|
Отрицательное смещение для надёжного закрытия затвора SiC
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2025-Апр-15, 21:24 | Сообщение # 1 |
 мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1005
Статус: Offline
| Эта тема больше для себя, как памятка, чтобы не забыть, но, надеюсь, информация и другим конструкторам пригодится когда-то.
В двухтактных и мостовых схемах транзисторы могут открываться (пересекаться импульсами) одновременно, что вызывает сквозной ток. Это понятно. При этом, есть ещё одна опасность. Когда транзисторы нагружены на индуктивную нагрузку (трансформатор, дроссель), на стоке неизбежно возникает ВЧ звон, который проникает и на затвор. И обычно этот ВЧ звон на затворе виден в отрицательной области, около 0, когда транзистор закрыт. Если этот ВЧ звон будет иметь достаточную амплитуду, транзистор начнёт открываться, когда должен быть закрыт. Это приведёт к дополнительному разогреву и созданию помех.
Рассмотрим карбид GC2M0160120D, который, для удобства называем просто 160-м.
В холодном состоянии он открывается примерно от +4В на затворе, а после разогрева напряжение открытия сильно уменьшается, примерно до +2В, красная стрелка.
Вот, какой иногда бывает сигнал на затворе в передатчике класса Е(ЕШ). Уже не помню точно, при каких условиях, но, на стоке тогда было 400В. Вроде, когда КСВ в антенне больше 2-3.
Как видим, на нижней полке есть ВЧ звон, амплитуда которого достигает 3.8В. При горячем транзисторе он неизбежно будет открываться и усиливать этот ВЧ звон, и сам разогреваясь ещё выше, и создавая УКВ помехи. Поэтому, для SiC карбидов, да и для кремниевых тоже, желательно создавать небольшое отрицательное смещение, чтобы этот ВЧ звон был ниже порога открытия.
Два дня пробовал и изучал различные варианты создания смещения, спец-драйверы... фантомное отрицательное питание из DC/DC модулей.. дополнительные транзисторы в затвор.. В итоге, нашёл самое простое решение.
Разделительный конденсатор и обычные 1N4148 диоды:
Замеры.
1. Стандартная схема. Выход драйвера - затворный резистор - затвор.
Питание 15В, потребление 116мА. Как видим, нижняя полка в районе 0.
2. Выход драйвера - конденсатор 100нф - затворный резистор - два последовательных диода (на ножках затвор-исток)
После конденсатора меандр имеет и положительную амплитуду и отрицательную. Два последовательных диода гасят ненужную, отрицательную, создавая отрицательное смещение около -0.6В.
У кремниевого диода такого типа обратное напряжение около 0.6В, и в теории, от двух последовательных диодов смещение должно было бы получиться -1.2В. Но, в реальности, как видите, смещение в 2 раза меньше, около 0.3В на диод.
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2025-Апр-15, 21:47 | Сообщение # 2 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1005
Статус: Offline
| Вот как выглядит общий сигнал с двумя диодами
Положительная амплитуда +14.4В, отрицательная -0.6В. Если карбид по даташиту позиционируется с полным открытием в 15В на затворе, такое падение не страшно совершенно.
Теперь 3 диода.
Низ:
И общий:
Положительная амплитуда опустилась до +13.8В, отрицательная до -1.2В. Для 15В карбида такое снижение ещё допустимо для нормальной работы.
Фото макета.
Для предотвращения ненужных ВЧ звонов, диоды нужно спаять вместе как можно короче и запаять прямо на ножки карбида. Это важно! На плате их нельзя размещать, появится ненужный звон.
Итого.
2 диода дадут смещение вниз на -0.6В. Это уже хорошо, при условии, если у вас согласованная антенна, и/или стоят защиты от выского КСВ. Если же у вас всё на "проводках" и на "коленке", то, лучше перестраховаться и поставить 3 диода.
В любом случае, для 3МГц и выше, все соединения и монтаж нужно делать максимально коротким, широкими и/или толстыми проводниками/дорожками, так ВЧ звон сам по себе будет меньше.
Теперь, очень важный момент!!
Обратите внимание на фото, после драйвера стоит SMD конденсатор формата 1206 не случайно (он припаян вертикально, белый такой, к нему ноги резисторов припаяны). Он с диэлектриком C0G. И это очень существенный момент! В эту цепь нельзя ставить "жёлтые выводные капельки" с Али, поскольку у них очень плохой диэлектрик и ESR в несколько Ом.
Зависимость такая:
- чем выше ёмкость, тем выше верхняя полка. 100нф достаточно для 160-го карбида.
- чем лучше диэлектрик конденсатора и, сл-но ниже ESR, тем ниже отрицательное смещение.
Вот, 100нф жёлтая капелька. Так же два диода. Верхняя полка +14.4В:
Верхняя полка такая же, как и у SMD C0G. А вот нижняя... В след. сообщении покажу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2025-Апр-15, 22:01 | Сообщение # 3 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1005
Статус: Offline
| И вот нижняя полка.
Как видим, с двумя диодами отрицательного смешения по-сути и нет!! А всё потому, что в жёлтых капельках очень очень плохой диэлектрик.
Вот, 100нф, ESR 3.2Ом
И вот SMD с диэлектриком C0G, ESR 0.04Ом.
3.2/0.04 = 80. В 80 раз диэлектрик лучше.
Так что, если хотите, чтобы схема отрицательного смещения заработала, ставьте только C0G керамику.
Например, такие: https://www.lcsc.com/product....46.html
На текущий момент с сайта LCSC можно заказать детали через этого продавца: https://aliexpress.ru/store/1103009080
Пишите ему в лс, автоответчик напишет почту, туда пишите письмо, в котором:
- укажите ссылку на нужную деталь
- нужное кол-во
- в какую страну отправить
Обычно в течение 1-2 дня он отвечает.
Вот такой вот получился эксперимент. Теперь во всех типах передатчиков на SiC буду проектировать такое отрицательное смещение.
p.s. Если что, 1N4148 использую от компании Onsemi https://www.lcsc.com/product....82.html
|
| |
| |
|
