【选型】互补NPN和PNP型功率三极管在永磁电机信号采集推挽输出电路中的选型和设计应用

2018-10-04 世强
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一、应用背景

永磁电机的控制系统如图1所示,整个控制系统的主要组成部分分为:供电单元、主控单元、功率转换单元、电机单元和旋变解码组成。其中供电单元主要由主控电源和驱动传感器电源组成;主控单元主要由CPU、模拟量采样、数字量采样组成;功率转换单元主要由电压电流传感器、驱动电路板、功率转换IGBT组成;电机单元和旋变解码单元主要由永磁电机、旋转变压器和编码器组成。

图1永磁电机控制系统示意图


接下来着重介绍一下永磁电机控制系统中的旋变解码单元的电路设计应用。永磁电机的速度信号通过旋转变压器进行转速测量,测量的旋转交流信号需要通过解码芯片进行解析,然后通过信号采集电路送入主控CPU就行电机算法控制。其中永磁电机旋变解码单元的工作原理如图2所示,旋转变压器的解码芯片输出信号EXC,EXC信号通过运算放大器的比较滤波运算,通过互补NPN和PNP功率三极管组成的推挽电路,输出信号VOUT给CPU。因此必须选型和设计合适的互补NPN和PNP功率三极管,才能组成推挽电路进行EXC信号的驱动放大,以及精确的信号输出。

图2互补NPN和PNP功率三极管组成的推挽电路原理图


二、互补NPN和PNP功率三极管选型及应用介绍

在互补NPN和PNP功率三极管组成的推挽电路中,必须采用互补的NPN三极管和PNP三极管组成推挽输出电路,这两个三极管的功率等级和各种电气参数必须一致匹配。电路中采用的供电电压大于12VDC,匹配阻抗为47Ω,因此三极管的额定电流必须大于0.25A,并且具有较强的驱动能力;而且必须符合工业级工作温度要求,最少达到-25℃~85℃的温度要求。互补NPN和PNP功率三极管组成的推挽电路的基本要求如下:

1)互补NPN和PNP功率三极管电气参数保持一致;

2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流,满足推挽电路功率放大输出;

3)尽可能小的输入输出延迟时间,以提高工作效率;

4)封装尺寸要小,功率密度要大,适合PCB设计。


在半导体三极管器件中,参数完全一致的能作为互补的NPN和PNP三极管不多,其中Central Semi公司的CJD41CCJD42C分别是NPN型和PNP型功率晶体管,两者可构成互补型功率晶体管;这两种功率晶体管都采用标准封装DPAK设计,封装尺寸小,功率密度大,非常适用于推挽电路设计。


为了能够显示出Central Semi公司的CJD41C和CJD42C的电气参数优势,与另一厂家的NPN和PNP三极管BC846BBC856B的电气参数做对比。

图3互补NPN和PNP功率三极管电气参数对比


通过Central Semi公司的互补NPN和PNP功率三极管CJD41C和CJD42C与另一厂家三极管BC846B和BC856B的电气参数做对比,可以看出两者都满足永磁电机信号采集电路的设计要求,可作为推挽电路中的晶体管使用。但时三极管CJD41C和CJD42C的电压、电流、工作温度以及热阻都比较有优势,而且能够具有更大的裕量,可以避免永磁电机控制过程中出现超调带来的电压尖峰风险,因此综合考虑选用Central Semi公司的互补NPN和PNP功率三极管CJD41C和CJD42C作为永磁电机信号采集推挽电路晶体管使用。


三、互补NPN和PNP功率三极管的推挽电路原理图及PCB设计

在永磁电机控制器信号采集放大推挽电路原理图和PCB如图4所示,Central Semi公司的CJD41C和CJD42C分别是NPN型和PNP型功率晶体管构成互补型功率晶体管,供电电压采用24VDC,匹配电阻大小为4.99Ω,其功率等级完全满足要求。而且CJD41C和CJD42C的封装形式为标准封装DPAK设计,不用自己画封装,封装尺寸小,功率密度大,能够提供足够大的瞬态功率或瞬时电流,满足推挽电路功率放大输出要求。

