вход Вход Регистрация



В схемах автономных преобразователей транзисторы чаще всего используются в импульсных режимах. Особенности работы транзисторов в устройствах такого рода удобно анализировать на примере импульсного преобразователя первого рода (широтно-импульсный регулятор), упрощенная схема которого представлена на рис. 1.7. Предположим, что ток нагрузки сглажен и до момента подачи импульса управления в базовую цепь силового транзистора ток замыкается через диод VD1. При включении силового транзистора, диод VD1, в течение своего времени обратного восстановления, остаётся в проводящем состоянии, что приводит к короткому замыканию источника питания через силовой транзистор и диод VD1. Для ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания, и, соответственно, тока коллектора силового транзистора, обычно в цепи коллектора устанавливается реактор . Если сделать допущение о том, что спад напряжения между коллектором и эмиттером транзистора происходит по линейному закону, то тогда (также, как и тиристорном выпрямителе) нарастание коллекторного тока описывается квадратичным законом до тех пор, пока коллекторное напряжение не упадёт до величины остаточного напряжения, соответствующего включенному состоянию силового транзистора. После полного включения транзистора, ток коллектора продолжает нарастать по линейному закону до тех пор, пока не произойдет восстановление обратного сопротивления диода VD1. Развертки процессов в схеме показаны на рис. 1.8. В момент обрыва обратного тока диода, ток в индуктивности больше, чем ток индуктивности , что вызывает перенапряжение на диоде VD1. Это перенапряжение должно быть ограничено схемными мерами: например, с помощью RC-цепочки, включаемой параллельно диоду. Следует отметить, что выходное напряжение преобразователя фактически формируется из обратного напряжения диода VD1 (см. рис. 1.8(г)), которое возникает только после восстановления обратного сопротивления диода. Соответственно, спад обратного напряжения диода определяется процессом нарастания напряжения между коллектором и эмиттером силового транзистора при его выключении. Таким образом, длительность импульса обратного



напряжения диода, из которого после сглаживающего фильтра формируется среднее значение выходного напряжения, в общем случае, не равна длительности импульса тока управления.

При выключении биполярного транзистора, между моментом спада тока базы (рис. 1.8(а)) и моментом начала спада тока коллектора (рис. 1.8 (б)), существует задержка в течение времени рассасывания, зависящего от степени насыщения транзистора. Затем происходит спад тока коллектора в течение времени выключения транзистора. Уменьшению тока коллектора препятствует эдс самоиндукции реактора , в котором запасён ток, равный току нагрузки. Для создания возможности спада тока коллектора без возникновения перенапряжения на силовом транзисторе, параллельно транзистору необходимо включить ёмкость , которая позволяет задать скорость нарастания напряжения между коллектором и эмиттером силового транзистора. Удобно предположить, что процесс спада коллекторного тока описывается линейным законом. Можно показать, что в этом случае, нарастание напряжения на коллекторе силового транзистора происходит по квадратичному закону до тех пор, пока ток коллектора не упадёт до нуля [11].

Действительно, через ёмкость течёт ток, равный разности тока нагрузки и тока коллектора. Пусть ток коллектора на интервале спада описывается уравнением:

, (1.16)

где: - величина тока нагрузки, соответствующая току коллектора в начале процесса выключения транзистора;

- время выключения транзистора.

Используя первый закон Кирхгофа и соотношение (1.16) получим уравнение для тока ёмкости :

. (1.17)

С другой стороны, как известно, справедливо соотношение:

. (1.18)

 

 

Решив совместно (1.16) и (1.17) относительно , получим:

. (1.19)

Постоянная интегрирования при нулевых начальных условиях равна нулю. Поскольку уравнение (1.19) справедливо лишь на интервале спада тока коллектора, то в момент спада этого тока до нуля напряжение на ёмкости и, соответственно, напряжение на коллекторе транзистора достигает некоторой величины , которая вычисляется по (1.19) при подстановке :

. (1.20)

Используя (1.20) и учитывая, что , можно переписать (1.19) в следующем виде:

. (1.21)

После окончания процесса спада тока коллектора ток ёмкости остаётся равным току нагрузки до тех пор, пока напряжение на транзисторе не достигнет напряжения источника питания, после чего включается диод VD1. На этом интервале напряжение на ёмкости изменяется по линейному закону.

После включения диода VD1 энергия, запасённая в индуктивности , отдаётся в ёмкость , формируя перенапряжение между коллектором и эмиттером транзистора, а затем рассеивается в резисторе RC-цепи.

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру