İdeal bir transistör anahtarın özelliklerini sıralayabilmek MOSFET, BJT, IGBT gibi farklı güç transistörlerinin anahtarlama özelliklerini

• İdeal bir transistör anahtarın özelliklerini sıralayabilmek

• MOSFET, BJT, IGBT gibi farklı güç transistörlerinin anahtarlama özelliklerini açıklayabilmek

• Anahtar olarak transistörlerin kısıtlamalarını tanımlayabilmek

• Güç transistörlerinin kapı kontrol ihtiyaçlarını ve modellerini açıklayabilmek

• Transistörleri di/dt ve dv/dt koruma devreleri tasarlayabilmek

• Transistörleri seri ve paralel çalıştırabilmek için gerekli düzenlemeleri belirleyebilmek

• Güç devresi ve kontrol devresi arasında izolasyon teknikleri

Güç transistörleri elektronik kontrollü, hareketli parçası olmayan hızlı açıp kapatabilen anahtarlar olarak kullanılırlar. Kesimdeyken yüksek gerilimlere, iletimdeyken de çok küçük gerilimlere sahiptirler. Modern transistörler tristörlerden daha hızlı anahtarlama yapabilirler ve DA- DA ve DA-AA dönüştürücülerde yaygın olarak kullanılırlar. Uçlarına ters bağlanan bir diyot sayesinde iki yönlü akıma izin verebilirler. Ancak, kesimde dayanabilecekleri gerilim ve iletimde akıtabilecekleri akım tristörlerden daha küçük değerdedir; bu nedenle düşük ve orta

düzeydeki güç uygulamalarında kullanılırlar. Yüksek güçlerde IGBT’ler yaygınlaşmaktadır. Güç transistörlerini beş grupta ele alabiliriz;

MOSFET’ler, COOLMOS’lar, BJT’ler, IGBT’ler ve SIT’ler.

Yarıiletken güç anahtarları kullanan bir güç dönüştürücü devresinde bu anahtarları tetiklemek için kullanılacak devre bu dönüştürücünün temel kısımlarından biridir. Tetikleme devresi tasarımında anahtarların tetikleme uçlarıyla ilgili ihtiyaçları ve anahtarlama özelliklerinin

bilinmesi gereklidir.

IGBT’ler son yıllarda önem kazanmış, güç elektroniği uygulamaları için, dayanma gerilimleri 1,2 kV -6,5 kV arasında olan silisyum tabanlı

IGBT’ler üretilmiştir. Son yıllarda kararlı ve kullanışlı bir yarıiletken olan silisyuma alternatif olarak bazı bileşik yarıiletkenler geliştirilmiştir

(Tablo 4.1). Güç elemanları için arzu edilen özellikler şunlardır;

• Geniş bant aralığı, eklemde kaçak akımın daha güçlü olmasını, elemanın daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesini ve yüksek enerjili ışınıma daha dayanıklı olmasını sağlar.

• Daha kritik elektrik alanı, katmanların daha ince yapılabilmesini, daha yüksek katkılanabilmesini ve böylece iletim dirençlerinin daha da küçük olmasını sağlar

• Daha yüksek elektron sürüklenme hızı, elemanın daha yüksek frekanslarda çalışmasını sağlar

• Daha yükse ısıl iletkenlik, elemanın daha kolay soğutulabilmesini ve daha yüksek güç yoğunluklarında kullanılmasını sağlar.

SiC tabanlı bir güç elemanı aynı boyutlarda bir Si elemandan 10 kat daha büyük bir gerilime dayanır. Aynı dayanma gerilimine sahip bir Si elemanın onda bir kalınlığında olacaktır. İnce yapılan bu elemanlar daha hızlı çalışırlar ve iletimdeki seri dirençleri küçüktür; bu da SiC eleman iletimdeyken daha az enerji kaybedecek ve daha az ısınacak demektir. SiC tabanlı elemanlar, yüksek verim, sıcaklık ve frekans gerektiren uygulamalarda alternatif haline gelmiştir.Bilinen Güç Eelktroniği elemanları artık SiC tabanlı olarak da belirli değerlere kadar üretilebilmektedir.