图4永磁电机控制器信号采集推挽放大电路原理图和PCB


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  • 胖哥 Lv8. 研究员 2018-11-13
    很好的资料,学习了
  • snake Lv4. 资深工程师 2018-11-08
    对三极管选型很有帮助
  • 常常 Lv7. 资深专家 2018-11-08
    学习了
  • 冰点咖啡 Lv5. 技术专家 2018-11-07
    学习了
  • 独角兽 Lv9. 科学家 2018-11-07
    不错
  • 用户40154664 Lv6. 高级专家 2018-11-07
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  • 珍珍 Lv7. 资深专家 2018-11-05
    学习
  • 小凡 Lv4. 资深工程师 2018-11-05
    不错
  • 自信 Lv5. 技术专家 2018-11-03
    学习
  • 飞熊 Lv6. 高级专家 2018-11-02
    不错,学习了
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描述- 本资料列出了截至2019年11月11日的元器件产品停产支持清单。清单中包含了多种元器件的详细信息,包括产品编号、制造商名称、中央项目编号、匹配代码和停产日期等。资料旨在为用户提供停产元器件的详细信息,以便进行库存管理和替代产品的选择。

型号- CMDZ10L,1N4743A,SA13CA,CMZ5935B,1N4743D,1N4743C,1N5989B,TIP100,CMPD2003,CMDZ10V,MPS3702,TIP106,1SMC82A,CMDZ11L,1N4742A,2N3251,CMZ5936B,1N4742C,1N4742D,1.5CE12CA,CZT2222A,MPSA42 TRE,CZR1-04,1N5988B,TIP110,TIP111,BC808-40,TIP112,TIP115,TIP116,BZX55C8V2,TIP117,CPR3-100,BZX79C5V1,2N5461,1N4745A,1N4745C,2N5460,CMDZ12L,CMZ5933B,P6KE18CA,1.5CE47CA,BSV52,CZ5358B,TIP120,TIP121,TIP122,CMHZ5229B,TIP125,BU407D,TIP126,BZX79C5V6,TIP127,1N5280B,1N4746A,1N4744A,CMDZ13L,CMZ5934B,SA7.0CA,1N4744D,2N4126,2N5458,2N4125,2N5459,BSV64,2N5457,CMPD6263S,2N4124,2N4123,CZ5359B,CR16UD-02FP,TIP131,CMHZ5228B,CMPD6263A,BU406D,CMPD6263C,SA48CA,BCX70H,BSW68A,BCX70J,BCX70K,CMMZ4730A,CMDZ5251B,2N5401,2N6732,2N6730,2N5400,2N5884,2N6731,BCX70G,2N5882,BZX85C33,2N6729,BZX85C30,CZ5356B,2N2369,2N6727,2N6728,2N6725,2N6726,CMZ5931B,1N4748A,CMPT404A,BZX85C36,CMHZ5227B,1N5281B,1.5CE8.2CA,P6KE8.2CA,CMZ5932B,2N6724,1.5CE56CA,CMDZ5250B,MPQ6100A,BZX85C43,2N6718,CZ5357B,2N6716,2N6717,2N6714,2N6715,BZX85C47,1N4747A,CMHZ5226B,CBCX68,CBCX69,BSV17,BSW66A,1N4701C,BZX49C6V2,BC182,BZX49C6V8,BC808-16,BZX85C12,BZX85C10,CZ5354B,2N5416,1N1189A,BZX85C16,CMHZ5225B,BZX85C15,BZX85C13,BSW67A,2N5415,BC808-25,1N1188A,BZX85C22,CZ5355B,1SMC7.5A,CMPZ5262B,CMZ5930B,BZX85C27,1N4749A,CMHZ5224B,BZX85C24,BC558B,BC558C,CMDZ5255B,CMMZ4734A,P6KE36CA,1N1187A,1N6000B,CMHZ5223B,BZX84C9V1,BZX85C75,BC557B,CPR3F-020,CMDZ5254B,CMMZ4733A,2N5830,1.5CE16CA,BC177,1N1186A,CMHZ5222B,BZX85C82,BC860C,BC860A,BC860B,1N5240B,1N5240D,BC556B,CMDZ5253B,CMMZ4732A,BZX85C56,CMHZ5221B,BFX85,CJD200,BFX84,1N6002B,BCX71J,BCX71K,CMMZ4731A,CMDZ5252B,1SMC7.0A,BCX71G,BCX71H,1N6001B,BZX85C62,1N1184A,CMDZ5259B,CMPD2838,1N5242B,1SMC45A,CMMZ4738A,CMPD2836,BCY79-IX,CMHZ5267B,1N1183A,1N6004B,CMDZ5258B,1N5241B,CMMZ4737A,1N960B,1N6003B,CMHZ5266B,1N4707C,CMDZ5257B,1N5244B,1N961B,CMMZ4736A,MPS2369A,CMHZ5265B,2N3635,BC107,2N3637,BC109,BC108,CMDZ8V2,1N6006B,BC559B,BC559C,1N5243B,CMDZ5256B,MPQ3725,1.5CE91CA,BCY59Z/01,1N962B,BDX54B,CMMZ4735A,P6KE27CA,CMR1U-04,CMHZ5264B,CMR1U-06,1N4006GPP,CMHZ4712,MPSA92,BZX85C7V5,1N6005B,MPSA96,1N5246D,BCY65/IX,SA150CA,1N963B,1N5246B,BZX84C5V6,2N2846,1N5283,1N5285,BZX84C5V1,1N5284,1N5287,1N5286,1N6008B,CLL5256