Электротехника: Мощный полумостовой транзисторный драйвер

Самостоятельное изготовление мощных драйверов какой либо индуктивной нагрузки связано с множеством трудностей. На момент написания данной статьи в продаже имеется множество готовых драйверов однако часто бывает что найти готовый для своих нужд не получается. Мощные электронные устройства, как правило, стоят гораздо дороже маломощных. Это, как правило, связано с большей стоимостью деталей для изготовления таких устройств однако стоимость их разработки тоже бывает не малой т.к. для избежания больших финансовых потерь, из за сгорающих деталей, требуется тщательный расчёт схемы. Большие токи протекающие в силовых цепях приводят к нагреву этих цепей что требует применения систем охлаждения которые тоже требуется рассчитывать причем это уже будет не только электротехнический расчёт но ещё и тепловой. Также большие токи силовых цепей создают большие электромагнитные помехи которые тоже следует учитывать при расчёте схемы и разводке платы. В предыдущей статье (наипростейший драйвер на полевых транзисторах) имеется схема наипростейшего драйвера использовать которую не рекомендуется. В данной же рассмотрим немного улучшенную схему:

Рисунок 1 - Полумостовой транзисторный драйвер

Данный драйвер имеет два силовых полевых транзистора VT5 и VT6. Силовые транзисторы управляются эмиттерными повторителями на биполярных транзисторах VT1-VT4. Резисторы R3, R4 нудны для защиты транзисторов VT1-VT4 от больших токов возникающих при коммутации затворов полевых транзисторов на высокой частоте. R1, R2 -нужны для защиты баз транзисторов VT1-VT4 а также для защиты управляющего устройства которое управляет данным драйвером (напр. ардуины). Также данная схема имеет обратные диоды VD1, VD2 для защиты транзисторов от токов возникающих при размыкании индуктивной нагрузки. Для работы данной схемы нужны два источника питания соединенных последовательно суммарное напряжение которых не должно превышать максимального напряжения затворов транзисторов (обычно это около 20В). Нагрузка подключается между выходом драйвера и точкой соединения источников питания. Силовые транзисторы VT5 и VT6 имеют разные типы каналов и комплементарны друг другу. Данные транзисторы должны подходить по току для той нагрузки которую они коммутируют. На рисунке 1 помимо схемы электрической принципиальной также имеется таблица управления драйвером. Если подать на вход inH высокое напряжение и при этом на вход inL низкое то оба силовых транзистора VT5 и VT6 будут закрыты и на выходе драйвера будет состояние с высоким импедансом т.е. тока в нагрузке не будет. Если подать высокое напряжение на оба входа то нижний транзистор VT6 будет открыт а верхний VT5 закрыт и ток из нижнего источника G2 пойдет через нагрузку (влево) и через этот открытый нижний транзистор. Если на оба входа inH и inL подать низкое напряжение то открыт будет верхний транзистор VT5 а нижний закрыт и ток пойдет из верхнего источника G1 через верхний транзистор и нагрузку (вправо). Если подать на вход inH низкое напряжение и при этом на вход inL высокое то открыты будут оба транзистора, ток при этом через нагрузку не пойдет но зато пойдет через от обоих источников через оба этих транзистора. Т.к. транзисторы в открытом состоянии имеют очень низкое сопротивление то ток будет большим что скорее всего приведет к перегоранию транзисторов или источника или ещё чего нибудь а возможно даже всего этого поэтому данную комбинацию надо полностью исключить. Это надо учитывать если планируется подключать данный драйвер к Ардуино.