Wiedza uzupełniająca dotycząca pracy tranzystorów w konfiguracji push-pull oraz pary tranzystorów w układzie Darlingtona

Wiedza uzupełniająca dotycząca pracy tranzystorów w konfiguracji push-pull oraz pary tranzystorów w układzie Darlingtona

r_212_30_1

Konfiguracje wymienione w tytule są obwodami zawierającymi dwa tranzystory i są powszechnie (ale nie wyłącznie) stosowane w stopniach wyjściowych obwodów, w tym w aplikacjach o dużej mocy.
Podstawowym ideałem obwodu push-pull jest użycie dwóch komplementarnych tranzystorów (dopasowanej pary npn i pnp) do sterowania prądu przez obciążenie w przeciwnych kierunkach (stąd push i pull).

r_212_30_2
Klasyczne zastosowanie polega na wzmacnianiu mocy analogowej zarówno przy niskich, jak i wysokich poziomach mocy, którego najbardziej podstawową postać pokazano na rysunku 1.
Podstawowy stopień wyjściowy push-pull boryka się z problemem zwanym zniekształceniem zwrotnicy, co jest ważne, jeśli sygnał w obciążeniu musi być dokładną kopią wejścia (np. w obwodzie audio o wysokiej wierności).
Wpływ zniekształcenia zwrotnicy na przebieg pokazano na rysunku 2.

r_212_30_3
Na rysunku 1 tylko jeden tranzystor może być włączony w dowolnym momencie, to znaczy: jeśli Vin> VBE (napięcie baza emitera tranzystora) to tranzystor TR1 przewodzi, a jeśli Vin <–VBE to tranzystor TR2 zamiast tego przewodzi.
Ale to oznacza, że dla małych wejść żaden tranzystor nie jest włączony: jeśli –VBE Dzięki zastosowaniu odpowiednich obwodów polaryzacji, które utrzymują oba tranzystory w punkcie przewodzenia, można rozwiązać ten problem.
Eliminacja zniekształceń zwrotnicy nie zawsze jest wymagana, szczególnie jeśli obwód push-pull jest sterowany sygnałem cyfrowym (np. aby sterować silnik z pełną prędkością do przodu lub do tyłu).
Na rysunku 4 pokazano obwód mostka H wykorzystujący dwa układy push-pull sterowane przeciwsobnie.
Chociaż jest to aplikacja „audio”, dźwięk HiFi nie jest wymagany; a źródłem sygnału jest przebieg prostokątny, więc zniekształcenia zwrotnicy nie stanowią problemu – można zastosować podstawowy obwód przeciwsobny.
W konfiguracji Darlingtona jeden tranzystor jest używany do sterowania innym, co skutkuje bardzo dużym wzmocnieniem (zwykle tysiące) i wysoką impedancją wejściową.
Kilka odmian tego tematu pokazano na rysunku 3.

r_212_30_4
Para Darlingtona zachowuje się jak pojedynczy tranzystor o dwukrotnej wartości VBE (tj. ma wyższe napięcie włączenia) i wzmocnieniu równym iloczynowi wzmocnienia dwóch tranzystorów.
Rezystancja wejściowa jest zwiększana o współczynnik porównywalny ze wzmocnieniem (jednego z) tranzystorów.
Wadą jest to, że konfiguracja może być raczej powolna w przełączaniu.
W zastosowaniach o dużej mocy pierwszy tranzystor (TR1) zapewnia, że tranzystor mocy (TR2) otrzymuje wystarczający prąd bazy, aby w pełni się włączyć.
Tranzystor dużej mocy może wymagać znacznego prądu bazy, który nie byłby łatwo dostępny z wyjścia obwodu sterującego (np. bramki logicznej), gdyby był podłączony bezpośrednio.
Konfiguracje Darlingtona mogą być używane w sytuacjach innych niż wyjścia mocy, na przykład układ Darlingtona może być użyteczny do zwiększenia wzmocnienia fototranzystora.
Na koniec pamiętaj, że możesz kupić „gotowe” tranzystory Darlingtona, które ułatwiają życie.
Mają bardzo duże wzmocnienie, powiedzmy 20-50.000.
Autor: Ian Winstanley

 

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.