B,1N5289,CR20-100R,BCY65/VII,1N5288,MPSA77,1N746A,1N5245B,1N964B,CMMZ4729A,1N5290,1N5292,1N5291,1N5294,1N5293,BFX34,1N5296,1N5295,1N5298,MPSA70,CLL5255B,1N5297,1N5299,MPSA75,1N6007B,CMPZ5227B,CMDZ5249B,1N965B,1N747A,1N5248B,1N5248D,BCW70,BCW72,BCW71,BC547,1.5CE110CA,BC546,BC549,CLL5254B,BC548,MPSA62,CMDZ5248B,MPSA56,CMPZ5226B,1N748A,MPSA55,1N966B,1N5247B,BC550,CPR3F-080,2N2857,BCY79-VII,BC556,2N3700,BCW89,BC558,BC557,1N6009B,2N2907A,CLL5253B,1N749A,2N5087,2N5088,MPQ2369,MPSA44,2N5086,CMPZ5229B,1N967B,CR3U-020GPP,PN4250A,2N5089,CMDZ8L2,P6KE100CA,2N2906A,BC161-16,CPR3-080,MPSA42,BC161-10,BCX38B,CLL5252B,BCX38C,CMPZ5228B,1N968B,CPR3F-060,1N5249B,2N2905A,BCW69,CLL5251B,1N969B,MPSA27,MPSA25,MPSA29,MPQ2222A,BCW30,BCW32,BCW31,2N2904A,1N5991B,MPSA20,CLL5250B,MPQ6700,MPSA13,BZX85C3V6,MPSA12,BZX85C3V3,MPSA14,CPR3F-040,MPSA18,1N5990B,1N5990C,BZX85C3V9,MPSA06,CMPT4401,MPSA05,CXR1-04C,P6KE62CA,CZ5364B,1N5993B,1N5993D,CMPT4403,CMPZ5265B,BCY59/X-M,CZ5365B,1N5992B,1N5992D,BCW29,2N5064,BC337-25,1.5CE43CA,2N5061,2N5062,2N5060,CZ5362B,1N5995B,PN2369A,PN2484,2N6386,CLL4150,BC337-16,2N6383,CZ5363B,UF4007,2N6387,2N6388,1N5994B,CMZ5939B,2N5484,MPS8599,MPS8598,1N4751A,BC141-16,CZ5360B,BC337-40,2N5485,1N5997B,P6SMB170A,1N4750A,CZ5361B,1N5996B,CR20-010R,BC141-10,1N4753A,CMZ5937B,CLL5259B,CJD50,1N5999B,BZX55C3V3,2N5494,CMZ5938B,2N5492,P6KE62,CLL5258B,2N5490,1N4752A,BZX55C3V0,1.5CE30CA,BC808-40W,2N5496,1N5998B,BSV16-16,CLL5257B,BSV16-10,BZX55C3V6,BZX55C3V9,BZX49C24,1N4755A,SA36CA,BZX49C27,BZX49C3V3,BZX49C3V6,P6KE170CA,2N4236,BZX49C3V9,2N4235,2N4238,2N4237,2N4234,CZ5348B,BZX49C30,BZX49C33,BZX49C13,2N5550,BZX49C15,BZX49C16,1N4754A,BZX49C18,2N5555,2N5551,CZ5349B,BSX47-10,BZX49C20,BZX49C22,SA14CA,1.5CE24CA,2N6431,BCX2 0,CZ5346B,2N6428,1.5CE7.5CA,1N4758A,1N4756A,2N6426,2N6427,CR20-080R,1.5CE9.1CA,CZ5347B,2N4239,BZX55C9V1,1N4757A,CMMZ4742A,CZ5344B,CMHZ5239B,BZX79C4V7,CMMZ4741A,1.5CE33CA,BC238A,2N2484,CZ5345B,1N4759A,CMHZ5238B,1N4448,1SMC51A,CMMZ4740A,BC237C,BC237B,BC237A,1.5CE68CA,1.5CE150CA,2N4209,1N6010B,CZ5342B,1N5300,2N3866A,1N5302,1N5301,1N5304,CMHZ5237B,1N5303,1N5306,1N5305,1N5308,1N5307,1N5309,1.5CE11CA,MJ4502,CRSH1-4,CZ5343B,1N5311,1N5310,CMHZ5236B,1N5313,1N5312,1N5314,1N5250B,BC546A,BC546B,CMDZ5243B,BZX49C7V5,CMMZ4746A,1N6012B,1SMB160A,CLL5260B,CMDZ7V5,CMHZ5235B,CPR3-040,CMDZ5242B,CMMZ4745A,2N5952,BC109C,P6KE24CA,BC109B,1N750A,1N6011B,CMHZ5234B,1N5252B,MPS8099,MPS8098,CMDZ5241B,CMMZ4744A,1N751A,BC108C,1N5916B,BC108B,BC108A,1SMC6.5A,1N6014B,CMHZ5233B,2N3799,CPR3-060,SA18CA,1N5251B,MJ900,CMMZ4743A,CMDZ5240B,1N752A,BC107B,BC107A,1N5915B,1N970B,CMHZ5232B,1N6013B,1.5CE200CA,CMDZ5247B,1N5254B,BDX87C,2N2894,2N2896,1N753A,CMPTH10,P6KE15CA,1N971B,CMHZ5231B,BZX79C8V2,1N6016B,CPR3F-100,BC549B,BC549C,CMDZ5246B,BZX85C8V2,1N5253B,1N972B,1SMC58A,1N754A,CMMZ4749A,BFY90,CMPT3906,CMPT3904,CMHZ5230B,1N6015B,BC548A,BC548B,BC548C,CMDZ524

