Warum tritt bei Totempfahlstrukturen kein Durchschuss auf?

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Ich entwerfe einen Totempfahl von BJTs, um einen MOSFET anzutreiben. Ich habe an mehreren Online-Beispielen studiert und meine Schaltung nach dem aufgebaut, was ich aus ihnen verstanden habe. Es gibt jedoch ein Detail, das mir in den Sinn gekommen ist. Ich möchte wissen, warum in dieser Schaltung während der Übergangszeit des Taktimpulses kein Durchschießen auftritt (z. B. wenn ). Mit anderen Worten, warum werden die beiden BJTs während des Übergangs nicht gleichzeitig eingeschaltet? $V_{clk} \tilde= 6V$

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Simulationsergebnis:
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
( V _tp und V _gs überlappen sich. )

mosfet-driver shoot-through totem-pole

— hkBattousai
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Könnten Sie bitte die Frage ergänzen und Vb (rechte Seite von R2) einen Plot hinzufügen? Zur Vereinfachung können Sie den Plot in Vclk entfernen und diesen einschließen. Mein Vorschlag ist, das Verhalten der Basisspannung zu untersuchen (Sättigung oder nicht für QH-Transistoren zum Beispiel). Ich habe die Simulation nicht durchgeführt, aber nach dem, was ich visuell überprüfen konnte, beträgt die Vce-Spannung, wenn Vclk hoch ist, ungefähr 0,125 V.

— Dirceu Rodrigues Jr.

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@DirceuRodriguesJr Leider nein. Mit CircuitLab kann ich die Schaltung nicht bearbeiten. Sobald sich das Schaltplanfenster öffnet, wird ein Flyer angezeigt, in dem etwa "Vielen Dank, dass Sie die Demo verwendet haben. Jetzt müssen Sie uns für die weitere Verwendung bezahlen."

— hkBattousai

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Diese Transistoren leiten nur, wenn Vbe> 0,6 V für das NPN, Vbe <-0,6 V für das PNP. Und da die Basen und Emitter miteinander verbunden sind, ist es unmöglich, dass beide Bedingungen gleichzeitig zutreffen. Wenn also ein Transistor eingeschaltet ist, ist der andere ausgeschaltet.

JEDOCH

Wenn R2 zu niedrig ist, wird der eingeschaltete Transistor "gesättigt". Und wenn es gesättigt ist, dauert das Ausschalten erheblich, nachdem der Basisstrom entfernt wurde. Diese Frage und Antworten diskutieren eine berühmte Lösung für dieses Problem.

Der gegenwärtige Wert von R2 begrenzt jedoch den Basisstrom, da die Spannung an R2 relativ niedrig ist, so dass die Transistoren nicht stark gesättigt werden und relativ schnell abschalten.

— Brian Drummond
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Sättigung ist hier kein Thema. Da an den ausgeschalteten Transistor eine negative Vorspannung des BE-Abfalls angelegt wird, beginnt der andere einzuschalten. Dadurch wird der Transistor ziemlich schnell ausgeschaltet, selbst wenn er gesättigt war. In jedem Fall können die Basen nicht über die Kollektorspannung hinausgetrieben werden, und der Basisstrom ist immer nur das, was zur Aufrechterhaltung des Emitterstroms benötigt wird. Diese Transistoren können in dieser Konfiguration nicht gesättigt werden, da R2 nichts damit zu tun hat. Niedriges Ro kann ein Problem verursachen, aber nicht wirklich ein Problem bei der Wiederherstellung der Sättigung.

— Olin Lathrop

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Denken Sie auch daran, dass bei einer solchen kapazitiven Last unmittelbar nach jedem Übergang viel Strom fließt, kurz vor dem nächsten jedoch im Wesentlichen kein Strom. Es gibt keine hohe Konzentration an Ladungsträgern, die in dem ausgeschalteten Transistor abgeführt werden müssen (selbst wenn R2 einen niedrigen Wert hat).

— Dave Tweed

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Zwei sehr gute Punkte, die die Bedeutung der Sättigung für diese spezielle Konfiguration negieren (Vbe kann Vce nicht überschreiten, wenn Sie annehmen, dass sie von derselben Versorgung und der kapazitiven Last gespeist werden.

— Brian Drummond

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In einer echten Totempfahlkonfiguration erfolgt das Durchschießen normalerweise während des Schaltens für eine sehr kurze Zeit.

Was Sie jedoch haben, ist keine Totempfahlkonfiguration. Sie haben zwei Emitter-Follower hintereinander. In diesem Fall werden Sie nicht durchgeschossen. Damit jeder Transistor eingeschaltet ist, muss die Basis ein Sperrschichtabfall in Richtung der Kollektorspannung vom Emitter sein. Ihr Doppelemitterfolger hat daher ein Totband mit 2 Sperrschichtabfällen (ca. 1,2-1,4 V), über das keiner der Transistoren leitet.

Nehmen wir zum Beispiel an, Vtp ist 6 V und jeder Transistor benötigt mindestens 600 mV BE-Spannung, um auf sinnvolle Weise eingeschaltet zu werden (tatsächlich -600 mV für das PNP, aber dies ist in diesem Fall impliziert). Das heißt, wenn die rechte Seite von R2 im Bereich von 5,4 bis 6,6 V liegt, sind beide Transistoren ausgeschaltet. Wenn diese Spannung 6,6 V überschreitet, beginnt der obere Transistor eins zu werden, wodurch Strom aus seinem Emitter fließt, wodurch Vtp auf 600-700 mV unter die Ansteuerspannung ansteigt. Das gleiche funktioniert mit entgegengesetztem Vorzeichen für den unteren Transistor. Wenn die Ansteuerspannung unter 5,4 V fällt, beginnt der untere Transistor, Strom durch seinen Emitter zu leiten und abzusenken, was wiederum Vtp niedrig zieht, um 600-700 mV unter der Ansteuerspannung zu bleiben.

— Olin Lathrop
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Tatsächlich ist die hier gezeigte Konfiguration, selbst wenn sie mit Emitter- und Kollektorwiderständen kompliziert ist, eine bekannte Verzerrungsquelle, wenn sie in Audioverstärkern verwendet wird, da sie eine "Totzone" um Null aufweist. Die Lösung ist der Verstärker der AB-Klasse.

— WhatRoughBeast