Scopul lucrarii este studiul unor circuite de comanda a tranzistoarelor bipolare de putere si a retelelor de protectie necesare.
      Cicuitele de comanda pentru tranzistoarele bipolare de putere sunt relativ mai complicate decat dispozitivele de comanda de uz general, in primul rand pentru ca factorul de amplificare scazut al tranzistoarelor bipolare de putere duce la curenti de baza de ordinul sutelor de miliamperi sau chiar de ordinul amperilor, si in al doilea rand deoarece este necesara polarizarea negativa pe baza pentru blocarea rapida si cu pierderi reduse a tranzistorului de putere. Circuitul de comanda cu doua surse de polaritati diferite este prezentat mai jos:

      Pentru deschiderea tranzistorului de putere tranzistorul intern din comparator trebuie sa se blocheze, iar pentru blocarea tranzistorului de putere tranzistorul intern din comparator se va deschide. De multe ori in serie cu baza tranzistorului bipolar de putere se conecteaza un grup RC paralel numit circuit de accelerare. In scopul cresterii performantelor la blocare se pot aduce imbunatatirile prezentate in schema de mai jos.
      Dioda Das este numita dioda antisaturatie si are rolul de limitare a saturatiei prin mentinerea tensiunii Vce usor deasupra pragului de saturatie Vce sat. In acest mod se micsoreaza pierderile prin comutatie si timpul de stocare, crescand frecventa de lucru.

      Prin montarea uneia sau mai multor diode Dl in serie in baza tranzistorului de putere se poate practic modifica valoarea tensiunii Vce(on) deci si starea de saturatie a tranzistorului de putere. Dioda D2 este necesara pentru a furniza o cale pentru curentul negativ de baza la blocare.
      Dioda antisaturatie trebuie sa aiba timpul de revenire mai mic decat timpul de stocare al trazistorului bipolar de putere si tensiunea inversa similara cu a acestuia. O alta posibilitate de montare a diodei antisaturatie este prezentata in figura de mai jos:

      In acest caz dioda antisaturatie ajusteaza curentul de baza al tranzistorului de comanda Tb+, astfel incat tranzistorul Tb+ furnizeaza curentul de baza necesar mentinerii tranzistorului de putere in apropierea saturatiei. Curentul prin dioda Das este mai mic in acest caz, iar un rezistor montat in serie cu Das va duce la reducerea oscilatiilor ce apar la comutare.
      Protectia la supracurenti nu se face in general cu fuzibile ci se utilizeaza retele de protectie electronice. O metoda este supravegherea tensiunii colector emitor ca in figura urmatoare:

      Initial tranzistorul conduce si condensatorul Cov este incarcat la tensiunea Vd, curentul prin tranzistor fiind Io. Odata cu blocarea tranzistorului inductanta Lo trece in regim de descarcare, dioda Df se va bloca iar dioda Dov se va deschide cand tensiunea in colectorul tranzistorului va fi mai mare ca Vd. Acum energia stocala in inductanta se va transfera condensatorului Cov. Condensatorul Cov are o capacitate mult mai mare decat condensatorul Cs.
      Retelele de protectie la deschiderea tranzistorului sunt utilizate pentru a reduce pierderile datorate comutatiei si in scopul cresterii frecventei de lucru. O modalitate de montare a retelei este in serie cu tranzistorul ca in figura urmatoare:

      Reducerea tensiunii pe tranzistor pe durata procesului de deschidere este datorita caderii de tensiune pe inductivitatea Ls. Dezavantajul principal ai acestei solutii este faptul ca ia blocarea tranzistorului de putere apare o supratensiune suplimentara datorata prezentei inductivitatii LS.

      In cadrul lucrarii de laborator se vor studia practic aceste circuite de comanda si protectie, realizandu-se pe rand modificarile necesare in schema de principiu prezentata in figura de mai sus. Se vor conecta pe rand in baza tranzistorului de putere retelele RD, RC si se va studia comportarea acestora in frecventa. Se vor modifica parametrii retelelor de protectie.
      Se vor nota in referatul de laborator schemele realizate si rezultatele obtinute.

      Retele de protectie pentru tranzistoarele bipolare de putere

      Pentru imbunatatirea caracteristicilor de comutatie ale tranzistorelor bipolare de putere se pot utiliza retele de protectie la blocare, retele de protectie la deschidere si retele de protectie la supratensiune.
      Pentru a evita problemele care apar la blocarea tranzistorului de putere reteaua de reactie trebuie sa mentina o tensiune mica pe tranzistor pe toata durata scaderii curentului de colector. Acest lucru poate fi realizat prin conectarea unei retele RCD ca in figura urmatoare:

      La inceputul procesului de blocare curentul prin tranzistor este Io iar tensiunea pe tranzistor este aproape zero. Odata cu scaderea curentului prin tranzistor curentul prin condensator creste. Tensiunea pe condensator creste si ramane aproape egala cu tensiunea pe tranzistor. Cand tensiunea pe condensator devine egala cu tensiunea sursei Vd, dioda Df se deschide, limitand tensiunea pe tranzistor si condensator.       Pentru valori mici ale condensatorului Cs tensiunea Vcs atinge valoarea Vd inainte ca curentul de colector sa fie zero, ceea ce duce la o crestere rapida a tensiunii de colector. Pentru un condensator Cs de valoare mare, tensiunea pe condensator creste prea incet, condensatorul continuandu-si incarcarea nejustificat dupa terminarea procesului de blocare.
      Daca inductivitatile existente in mod inerent in circuit nu sunt neglijate atunci in timpul proceselor de comutatie vor apare supratensiuni datorate acestor inductivitati. Inafara diodei de supresare existenta intotdeauna, pentru micsorarea tensiunii pe tranzistor, se poate utiliza si o retea ca cea de mai jos:

      Semnalul preluat prin dioda Dp din colectorul tranzistorului de putere este mai mare cu o cadere de tensiune pe o dioda deschisa fata de tensiunea Vce(on). Acest semnal este introdus in reteaua de protectie la supracurent. Daca tensiunea astfel urmarita ramane peste valoarea limita stabilita o anumita durata de timp atunci reteaua de protectie blocheaza tranzistorul final actionand asupra comparatorului in sensul blocarii functionarii acestuia. In multe scheme se realizeaza retele de protectie combinate cu circuite antisaturatie.
      Adesea este necesara izolarea electrica intre circuitele logice de control si circuitele de comanda din baza tranzistorului bipolar de putere. O schema practica in care se utilizeaza un optocuplor pentru separare galvanica pe intrarea de comanda si un transformator pentru izolarea fata de retea, este prezentata mai jos:

 Forma de unda 1
 Forma de unda 2
 Forma de unda 3
 Forma de unda 4

Sus