Комплиментарный транзистор для 2N7000

[AlexeyL]

Всем привет.
Сильно не пинайте, т.к. в электронике я не силен.
У меня есть компактная платка с оптроном и ключом на МОП-транзисторе. На нее с контроллера подается сигнал PWM частотой 33 кГц. Выход этой платки (PWM 12V) надо инвертировать. У меня есть транзисторы 2N700, я хотел на их основе сделать логический инвертор добавив комплиментарный транзистор. Нашел, что для этих целей подойдет BS250, но в продаже его не нашел. Но есть BS250P.
Вопрос: могу ли я считать BS250P комплиментарным для транзистора 2N700? Ну т.е. в конечном счете мне важно - будет ли эта пара нормально работать как логический инвертор на 12 В при частоте 33 кГц?
Если нет, то какой транзистор в корпусе TO-92 вы можете посоветовать как комплиментарный к 2N700? Желательно в корпусе TO-92, т.к. места на платке мало, есть пластиковые разъемы и планарные компоненты к ней припаять будет сложно.
В принципе, я не цепляюсь конкретно за 2N700. Если вы просто посоветуете другие 2 комплиментарных транзистора в корпусе TO-92, то мне это тоже, разумеется, подойдет.
Заранее спасибо за помощь!

[Martin76]

Непонятно, зачем обязательно комплиментарный транзистор? А если посмотреть параметры так называемых комплиментарных мосфетов, например IRF540 и 9540, то они не сильно и похожи, в отличие от биполярных, N канал получше по параметрам, даже в сборках Р+N, даже на одном кристалле это наблюдается.

[AlexeyL]

Я просто знал, как инвертировать сигнал используя комплиментарные мосфеты. Если вы считаете, что проще использовать именно биполярные, то можно и их. Единственно, хотелось бы в корпусе TO-92, т.к. я хотел оба транзистора поместить в термоусадочную трубку, вывести контакты проводами и аккуратно припаяться к существующей платке.
Вот схема этой платки, которую я делал в симуляторе и она работает, как мне и нужно. Но на ней Bs250, т.к. модели BS250P я не нашел

Untitled.jpg

(139.91 KiB) Скачиваний: 215

Если вместо мосфетов использовать биполярные, то посоветуйте пожалуйста какую-нибудь пару.

[mont-oriol]

Можно в качестве инвертора взять, например, вот такую микросхему CD4049UBDR
Две ноги - питание. Две ноги - вход и выход - в разрыв выхода вашего оптрона. Ноги микросхемы загнуть под неё, будет компактно.
И ещё момент. Там в корпусе шесть одинаковых инверторов. Вам нужен один. Остальные пять можно включить параллельно первому (быстрее будет переключение ключа), или их входы соединить с GND, а выходы не трогать.
Кстати, внутри этих инверторов - те самые комплементарные транзисторы.

[AlexeyL]

Хм. Тоже вариант. Вроде даже есть вариант в DIP-корпусе: https://www.chipdip.ru/product/cd4049ube
Скажите, а если остальные 5 инверторов не используются, обязательно их входы заземлять? Чтобы облегчить пайку мне было бы проще вообще откусить все лишние ножки.

[mont-oriol]

Предложил SOIC из соображений компактности, DIP функционально не хуже. Неиспользуемые выходы нельзя оставлять висящими. Можно на GND, можно на Vcc, можно цепочкой - вход на выход соседнего инвертора.

[AlexeyL]

Скорее всего я что-то сделал не так, но симулятор показывает, что данная микросхема крайне медленная для 33 кГц. Может, конечно, модель кривая.
Схему я сделал такую:

Untitled2.jpg

(157.54 KiB) Скачиваний: 213

Результат симуляции:

Untitled3.jpg

(155.25 KiB) Скачиваний: 186

В чем ошибка, не подскажете?