Güç MOSFET’leri gerilim kontrollü elemanlardır ve çok az giriş akımı gerektirirler. Anahtarlama hızları çok yüksektir (nano-saniyeler).

Düşük güç ve yüksek hızlı uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Kısa devre arıza şartlarında korumak nispeten zordur.

MOSFET’ler; Kanalı oluşmuş ve Kanal oluşturmalı olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Bağlantı uçları kapı (gate), savak (drain) ve kaynak (source) olarak adlandırılır. Kapı-kaynak gerilimi (VGS) pozitif veya negatif olabilir. VGS negatif olursa, kapı metali n-kanaldaki

elektronların bir kısmını iter ve savak-kaynak arasındaki kontrol direnci RDS artar. VGS yeterince negatif yapılırsa, kalandaki

elektronların tamamını itmek mümkündür ve RDS direnci yüksek değer alır. Bu durumda kanalda akım akmaz; ID=0 olur. Tersine VGS pozitif yapılırsa, kanaldaki elektron sayısı artar, kanal direnci RDS azalır ve ID artar.

Şekil 4.1

Kanalı oluşmuş MOSFET’ler

Şekil 4.2

Kanalı oluşturmalı MOSFET’ler

Şekil 4.4. MOSFET’lerin kesit alanı.

MOSFET’ler kapıları için az enerji gerektirirler ve hızlı anahtarlama yaparlar. Anahtarlama kayıpları düşük düzeydedir. Giriş dirençleri büyüktür (10^9-10^11 ). MOSFET’lerin iletimdeyken dirençleri biraz yüksektir. Bu nedenle iletim kayıpları yüksektir.

• 4.3.1 Kalıcı-Durum Özellikleri

Şekil 4.5. MOSFET Özeğrileri

Şekilde MOSFET’in özeğrisinde üç çalışma bölgesi vardır;

VGSVT→ Kesim bölgesi

VDS(VGS-VT)→ Sabit akım bölgesi (aktif) VDS (VGS-VT)→ Doğrusal bölge

VDS =(VGS-VT) olduğunda kanal savak tarafında kopar ve ID sabit kalır.

Doğrusal bölgede, ID savak akımı VDS savak-kaynak gerilimiyle orantılıdır. Yüksek savak akımı ve düşük savak gerilimi nedeniyle

MOSFET’ler anahtarlama için doğrusal bölgede ve kesim bölgesinde çalıştırılırlar. Sabit akım bölgesinde savak akımı VDS’deki artışa

rağmen yaklaşık olarak sabit kalır.

VDS gerilimini olabildiğince küçük tutmak için, VGS gerilimini olabildiğince yüksek tutmak gerekir. Böylece MOSFET doğrusal bölgede çalışacaktır.

• 4.3.2 Anahtarlama Özellikleri

• 4.3.3 Silisyum Karbür MOSFET’ler

COOLMOS, yeni bir yüksek gerilim güç MOSFET teknolojisidir.

İş istasyonları ve sunucular için kesintisiz güç kaynakları (UPS), mikro dalga ve medikal

sistemlerde yüksek gerilim

dönüştürücü, endüksiyon fırınları ve kaynak sistemleri gibi 2 kVA

gücüne kadar olan uygulamalarda kullanılabilirler.

• 4.5.1 JFET’lerin Çalışma Şekli ve Özellikleri

Bir pn-eklem diyoduna ikinci bir – veya n bölgesinin eklenmesiyle bipolar transistör yapısı elde edilir. Şekil 4.25 (a ve b)’deki gibi iki

eklemli NPN-transistör veya PNP-transistör olabilir. Uçlar kollektör, baz ve emitör olarak adlandırılır.

Şekil 4.25. Bipolar tramsistörler

• 4.6.1 Kalıcı-Durum Özeğrileri

Üç çalışma bölgesi vardır;

• Kesim bölgesi

• Aktif bölge

• Doyma bölgesi

• Kesimde her iki eklem de ters kutuplanır veya baz akımı

transistörü iletime sokacak düzeyde değildir. BJT kesimde olan bir anahtar gibidir.

