертора, і перетворювачах.

В даний час є потужні МОП-транзистори як з л-каналом, так і с />-каналом. Вони відповідають прп і РПР біполярним транзисторам. З МОП-транзисторами часто можна отримати ті ж переваги, стосуються схеми та характеристик, що і з біполярними транзисторами. Хоча потужні МОП-транзистори з />-каналом переслідують по п’ятах прп транзистори, їх промислове використання йшло відносно повільно. Необхідно було подолати деякі проблеми, особливо таку, як пару ри «-канальних транзисторів з тим, щоб один був дзеркальним відображенням іншого.

Наприклад, р кремній має більш високий питомий опір, ніж п кремній. При спробі зробити транзистор с / 7-каналом ідентичний за характеристиками (крім полярності напруги) з «-канальним транзистором, опір / 7-канального МОП-транзистора у включеному стані виявиться вище, ніж у аналогічного л-канального. Цей недолік можна подолати, використовуючи для / 7-канального транзистора кристал більшого розміру. Однак при цьому зміняться вхідна і вихідна ємності, крутизна, напруга відсічення, температурні властивості і останнє (але не останнє за значимістю) – вартість. Нерівність розмірів кристала впливає на величину номінального струму «еквівалентних» транзисторів, але на щастя виявилося, що / 7-канальний транзистор має більш високе значення номінального струму, ніж його парний л-канальний транзистор.

Все розглянуте говорить про те, що неможливо отримати у цих транзисторів повністю збігаються характеристики, тому тут неминучі різні компроміси. Звичайно бажано, щоб опору у пари комплементарних МОП-транзисторів у включеному стані були однаковими. Після цього домагаються, щоб відхилення від повної симетрії інших характеристик, найбільш суттєвих в практичних додатках, не мали великих наслідків. У таблиці 19.1 наведені характеристики пари потужних МОП-транзистори протилежної полярності. Легко бачити, що в багатьох ситуаціях, ці пристрої будуть вести себе по суті однаково. Схема двотактного комутатора на рис. 19.3 ілюструє використання ри л-канального МОП-транзисторів. З невеликим зміною, що стосуються зсуву на затворі, ця вихідна схема є прекрасним двотактним вихідним каскадом для синусоїдальних коливань.

Таблиця 19.1. Порівняння ри л-канальних потужних МОП-транзисторів, призначених для застосування в комплементарних симетричних схемах. International Rectifier Corp.

д-канал

р-канал

Тип транзистора

IRF\20

/RF9130

Напруга сток-витік (Макс).

100 В

-100 В

Розмір кристала

8,04 мм2

13,25 мм2

Опір в стані

«Включено» (Макс.)

0,3 Ом

0,3 Ом

Ток стоку в стані

«Включено» при Тз = 90 * С

6 А

-8 А

Імпульсний струм стоку

15 А

-30 А

Напруга відсічення (Мін.Макс.)

2 – 4 В

-2 -4 В

Крутизна (Типова)

2,5 А / В

3,5 А / В

Вхідна ємність (Типова)

450 пФ

500 пФ

Вихідна ємність (Типова)

200 пФ

300 пФ

Прохідна ємність (Типова)

50 пФ

100 пФ

Максимальне теплове

опір

3,12 ° С / Вт

1,67 ° С / Вт

Корпус

ТО-3

ТО-3

Рис. 19.3. Базова схема вихідного двотактного каскаду з додатковою симетрією. Пари / ^-канального і л-канального МОПтранзісторов часто використовуються в джерелі харчування, инвертор і стабілізаторі. Зауважте, що вбудовані діоди також є «дзеркальним відображенням».

Для конструкторів імпульсних стабілізаторів і джерел живлення, що працюють з високими частотами, наприклад, більше 50 кГц, представляє інтерес виключення з твердження, зробленого в попередньому параграфі. Фірма Siliconix випустила сімейство потужних МОП-транзисторів МРР500 на кристалах, що мають рівні площі. Це дає можливість підібрати пари комплементарних транзисторів з рівними вхідними ємностями, а не з рівними опорами (RD). Розумне пояснення цьому полягає в тому, що такий підхід призводить до кращого балансу схеми на більш високих частотах перемикання.

Підібрані пари МОП-транзисторів не пропонуються у вигляді окремих транзисторів, а представлені у вигляді збірки «узгоджених» ри л-канальних пристроїв, поміщених в єдиному корпусі. Стоки цих двох транзисторів з’єднані всередині. Виробник зазначає, що таке з’єднання має місце в більшості практичних комплементарних схем, так що втрата гнучкості при їх використанні, ймовірно, мінімальна. Складання потужних МОП-транзисторів різних видів, таких як напівмости, повні мости, блоки живлення з розвиненою логікою та вбудованим драйвером і схеми, в яких пара потужних МОП-транзисторів імітує по змінному струму поведінка сімісторов, отримали хорошу експериментальну підтримку.

Приємна особливість потужних / ^-канальних МОН-транзисторів полягає в тому, що вони спрощують реалізацію схем в автомобільній і авіаційній апаратурі, де бажано, щоб один висновок навантаження був заземлений. Якби, наприклад, використовувався несиметричний вихідний каскад з л-канальним транзистором, то підсилювач сигналу для затвора зажадав би додаткового джерела постійного струму. З вихідним каскадом, використовує / ^-канальний транзистор, навантаження можна включити між стоком і землею, і для драйвера не потрібно ніякого додаткового джерела живлення. Нагадаємо, що заземлення негативного висновку автомобільних і авіаційних акумуляторів є загальноприйнятою практикою. Якщо з міркувань безпеки споживачеві потрібно, щоб навантаження було заземлена, то знову можна скористатися схемою з / ^-Канальним транзистором.

Потужні / ^-канальні МОП-транзистори використовуються разом з лканальнимі в синхронних випрямлячах. Таке активне випрямлення може конкурувати по частотним властивостям і по величині зворотної напруги з випрямленням діодами Шотки. Крім того, менш ймовірно несприятливий вплив температури. З приводу застосування /> і я-канальних потужних МОП-транзисторів в схемах синхронного випрямлення, краще проконсультуватися з виробником, оскільки є пристрої, оптимізовані саме для такого застосування.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.