[mont-oriol]

Нет ошибки в схеме. Сама микросхема на порядки быстрее, чем 33 кГц. А затягиваться фронты могут только из-за ёмкости затвора ключа. Для проверки версии - соединить инверторы в параллель, должно стать быстрее. Тогда есть такой вариант - драйвер MOSFET, выбрать с инвертирующим входом, для транзистора P-channel, они есть в чипдипе.

[AlexeyL]

Вообще странно. Я же по сути на 2N7000 и BS250 собрал точно такой же выход, какие внутри CD4049, и судя по симуляции все работало с той же емкостью затвора ключа.
Попробую поискать подходящий драйвер.
Кстати, я продолжил поиски модели BS250P и нашел в нескольких местах. Но ее содержимое было таким же, как модель BS250. Даташит говорит, что это все же немного разные транзисторы. Возможно, авторы модели BS250Pполенились составлять корректную модель и просто скопировали содержимое BS250.

[АлександрЛ]

Вероятнее всего, в симуляторе..
По документации- https://static.chipdip.ru/lib/204/DOC000204478.pdf
"задержка распространения" МАКСИМАЛЬНАЯ - 160ns при переходе из низкого уровня в высокий, и 60ns при переходе с высокого уровня в низкий, что соответствует частоте ~4,5 МЕГАГЕРЦА.
при питании 5 вольт.
При питании 12 вольт "задержка" 70+35ns, это частота ~9,5 мегагерц..

Уменьшите резистор R42 - он снижает скорость изменения напряжения на затворе транзистора..
Вообще я не очень понимаю, зачем его туда пихают..
Вот, например, "настоящий" драйвер МОСФЕТА- TC4420/TC4429
https://static.chipdip.ru/lib/009/DOC001009015.pdf
Ни о каком резисторе между выходом драйвера и затвором МОСФЕТА там даже не упоминается!!

зы.. Я так понимаю, что резистор в цепи затвора "приплыл" ещё с ключей на биполярных транзисторах, но там действительно нужно было ограничивать ток базы- либо мог не справиться выход управляющего элемента, либо можно было сжечь переход Б-Э..

Вообще странно. Я же по сути на 2N7000 и BS250 собрал точно такой же выход, какие внутри CD4049, и судя по симуляции все работало с той же емкостью затвора ключа.

У CD4049 https://static.chipdip.ru/lib/550/DOC001550989.pdf "выходной ток" - что- то в районе 20 мА, а у выбранных вами мосфетов- ~ 200 мА..

[mont-oriol]

Просто 2N7000 и BS250 более мощные.
Еще вариант инверсии сигнала - вместо полевика поставить биполярник NPN в режиме эмиттерного повторителя. Из минусов - на нём будет падать 0.7 В, соотв. будет больше греться.
Еще вариант - инвертировать сигнал на входе оптрона.

Добавлено after 7 hours 51 minute 34 seconds:
А в microcap12 cd4049 тянет irf9510 на частоте 33 кГц.

Спойлер

[musor]

полно сборок с 2 разноканальными мосфетами даже мощных
да и спец дроф хватает... к чему изхврат?

[AlexeyL]

mont-oriol писал(а):

А в microcap12 cd4049 тянет irf9510 на частоте 33 кГц.

Хм. Возможно действительно проблема в той модели, что я нашел. Скажите, а есть ли возможность вытащить из microcap12 модель для cd4049? В каком формате представлены модели в microcap12?

к чему изхврат?

Да ни к чему, разумеется. Я буду рад любым идеям. Можете какой-то вариант посоветовать?

[mont-oriol]

AlexeyL писал(а):

Скажите, а есть ли возможность вытащить из microcap12 модель для cd4049? В каком формате представлены модели в microcap12?