• Aktif bölgede kollektör akımı baz akımı ile doğru orantılıdır.

Kollektör akımı arttıkça kollektör-emiter gerilimi azalır. Bu bölgede transistör kuvvetlendirici olarak kullanılır

• Doyma bölgesinde ise kollektör-emiter gerilimi iyice düşer ve her iki eklem ileri kutuplanmış olur. Baz akımı arttırılsa bile kolektör akımında bir değişiklik olmaz. Bu bölgede BJT

iletimde olan bir anahtar gibidir.

• 4.6.1 Kalıcı-Durum Özeğrileri

Şekil 4.28

NPN transistör için a) Devre şeması b) Giriş özeğrileri c) Çıkış özeğrileri

4.6.2 Anahtarlama Özellikleri

Şekil 4.32. BJT’nin geçici rejim modeli

İç sığalardan dolayı, BJT sıfır süreyle iletime geçemez. Şekil 4.33’de dalga biçimleri ve anahtarlama süreleri gösterilmiştir. Giriş gerilimi v_B sıfırdan V₁ değerine yükselirken, baz akımı I_B1 değerine ulaşırken, kollektör akımı hemen akmaya başlamaz.

Şekil 4.33

Bipolar transistörün anahtarlama süreleri Gecikme süresi (td)

olarak adlandırılan bir süre sonra

kolektör akımı

akmaya başlar. Bu

süre BEJ sığasını 0,7 V gerilimine doldurmak için gereklidir. Bu

gecikmeden sonra kolektör akımı sürekli değeri olan ICS’ye

yükselir. Yükselme süresi (tr) BEJ

kondansatörünün zaman sabitine bağlıdır.

Şekil 4.34

Doyumda olan bir BJT’de biriken yük

Baz akımı normalde, transistörü doyuma sokmak için gerekli akımdan fazladır. Bunu sonucu, baz bölgesinde artık azınlık taşıyıcı yükü birikir.

Giriş gerilimi V1’den –V2’ye düşürüldüğünde, baz akımı –IB2

değerinde ters yöne akmaya başlar. Kollektör akımı ts biriktirme süresi boyunca değişmez. Bu süre doymada baz içinde biriken yükün

çıkarılması için gereken süredir.

Şekil 4.34a’da doymada olan BJT’nin baz bölgesindeki artık yük

gösterilmektedir. Kesime gitme sırasında, önce ts süresinde bu artık yük çıkarılır ve yük profili Şekil 4.34b’deki gibi a’dan c’ye değişir.

Düşme süresince de (tf) kalan yükler çıkarılır. İletime geçme süresi ton=td+tr, kesime gitme süresi; toff=ts+tf

Problem 4.2 Transistörün Anahtarlama Kaybının Bulunması

Şekil 4.31’de verilen transistör anahtar devresine ait dalgalar Şekil 4.35’te verilmektedir. Devrede Vcc=250 V, VBE(sat)=3 V, IB=8 A,

VCE(sat)=2 V, ICS=100 A, td=0,5 us, tr=1 us, ts=5us, tf=3 us, fs=50 kHz, görev oranı k=%50 olarak verilmiştir. Kollektör-emiter sızıntı akımı

ICEO=3 A’dir. A)İletime geçme süresindeki, b) iletimde kalma

süresindeki, c) kesime gitme süresindeki, d)kesimde kalma süresindeki kollektör akımına bağlı güç kaybını bulunuz e) Toplam ortalama güç

kaybı PT’yi bulunuz f) kollektör akımına bağlı güç kaybının zamana göre değişimini çiziniz.

