U temi:
http://www.elitesecurity.org/t454867-Odabir-tranzistora,
sam pomenuo kako se IGBT (kao najmocniji poluprovodnik po robustnosti posle tiristora) moze linearizovati za
primene u izlaznom stepenu analognog audio pojacavaca velike snage.
Prilozen pdf pokazuje jedan od nacina kako to realizovati.
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
Konkretan IGBT, sa kojim je testiran sklop, je bio APT30GP60B (test je vrsen pocetkom 2010).
http://www.datasheetcatalog.or...4qttf6ko3i57hpyseyiow6cyfy.pdf
Pad od -3dB se dogodio kod 150KHz (testirano sinusnim naponom, pracena zavisnost emiterske struje od napona "novog" gejt prikljucka).
Nisam siguran da li se APT30GP60B jos uvek proizvodi, ali sam sasvim siguran da vec ima znacajno naprednijeg naslednika.
IGBT kao komponenta, munjevitom brzinom napreduje sa poboljsanjem performansi, jer se prakticno
pokazao kao komponenta velike izdrzljivosti i izuzetnih maksimalnih margina napona, struje i radne temperature.
Na prvi pogled, discipacija od 463W za ovaj IGBT, a u kucistu TO-247, izgleda nemoguce, no velika moc ovih komponenti pociva na tome sto su dimenzionisani za normalnu radnu temperaturu od 100-110^C, pa zbog velikog delta-t prema hladnjaku, on moze predati izuzetnu kolicinu toplote istom.
Konkretan komad je dimenzionisan sa: Uce=600V, Ic_cont=100A@25^C, Ic_cont=49A@110^C, Pd=463W.
Brzina mu je ekvivalentna bipolarnom tranzistoru sa ft=2.4MHz, sto je dovoljno sa ozbiljan audio pojacavac.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
IGBT je doziveo snazan razvoj u SMPS aplikacijama srednjih frekvencija (20-100KHz), gde je potisnuo Mosfet tranzistore zbog znacajno manjih gubitaka pri velikim strujama (ovo ne vazi za audio, jer su tu gubici nezavisni od vrste komponente), zbog izuzetno visokih probojnih napona, takodje i zbog visoke imunosti na proboj.
Bipolarne tranzistore je iz iste oblasti potisnuo zbog nekoliko desetina puta manje snage potrebne za pobudu.
Veliki broj IGBT ima integrisanu ultrabrzu kontradiodu istih granicnih performansi.
Izradjuju se za >2000V probojnog napona i za >1000A struje po tranzistoru.
Predstavljaju neobicnu strukturu koja deli izdrzljivost bipolarnog tranzistora u zoni C-E i laku upravljivost Mosfet-a na G.
Vazna stvar je da ih vecina ima pozitivni temperaturni koeficijent (poput Mosfet-a, a za razliku od bipolarnog tranzistora), pa ih je lako sprezati u paralenoj vezi bez potrebe za emiterskim otpornicima za simetrisanje, jedino potrebno je da dele zajednicki hladnjak (kao Mosfet-i).
Pobudjuju se isto kao i Mosfet-i, uz nesto veci tresshold napon.
I konacno jedna osobina koja posebno krasi veliki broj IGBT je da su self-limit elementi.
Naime radi se o tome da sama struktura IGBT kod totalnog kratkog spoja na izlazu, ogranici struju na 6-7 puta vecu od nominalne, i ako imamo odgovarajuce zastitno kolo na gejtu, i iskljucimo ga soft turn-off metodom u roku od 10uS, tranzistor ce ostati potpuno neostecen pri totalnom kratkom spoju (radi se o enormnim snagama u njegovoj peleti za tih 10uS!).
Na primer SKM300GB12V moze za tih 10uS podneti oko 1250KW !!! po tranzistoru, i to pri 125^C, a bez ostecenja.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Postoje IGBT kojima je karakteristika linearizovana za audio primene, takodje se izradjuju i kao komplementarni parovi, ali je izbor takvih siromasan i nisu pravljeni za ekstremne snage.
Izbor switching IGBT je, naprotiv prethodnima, izuzetno bogat, ali su po pravilu svi N tipa, i nije obracana paznja na linearnost prenosne karakteristike (posto se u switching aplikacijama jako kratko zadrzavaju u linearnoj oblasti).
Moj cilj je bio da bilo koji IGBT, switching namene, pretvorim u komponentu koja se moze upotrebiti kao najdirektnija zamena za N Mosfet ili audio IGBT, samo sa neverovatno vecim strujno naponskim limitima.
Osnovno polje namene moje kreacije je primena kod analognih audio pojacavaca ekstremno velike snage.
Lako su dobavljivi IGBT blokovi (moduli) i cena im je postala veoma pristupacna, koji u sebi sadrze dva mocna tranzistora, sa integrisanim diodama, vec povezanih u polumost, pri cemu su unutar bloka izolovani od rasladne povrsine (za 2,5KV napona), sto i pored relativno velike cene bloka konacno pojevtinjuje i pojednostavljuje montazu na hladnjak.
Takodje postoje i moduli sa 4, 6 i 7 IGBT unutra (full-bridge, 3 x half-bridge, 3 x half-bridge+single IGBT).
Kod grupe bipolarnih tranzistora koja se moze meriti sa performansama ovakvog bloka, troskovi simetrisanja i montaze na hladnjak uveliko prevazilaze cenu IGBT bloka (modula).
Kao jedan od primera, navescu IGBT blok (modul) SKM300GB12V, koji unutra poseduje polumost od dva tranzistora sa Uce=1200V, Ic_cont=320A@80^C, sa kontradiodama istih granicnih osobina, izolovanih od substrata za napon od 2,5KV.
Takav blok kod nasih distributera kosta oko 9000 dinara.
------------------------------------------------------------------------
Ovo kolo koje sam kreirao za linearizaciju switching IGBT, predstavlja neznatan trosak jer se sastoji od 4 otpornika i dva BC546B.
Sklop najdirektnije moze zameniti N Mosfet, sa istim pravilima za odredjivanje mirne struje.
Zahteva obrtac faze za primenu u polumostu (posto je iskljucivo N tipa).
Zahteva nesto veci AC signal za pobudu (zbog lokalne negatvne povratne veze).
Predstavlja naponski kontrolisan strujni izvor/ponor, sa strminom od oko 1A/V u konkretnom primeru, i linearniji je od bilo kog bipolarnog tranzistora ili Mosfeta na ovoj planeti, ako su doticni tranzistori u samostalnom obliku.
Strmina se moze povecati smanjenjem emiterskog otpornika, npr. ako je Re=25miliohm strmina ce biti oko 2A/V itd...
Takodje se menjanjem medjusobnog odnosa otpornika moze menjati povratna veza, i na taj nacin odrediti kvalitet linearizacije.
Oba pomocna tranzistora (BC546B) je potrebno smestiti sto blize medjusobno, jer se tako postize termicka kompenzacija kontrolnog sklopa.
Jedna ovakva struktura se vec moze upotrebiti kao pojacavac u A klasi, posto ima negativnu povratnu vezu po struji emitera. Svakako da ce neuporedivo bolje rezultate dati primenom globalne povratne veze, no njoj smo uveliko olaksali "posao" odlicnom linearizacijom ove nove "komponente".
Ovaj sklop treba u celosti shvatiti kao samostalni ultralinearni IGBT, sto se vidi iz imena konacnih prikljucaka.
Tako ga treba i koristiti, kao pojedinacnu komponentu, a ja bih to sve rado integrisao unutar jednog kucista kada bih za to imao uslova :-).
Pozdrav svima!