Могу только предложить microcap12 поставить, оно бесплатное. Файл со схемой, что я моделировал

[AlexeyL]

По поводу драйвера. Вот такой подойдет? https://www.chipdip.ru/product/tc4426aeoa
Он еще и стоит в 1.5 раза дешевле, чем BS250P

[mont-oriol]

Подойдёт. По поводу, почему в симуляторе не заработала CD4049 - возможо, дело в резисторе RL, схема из даташита hcpl-2201

[AlexeyL]

mont-oriol писал(а):

По поводу, почему в симуляторе не заработала CD4049 - возможо, дело в резисторе RL

Добавил резистор - ничего не поменялось. Я уверен, что проблема в модели. Обычно модели не сильно большие, но для CD4049 единственная модель, которую я нашел, содержит 220 строк. Это как-то смущает. Другой модели пока найти не удалось.
Тогда пока поищу модель TC4426AEOA чтобы убедиться, что с драйвером все будет работать, как ожидается.

Спойлер

Был бы осциллограф, не пришлось бы тратить столько времени на поиски моделей

Добавлено after 2 hours 10 minutes 15 seconds:

АлександрЛ писал(а):

У CD4049 https://static.chipdip.ru/lib/550/DOC001550989.pdf "выходной ток" - что- то в районе 20 мА, а у выбранных вами мосфетов- ~ 200 мА..

Немного офтопика:

Спойлер

Простите за совсем дилетантский вопрос, но как это определяется? Я правда хочу разобраться.
Вот мое понимание: В CD4049 на выходе стоит все та же пара комплиментарных транзисторов. Скажем, если верхний транзистор открыт, нижний закрыт, то выходной ток будет определяться только Rdson верхнего транзистора и резистором между верхним транзистором и питанием. В схеме с CD4049 такого резистора нет. Т.е. величина выходного тока определяется только Rdson верхнего транзистора. В даташите я этой величины не нашел. Как вы определили, что выходной ток будет 20 мА?
Если брать отдельные транзисторы, то в той схеме использовался резистор 100 Ом и 12 В, т.е. если считать, как описано выше, то получается, что максимальный ток будет (без учета Rdson) 12/100 = 120 мА. Вы пишете 200 мА, т.е. я что-то не так посчитал. Не могли бы вы указать на ошибку в моих расчетах? Или может где-то есть статья, где все это объясняется? Я был бы очень признателен за ссылку.

Добавлено after 3 hours 38 minutes 8 seconds:
Я нашел модель TC4426, пришлось с ней повозиться и где-то в одном запуске из 10 EasyEda все же проводит симуляцию успешно и показывает, что TC4426 работает, как и ожадалось. При этом, если экспортировать нетлист и запускать симуляцию в LTSpice, то все нормально с первого раза.
Так же внутри LTSpice мне удалось найти нормальную рабочую модель для CD4049UB - все работает в соответствии с ожиданиями.
Microcap12 я ставил, но не нашел ни одной модели HCPL. И сходу не разобрался, как добавлять новые модели.
Также внутри LTSpice я нашел модель BS250P точно такую же, как я и использовал (и которая иногда в инете представлена как модель BS250). Симуляция показывает, что да, можно использовать BS250P как комплиментарный для 2N7000 (по крайней мере в моей задаче).
В общем, по результатам симуляции все 3 варианта (на BS250P, CD4049UB и TC4426) одинаково хорошо работают. Буду выбирать между CD4049UB и TC4426. У меня нашлись платки для припайки SO-8, поэтому с вариантом на TC4426 "колхоза" будет поменьше, чем с CD4049UB. Хотя последний в 3 раза дешевле.
Всем ОГРОМНОЕ спасибо за помощь!

[Electrobit]

Если вам нужна именно ПАРА (например, для умощнения выхода кмоп логики), то и берите уже именно готовую ПАРУ. Таких сборок существует довольно много. Я, например, когда-то применял AOP605. Все отлично работало.

[David_alfa]

Токовая нагрузка 4049 очень мала, когда вы хотите переключить емкостную нагрузку, такую ​​как затвор МОП-транзистора, вам нужны сильные пики тока.
Подключите другие логические вентили параллельно и проверьте разницу.

Схема TC4426 намного лучше справляется с этой задачей!

[Martin76]

Все зависит от того с какой частотой переключать и что, для каких то задач мощности выходного каскада обычных логических КМОП элементов или МК с головой может хватить, а для чего то и 6А драйвера будет мало.