Çözüm:

T=1/fs=100 us, k=0,5, kT=td+tr+tn=50 us, tn=50-0,5-1=48,5 us, (1-k)T=ts+tf+to=50 us, to=50-5-3=42 us

Çözümün devamı Sayfa 164 (tr) ve page 188 (eng)

Şekil 4.35. Transistör anahtarın dalga şekilleri

• 4.6.3 Anahtarlama Sınırları

• 4.6.4 Silisyum Karbür BJT’ler

Devam ediyor

Devam ediyor

IGBT’ler, MOSFET’lerin ve BJT’lerin olumlu yönlerini birleştiren

elemanlardır. MOSFET’ler gibi yüksek giriş empedansına, BJT’ler gibi düşük iletim kayıplarına sahiptir. IGBT elemanının kesiti Şekil 4.39a’da verilmiştir. Bu yapı MOSFET yapısını andırır, tek farkı p(+) taban

katmanıdır. IGBT yapısında PNPN şeklinde dört katman vardır ve (_npn+

_pnp)>1 olduğunda bir tristör gibi kendi kendini iletimde tutar.

IGBT gerilim kontrollü bir elemandır. Kapı gerilimi yeterince pozitif

yapıldığında, elektronlar geçide doğru çekilerek p-bölgesi içinde n(-) ve n(+) bölgelerini birleştirerek bir kanal oluştururlar. Böylece eleman

iletime geçer. Kapı gerilimi eşik değerinin altına düşürülünce kanal ortadan kalkar ve eleman kesime girer. Çok basit bir sürücü devresi gerektirir. Anahtarlama ve iletim kayıpları MOSFET kayıplarından düşüktür ve sürme kolaylığı, tepe akımı, yetenekleri ve gürbüzlüğü bakımından MOSFET’e benzerdir. IGBT esas olarak BJT’den hızlı tepki verirken, anahtarlama hızı MOSFET’in hızından düşüktür.

Şekil 4.39

IGBT kesiti ve eşdeğer devre

IGBT uçları; kapı, kollektör ve emitör olarak adlandırılır. Tipik ic-vCE çıkış özeğrisi Şekil 4.41a’da çeşitli vGE değerleri için verilmektedir. Tek bir IGBT’nin anma gerilim ve akımı 6500 V, 2400 A, anahtarlama hızı da 20 kHz gibi yüksek olabilir. IGBT’ler DA ve AA motor sürücüleri, güç kaynakları, katı-hal röleleri ve eyleyiciler gibi orta düzeyde güç

uygulamalarında kullanılmaktadırlar.

Şekil 4.41 IGBT çıkış ve geçiş özeğrileri

Şekil 4.43. SIT kesiti ve simgesi Yüksek güçlü yüksek frekansta çalışabilen elemanlardır. İletimde üzerinde düşen gerilim yüksektir

• Tablo 4.2’de BJT’ler, MOSFET’ler ve IGBT’ler karşılaştırılmıştır. Diyot tek-çeyrekte çalışan, kontrolsüz bir elemandır. BJT ve IGBT ise tek çeyrekte çalışan, kontrollü elemanlardır. Ters paralel bir diyotla birlikte bir transistor iki

yöne de (dayanabileceği kadar) akım akmasına izin verir. Diyotla seri bağlı bir transistor de iki yönde (dayanabileceği kadar) gerilim

uygulanmasına izin verir.

Şekil 4.46

Gerilim ve akım dalga şekilleri

Transistörlerin iletime geçmeleri ve kesime gitmeleri için belirli süreler gerekir. Gecikme süresi td ve depolama süresi ts ihmal

edilirse, transistörün akım ve gerilim dalga şekilleri Şekil 4.46’daki gibi olur. İletime geçme sırasında, kollektör akımındaki artma oranı;

Kesime giderken, kollektör akımı azalırken kollektör-emiter gerilimi yükselir, yükselme hızı dv/dt;

di/dt ve dv/dt şartları transistörün anahtarlama özellikleri tarafından belirlenir. Hem iletim hem de kesime geçişlerde bu şartlara

uyulmalıdır. Bu oranların belirli değerler altında kalmaları için koruma devreleri gerekir. Şekil 4.47a’da di/dt ve dv/dt korumalı bir transistör anahtar gösterilmiştir. Devrenin dalga şekilleri de verilmiştir.

