В. Транзистор Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона представляет из себя прибор, в котором сформированы два биполярных транзистора, включенных по схеме эмиттерного повторителя (рис. 2.7). На прин- ципиальных схемах такие приборы изображают как обычные биполяр-

ные транзисторы.

Коэффициент усиления по току для такой схемы будет равен произ-

б _к

R _{б э}

Рис. 2.7.

ведению коэффициентов усиления отдельных транзисторов и соста- вит уже в активном режиме до 10000 и более 100 в режиме насыще- ния. Резистор R_б обычно встроен в схему и необходим для обеспече- ния линейности схемы в режиме малых токов. При этом базовый ток, открывающий второй транзистор поступает на него, минуя первый. Дляключевых транзисторов это несущественно.

63

У очень недорогого отечественного транзистора КТ829, выполненного по схеме Дарлинг- тона и рассчитанных на предельный ток в 10А, базовый ток в режиме насыщения состав- ляет около20 мА.

Динамические потери при переключениях на высоких частотах в несколько десят- ков килогерц становятся заметными при широтно-импульсном регулировании. Для ключа, просто включающего или отключающего клапан эти потери несущественны. Для умень- шения динамических потерь следует применять более высокочастотные транзисторы. Здесь неоспоримое преимущество получают полевые транзисторы, работающие на носи- телях заряда одного типа, особенно n, поскольку у них отсутствуют потери времени на ре- комбинацию носителей.

Устойчивость теплового равновесия повышают, применяя радиаторы для охлажде- ния транзистора. Рекомендуется включать низкоомный резистор с сопротивлением поряд- ка0,3 Омаи высоким положительным ТКС последовательно снагрузкой.

Принципиальная электрическая схема ключа на транзисторе Дарлингтона типа КТ829Гприведена на рис. 2.8.

+ Uвя

Обозначение	Тип, номинал
DA1	АОТ 128 Б
DA2	АОТ 101 АС
VT1	КТ 829 Г
C1	0,15 мкФ
R1	360 Ом
R2	470 кОм
R3	200 Ом
R4	68 Ом
R5	Резистор проволочный 0,3 Ом
R6	470 Ом
Rн	Сопротивление нагрузки

С1 _R5

R1

R4

DA2

Rн

Вкл0

DA1

Перегрузка

VT1

+ Uн

R2 R3 R6

Рис. 2.8.

Такие ключи применялись в отечественном контроллере «Орион 3», которые вы- пускались, тогда еще в СССР, в конце 80-х годов. Но основные технические решения, за- ложенныев схему, до сих пор непотеряли своейактуальности.

Управляемая нагрузка представлена здесь резистором R_н, на который подано пита- ние +U_н. Если нагрузка носит индуктивный характер, ее следует зашунтировать защитны- ми диодами, как мы делали ранее. Кстати, защитный диод VD2 (рис. 2.6), включенный па- раллельно транзистору на землю здесь не обязателен, поскольку транзистор КТ 829 Г, примененный в качестве ключевого, не боится отрицательного выброса напряжения на коллекторе.

В схеме реализован принцип гальванической развязки питания и сигналов вычис- лительного ядра и объекта управления. Скоро мы более подробно изучим транзисторные оптопары DA1 и DA2. Как только сигнал Вкл0 переводится вычислительным ядром в низ- кий уровень, загорается светодиод микросхемы DA1 и освещается база-эмиттерный пере- ход ее фототранзистора, который открывается. При этом эмиттерный токфототранзистора поступает в базу транзистора VT1 и открывает его. Резистор R1 ограничивает ток фото- диода. Его расчета мы коснемся при рассмотрении оптопар, резистор R2 ограничивает темновой ток фототранзистора. Резистор R3 предназначен для отвода остатков темнового тока и надежного закрытия транзистора VT1 при отсутствии сигнала включения. При токе фототранзистора менее 3 мА ключевойтранзистороткрыватьсянебудет (почему?).

Если ток через ключевой транзистор превысит 5А, падение напряжения на резисто- ре R5 достигнет 1,5 В. Это специальный проволочный резистор с нелинейным положи- тельным ТКС. За счет выделяемой на нем мощности (какой?) он нагреется и его сопро- тивление практически удвоится. Как только конденсатор С1 зарядится до напряжения бо- лее 2 вольт, в светодиоде оптопары DA2 сформируется достаточный для его зажигания ток. Откроется фототранзистор этой оптопары и при токе через него более 5 мА на рези- сторе R6 сформируется сигнал логической единицы «Перегрузка». Сигнал логической

64

единицы обычно соответствует напряжению более 2,4В (см. Дискретные логические эле- менты САУ). Этот сигнал поступит на вычислительное ядро и вызовет подпрограмму об- служивания прерывания ситуации, когда ток на ключевом транзисторе превысил 5А. Дело программиста описать соответствующую реакцию: выключить ли ключ, подать звуковой сигнал или еще что-то. Здесь уже все зависит от того, каким техпроцессом и элементом управляет ключ. Кроме подачи сигнала вычислительному ядру, резистор R5 просто огра- ничит коллекторный ток ключевого транзистора, не допуская, точнее, снижая вероятность выхода его из стоя из-за локального перегрева кристалла транзистора. Также общий на- грев кристалласнижается засчет, что транзисторзакрепленнарадиаторе.

Видите, как много мер принято для стабилизации теплового равновесия. Прежде всего, это говорит о важностии актуальности этой проблемы.