11 November 2019  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 产品变更通知及停产信息 代理服务 技术支持 采购服务

BC856BT SPICE模型

型号- BC856BT

2024/03/26  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 设计模型 代理服务 技术支持 采购服务

Central Semiconductor(中央半导体)双极型功率晶体管选型指南

目录- Bipolar Power Transistors   

型号- 7090L,7120,CZTUX87,47,42C,CZT32C,3120,CMPT491E,350,CJD41C,A44HC,CTLT853-M833S,CZT7090LE,112,CJD340,CZT853,117,953,955,13003,50,5338,44H11,CJD3055,CXT853,31C,CZT31C,3055,2680,CZT7090L,CMPT591E,CJD42C,2955,7090LE,122,200,45H11,CJD112,127,CJD350,CXT3090L,CZT127,CJD2955,CTLT953-M833S CXT953,CZT122,CZT3150,CJD117,591E,32C,UX87,CJD50,CMXT7090L,CZT953,CZT955,CZT3090LE,CZT5338,CJD31C,210,CJD45H11,CJD200,CJD47,CJD122,CZT3120,853,CZT7120,CXT3150,CXT491E,CMLT591E,CJD127,CJD32C,491E,41C,CZT3090L,CZT2955,3090LE,3150,340,CJD210,CXT591E,CZT2680,CZT3055,CXT7090L,CJD13003,CMLT491E,CZTA44HC,3090L

2016年7月20日  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 选型指南 代理服务 技术支持 采购服务

采用SOT-323外壳制造的小信号晶体管产品/工艺变更通知(PCN#247)

型号- BC856AW,BC857BW,BC857AW,BC846AW,BC847BW,BC846BW,BC856BW,BC847CW,BC857CW,BC847AW

June 19, 2023  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 产品变更通知及停产信息  - R2 代理服务 技术支持 采购服务