Transistör uçlarındaki RC devresi bastırıcı (snubber) devredir ve

dv/dt oranını sınırlar. Ls bobini de seri bastırıcı olarak bilinir ve di/dt oranını sınırlar.

Kalıcı durum için yük akımı IL’nin boşluk diyodu Dm üzerinden aktığını ve bu diyodun ters toparlanma süresinin ihmal edilecek

kadar kısa olduğunu varsayalım. Q1 transistörü iletime geçirildiğinde, kollektör akımı artarken Dm diyodunun akımı azalır. İletime geçme sırasında eşdeğer devre Şekil 4.48a’da gösterilir.

Şekil 4.47 di/dt ve dv/dt korumalı bir transistör anahtar

Bu esnada di/dt değeri;

Yukarıdaki denklemlerde LS değeri bulunabilir;

Kesime gitme sırasında Cs kondansatörü yük akımı ile doldurulur (eşdeğer devre Şekil 4.48b). Kondansatör gerilimi transistör uçları arasında görülür ve dv/dt artışı;

Şekil 4.48 Eşdeğer devreler

Yukarıdaki denklemlerden de Cs kapasitesi bulunur;

Kondansatör Vs gerilimine dolunca, boşluk diyodu iletime geçer. Ls bobininde biriken enerjiden dolayı, Şekil 4.48c’de gösterilen sönümlü bir rezonans devresi oluşur. Salınımları önlemek amacıyla, RLC

devresi kritik sönümlü yapılır. Kritik sönümlemenin (=1) olabilmesi için Rs direncinin aşağıdaki gibi olması gerekir;

Şekil 4.49

Bastırma kondansatörünün boşalma akımı

C_s kondansatörü transistör üzerinden boşalacağından, transistörün tepe akımı yükselecektir. R_s direncini D_s diyodunun uçları arasına değil de C_s kondansatörüne paralel bağlama, boşalmanın transistör üzerinden olmasına engel olur.

Boşalma akımı Şekil 4.49’da gösterilmiştir. Rs direncinin değerini seçerken boşalma süresi R_sC_s=_s dikkate alınmalıdır. Anahtarlama periyodunun üçte biri boşalma süresi olarak genelde yeterlidir.

buradan Elde edilir.

Şekil 4.47’deki transistör bir kıyıcı olarak fs=10 kHz frekansla

çalıştırılmaktadır. Kıyıcınon DA gerilimi Vs=220 V, yük akımı IL=100 A, VCE(sat)=0 V olarak verilmiştir. Anahtarlama parametreleri td=0, tr=3 us, tf=1,2 us’dir. Kritik sönüm için; a)Ls, b) Cs, c) Rs değerlerini bulunuz d)Eğer boşalma süresi tepe değerinin, yük akımının %10’uyla

sınırlandırılması durumunda Rs değerini f) Ls bobinin Cs üzerine etkisini ihmal ederek RC bastırıcı devresinde harcanan gücü bulunuz.

Çözüm: Vs=220 V, IL=100 A, fs=10 kHz, td=0, tr=3 us, tf=1,2 us a. Ls=Vs  tr/IL=2203/100=6,6 uH

b. Cs=IL tf/Vs=100 1,2/220=0,55 uF c. Rs=2(Ls/Cs)=2(6,6/0,55)=6,93 

d. Rs=1/(3fsCs)=(10^3)/(3 10 0,55)=60,6  e. Vs/Rs=0,1 IL →220/Rs=0,1 100 → Rs=22 

f. Ds’de harcanan güç ihmal edilerek; Ps=0,5 Cs (Vs^2) fs

=0,50,5510^(-6)220^21010^3=133,1 W

Gerilim kotarma yeteneklerini artırmak amacıyla transistörler seri bağlı olarak çalıştırılabilir. Böyle bir durumda transistörleri aynı anda iletime geçirmek ve aynı anda kesime götürmek çok önemlidir. Aksi takdirde iletime geçişte en yavaş olan eleman, kesime giderken de en hızlı

