Na razie piszę o samych zaletach tranzystora, ale niestety z tego typu konstrukcją związana jest pewna wada, otóż bramka tranzystora napylona na izolator zachowuje się jak okładka kondensatora i wiąże się z nią pewna pojemność, którą trzeba naładować by w pełni wysterować tranzystor.

Rys. 6 Schemat wewnętrzny drivera TLP250.

W praktyce oznacza to fakt pewnego opóźnienia pomiędzy podaniem napięcia na bramkę tranzystora a pełnym jego nasyceniem. Jeśli mamy tranzystor, który załącza prąd powiedzmy 200 A to zależy nam na tym, aby możliwie jak najszybciej od planowanego załączenia uzyskać stan nasycenia tranzystora i jak najmniejszą rezystancję kanału, bo jeśli nie nastąpi to szybko to w obszarze nienasycenia, gdy tranzystor zachowuje się jak rezystor wydzieli się tak duża ilość mocy cieplnej, że tranzystor po prostu się spali. A dobrze wiemy, że jeśli zasilimy kondensator to dopiero po pewnym czasie się on naładuje. To samo gdy tranzystor musimy wyłączyć i gdy płynie przez niego wspomniane 200 A również musimy to zrobić bardzo szybko by jak najszybciej przebrnąć przez obszar nienasycenia. Dla tego do sterowania bramkami tranzystorów MOSFET stosuje się tzw. Drivery. Są to układy scalone, które mają za zadanie bardzo szybko ładować i rozładowywać ich bramki oraz w różnych modelach wiele różnych dodatkowych funkcji jak np. w przypadku modelu TLP250, którego schemat przedstawiłem powyżej, zapewniać galwaniczną izolację pomiędzy częścią sterującą i częścią mocy.

Taki driver składa się z transoptora, który zapewnia rozdzielenie elektryczne pomiędzy częścią mocy i układem sterowania, części logicznej oraz końcówki mocy złożonej z dwóch przeciwsobnych tranzystorów. Górny zapewnia ładowanie bramki napięciem Vcc a dolny rozładowuje bramkę do masy bądź, co często jest stosowane, do napięcia ujemnego, a to z kolei zapewnia jeszcze większą szybkość i pewność wyłączenia. Przełączaniem tranzystorów zawiaduje część logiczna układu w zależności od tego, czy dioda wejściowa jest zasilana czy też nie.
Czas już najwyższy zbudować coś praktycznie. Najpierw zaczniemy od układu zasilania drivera po stronie mocy. W tej chwili pokażę prosty układ sterowania pojedynczego tranzystora i tu nie ma konieczności galwanicznej separacji zasilania, ale w układach mostkowych, gdzie stosuje się wiele tranzystorów jest to konieczne dlatego od razu pokażę jak można to zrobić.

Rys.7 Układ zasilania symetrycznego +15V/-5V.

Mój układ będzie zasilał driwer napięciem symetrycznym +15V dla ładowania bramki oraz -5V dla jej skutecznego i szybkiego rozładowania. Przy wyjściu 0V napisałem source/emitter dlatego, że identycznym układem można zasilać sterowniki tranzystorów IGBT, ale tym w innym artykule.

Rys.8 Układ sterowania bramką tranzystora MOSFET.

Na schemacie powyżej przedstawiłem jak połączyć układ TLP250. Jako źródło częstotliwości do prób zastosowałem generator funkcyjny, a z uwagi na fakt, że stosowany driwer ma stosunkowo mały prąd impulsowy na wyjściu i przystosowany jest do małych tranzystorów postanowiłem dobudować drugi stopień mocy o lepszych parametrach, które pozwolą sterować dużymi tranzystorami o większych pojemnościach bramek.

Rys.9 Układ sterowania zmontowany na płytce prototypowej.

Całość zmontowałem na płytce prototypowej. Od lewej strony widzimy czarną przetworniczkę DC/DC o mocy 2W i dalej stabilizator układ scalony TLP250, tranzystory i wreszcie wyjście. Na wyjściu na początek dałem rezystor o mocy 0,25W ale po podłączeniu tranzystora przy większej częstotliwości natychmiast się spalił więc polecam przynajmniej 2 watowe dla dużych tranzystorów.

Rys.10 Tranzystor mocy MOSFET o symbolu BSM181F.

Do testów zastosowałem tranzystor mosfet ze zdjęcia powyżej. Małe rozpoznanie: Napięcie dren - źródło - 800 V, Prąd drenu - 34 A, Rezystancja złącza w stanie nasycenia - 0,32 ohm, Dopuszczalny prąd w impulsie - 136 A.

Rys.11 Stanowisko do testowania budowanego układu.

By sprawdzić układ połączyłem autotransformator z mostkiem prostowniczym i kondensatorem a wyprostowane i odfiltrowane napięcie stałe podłaczyłem do żarówki poprzez tranzystor. Teraz podając częstotliwość z generatora możemy sterować pracą żarówki.