BC846BT SPICE模型

型号- BC846BT

2024/03/26  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 设计模型 代理服务 技术支持 采购服务

【应用】N沟道功率MOSFET CMPDM303NH和NPN晶体三极管CXT3150, 为太阳能系统提供解决方案

Central提供的分立式半导体必须具有极高的能源效率,同时消耗最少的功率。DC-DC变换器电路采用Buck电路,由电感、二极管和开关器件构成, 开关器件通常需采用低压器件,可选取MOSFET和晶体三极管。据此,本方案推荐采用Central的N沟道功率MOSFET ——CMPDM303NH和NPN晶体三极管——CXT3150,为太阳能系统提供解决方案。

2019-06-12 -  应用方案 代理服务 技术支持 采购服务

【产品】可互补NPN型和PNP型功率晶体管,DPAK标准贴片封装

Central Semi推出的CJD41C和CJD42C分别是NPN型和PNP型功率晶体管,两者可构成互补型功率晶体管;这两种功率晶体管都采用标准封装DPAK设计,封装尺寸小,功率密度大,非常适用于电源、放大器和高速开关应用。 CJD41C和CJD42C功率晶体管的额定功率损耗为1.75W,集射基电压最大100V,该系列晶体管的工作温度范围为-65°C到+150°C,热阻为6.25℃/W。

2018-06-26 -  新产品 代理服务 技术支持 采购服务

BC846BR SPICE模型

型号- BC846BR

2024/03/26  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 设计模型 代理服务 技术支持 采购服务

CJD41C NPN CJD42C PNP表面贴装硅互补功率晶体管

描述- 本资料介绍了CENTRAL SEMICONDUCTOR公司的CJD41C和CJD42C两款互补硅功率晶体管。这些晶体管采用外延基工艺制造,表面贴装封装,适用于功率放大器和高速开关应用。

型号- CJD41C,CJD42C

21-January 2013  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 数据手册  - R3 代理服务 技术支持 采购服务 查看更多版本

CJD41C NPN CJD42C PNP SURFACE MOUNT SILICON COMPLEMENTARY POWER TRANSISTORS

描述- 本资料介绍了CENTRAL SEMICONDUCTOR公司的CJD41C和CJD42C两款互补硅功率晶体管。这些晶体管采用外延基工艺制造,表面贴装封装,适用于功率放大器和高速开关应用。

型号- CJD41C,CJD42C

21-January 2013  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 数据手册 代理服务 技术支持 采购服务 查看更多版本

CJD42C SPICE模型

型号- CJD42C

2024/03/26  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 设计模型 代理服务 技术支持 采购服务

BC856B SPICE模型

型号- BC856B

2024/03/26  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 设计模型 代理服务 技术支持 采购服务

DPAK CASE CJD41C NPN CJD42C PNP SURFACE MOUNT SILICON COMPLEMENTARY POWER TRANSISTORS

描述- 本资料介绍了CENTRAL SEMICONDUCTOR公司的CJD41C和CJD42C两款互补硅功率晶体管。这些晶体管采用外延基工艺制造,表面贴装封装,适用于功率放大器和高速开关应用。

型号- PNP,NPN,CJD41C,CJD42C

21-January 2013  - CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 数据手册  - R3 代理服务 技术支持 采购服务 查看更多版本
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品牌:合科泰电子

品类:三极管

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品牌:合科泰电子

品类:三极管

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品牌:扬杰科技

品类:小信号三极管

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品牌:DIOTEC

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品牌:扬杰科技

品类:小信号三极管

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品牌:DIOTEC

品类:双极性三极管

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品牌:SLKOR

品类:TRANSISTOR PNP

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品牌:晶导微电子

品类:TRANSISTOR

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品牌:时科

品类:双极型晶体管

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品牌:晶导微电子

品类:小信号三极管

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品牌:NXP

品类:晶体管

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品牌:Central Semiconductor

品类:Low Vce(Sat) Transistors

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波导隔离器定制

可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz,插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。

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射频无源器件定制

可定制射频隔离器/环行器(10M-40GHz),双工器/三工器(30MHz/850MHz-20GHz),滤波器(DC-20GHz),功分器,同轴负载,同轴衰减器等射频器件;可定制频率覆盖DC~110GHz,功率最高20KW。

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