eleman kolektör-emiter devresindeki en yüksek gerilime maruz kalabilir ve bu yüksek gerilimden dolayı tahrip olabilir. Seri bağlanacak

elemanların kazançları, geçiş iletkenlikleri, eşik gerilimleri, iletimde üzerlerinde düşen gerilimler, iletime geçme süreleri ve kesime gitme süreleri aynı olmalıdır. Kapı veya baz sürme özellikleri de birbirine uyumlu olmalıdır. Seri bağlı diyotlarda olduğu gibi gerilim paylaşma devreleri kullanılabilir.

Yük için gerekli akımı bir transistör sağlayamıyorsa, yeteri kadar transistör paralel bağlanır. Akımın aralarında eşit dağılması için,

bağlanacak elemanların kazançları, geçiş iletkenlikleri, eşik gerilimleri, iletimde üzerlerinde düşen gerilimler, iletime geçme süreleri ve kesime gitme süreleri aynı olamlıdır.

Emitör uçlarına Şekil 4.50’deki gibi dirençler konularak, akımın %55-

%45 gibi yakın paylaşımı sağlanabilir.

Şekil 4.50’deki transistörler kalıcı durum için akım paylaşımına katkıda bulunurlar. Dinamik şartlarda eşit akım dağılımını sağlamak amacıyla Şekil 4ç51’deki gibi kuplajlı bobinle kullanılabilir. Eğer Q1’in akımı

artarsa, L1 bobinindeki L(di/dt) gerilimi artar ve L2 bobininde aynı gerilim ters işaretli olarak belirir. Böylece akımın bir kısmı Q2’ye

aktarılır. Bobinler gerilim darbeleri oluşturabilirler ve yüksek akımlarda hacimce büyük ve pahalı olabilirler.

BJT’leri sıcaklık katsayıları negatiftir. Paralel bağlı BJT’lerden akımı daha çok olan daha fazla ısınır, ısındıkça da akımı artar. Buna karşılık,

MOSFET’lerde sıcaklık katsayısı pozitiftir ve paralel çalışma daha kolaydır. Başlangıçta daha çok akım akıtan MOSFET daha hızlı

ısınacağından, iletimdeki direnci artar ve akım diğer MOSFET’lere dağılır. IGBT’lerde sıcaklık katsayıları kolektör akımıyla değişiklik gösterir ve uyumlu çalışma için daha fazla özen gerektirirler.

Toplam IT=20 A akımiçin Şekil 5.50’deki devrede iki MOSFET paralel bağlıdır. M1 MOSFET’inin savak-kaynak gerilimi VDS1=2,5 V, M2

MOSFET’inin VDS2=3 V’tur. Devredeki dirençler a) RS1=0,3 , RS2=0,2

 olduğunda, b) RS1=RS2=0,5  olduğunda her bir transistörün svak akımını ve akım oranlarını bulunuz.

Çözüm:

a. …

b. …

• 4.13.2 MOSFET PSPICE Modeli

• 4.13.3 IGBT SPICE Modeli

Şekil 4.56. Hızlı iletime geçiren kapı devresi

MOSFET’lerin giriş empedansları çok büyük, kapı akımları nanoamper seviyesindedir. İletime geçme süresi giriş veya kapı kapasitesinin dolma süresine bağlıdır. İletime geçme süresi RC devresi ile kapı sığasını daha hızlı doldurarak kısaltılabilir. Kapı gerilimi uygulandığı zaman,

başlangıçtaki sığa doldurma akımı;

Kalıcı durumda kapı gerilimi;

Rs kapıyı süren kaynak iç dierncidir.

Güç transistörlerini anahtar olarak kullanımında, girişlerine uygun bir gerilim veya akım uygulanarak transistörlerin iletimde olması ve

üzerlerinde gerilim düşümünün küçük olması sağlanmalıdır. Kontrol gerilimi kapı-kaynak uçları arasına veya baz-emitör uçları arasına

uygulanır. Güç dönüştürücülerinde genelde çoklu transistörler çalışır ve her birinin ayrı ayrı sürülmesi gereklidir. Şekil 4.67a’daki eviricide V_s, DA kaynak gerilimini, G ise toprak ucunu göstermektedir.

Şekil 4.67b’deki devre dört tane darbe üretir ve c’de bu darbeler zaman içinde kaydırılarak DA’dan AA’ya güç dönüşümü sağlayacak anahtarlama sırası ve işlemi sağlanır. Ancak dört lojik darbenin

tamamının ortak ucu C’dir ve kaynak ortak ucu G’ye şekilde kesikli çizgilerle gösterildiği gibi bağlanabilir.

Devrede C ortak ucuna göre V_g1 gerilimine sahip olan g₁ ucu kapı ucu olan G₁’e doğrudan bağlanamaz. V_g1 sinyali M₁ transistörünün kapı ucu G₁ ve kaynak ucu S₁ arasına uygulanmalıdır. Bu nedenle, lojik devre ile transistörler arasına yalıtım ve arayüz devrelerine ihtiyaç vardır.

Şekil 4.67

Tek fazlı köprü evirici devresi ve kapı sinyalleri

Şekil 4.68

Kapı ve toprak arasına uygulanmış kapı gerilimi Ancak, örnek devrede M2 ve M4 transistörleri, lojik devre çıkışları kapılar için gerekli gerilimle uyumlu ise, bu tür yalıtım ve arayüz devresi olmadan doğrudan sürülebilir.

Transistör kapı sinyalini kapıyla ortak toprak arasına uygulama yerine transistörün kapısı ve kaynağı arasına uygulamanın önemi Şekil 4.68 ile gösterilebilir. Şekilde yük direnci kaynak ve toprak arasına bağlıdır.

Kapı ve kaynak arasındaki gerilim;

Burada ID(VGS) savak akımı VGS gerilimine bağlı olacaktır. VGS’nin etkin değeri transistör iletime

geçince düşer ve kalıcı değerine erişir.

Kontrol veya kapı sinyalini toprağa Göre yüzer hale getirmenin veya Yalıtmanın iki temel yöntemi vardır;

1. Darbe trafosu kullanmak 2. Optokuplör kullanmak

4.17.1 Darbe Trafoları

Darbe trafolarının bir adet primer sargıları, bir veya daha fazla da sekonder sargıları bulunur. Çoklu sekonder sargıları sayesinde seri veya paralel bağlı transistörlere aynı anda sinyal uygulanması

mümkün olur. Şekil 4.69’da bir trafo yalıtımlı sürücü düzenlemesi gösterilmiştir. Trafonun kaçak endüktansının çok küçük olması

gerekir. Çıkışındaki darbenin yükselme süresinin de çok kısa olması gerekir. Uzun süreli darbe ve düşük anahtarlama frekanslarında trafo doyuma gider ve çıkışındaki darbe bozulur.

Şekil 4.69. Trafo yalıtımlı sürücü devre

4.17.2 Optokuplörler

Şekil 4.70. Optokuplor kapı yalıtımı

Optokuplörler kızılötesi ışık saçan diyot (ILED) ile bir silisyum

fototransistör içerir. Giriş sinyali ILED’e uygulanır, çıkış fototransistörden alınır. Fototransistörlerin yükselme ve düşme süreleri küçüktür; iletime geçme süreleri ton→2-5 us, ve kesime gitme süreleri toff→300 ns

mertebesindedir. Bu süreler anahtarlama frekansına bir üst sınır getirir.

Fototransistör için ayrı bir güç kaynağı gerekir ve devrenin karmaşıklığı ve maliyeti artar.

• Kapı veya baz sürme sinyalleri güç devresinden darbe trafoları veya optokuplörler yardımıyla yalıtılabilir. Darbe trafoları basittir ama kaçak endüktans çok küçük olmalıdır. Trafolar düşük frekanslarda ve uzun sureli darbelerde

doymaya girer. Optokuplörler için ayrı güç

kaynağı gerekir.