Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001), страница 18

Выходные ВАХ (рис. 3.3,б) описывают зависимость тока стока 1с от напряжения на стоке Усн при разных Узи = сопаь. Передаточные ВАХ (рис. 3.3,а) описывают зависимость тока стока 1с от напряжения на затворе Узи при разных Усн = сопев, У мощных МДП-транзисторов входные токи весьма малы в связи с изоляцией затвора, поэтому их измерение представляет существенные трудности и входные ВАХ таких приборов обычно не приводятся. Иногда может Быть указан ток утечки затвора 1з, который характеризует качество изоляции затвора и имеет низкое значение (например, у транзистора КП902 он меньше 3 нА). При больших значениях напряжения Узи резко возрастает ток 1з вследствие пробоя диэлектрика затвора или стабилитрона, который защищает цепь затвора от пробоя.

Этот стабилитрон сформирован в структуре прибора. й ф и и Ф о к х кО ОЧЪ л О О сч чг о о гч гч О О и о о сь о М ф Ю ф сь н ,е Ф о О О О О о съ О О Ю о, о о иЪ О Ч Ъ съ Ю СЪ съ Ю СЪ и е сь ы Й ф ф сь я с о х о к Г з н з о ь- 3 'Таблица 3.2 Параметры полевых транзисторов с горизонтальной структурой о. о с и и н и о. Ъ оз о о л с с У У < ЦЪ < ЦЪ оу:с цз г о о л л ьс ж цз съ о л л Е Е из м м о о г сч гч сп м м о о оъ оъ сг «ч ЦЪ гч гч гч сч оъ о1 е с: сч сч 103 102 Кривые выходных ВАХ имеют три характерных участка, плавно пе. реходящих один в другои. При малых Усн имеет место резкое возраста.

ние 1с с увеличением Уси, затем плавное изменение 1с и резкий рост тока 1с при значениях Уси, приближающихся к уровню электрического пробоя. Третья область является нерабочей, так как в ней происхо дит пробой транзистора. Семейство передаточных характеристик у маломощных транзисторов отличается нелинейностью, в то время как у мощных МДП-тран зисторов с горизонтальным каналом (КП901, КП902, КП904, КП905 и др.) средняя часть передаточных ВАХ приближается к линейной. 8 таБл. 3.2 приведены параметры полевых транзисторов с горизонталь.

ной структурой. В табл. 3.3 помещены основные параметры полевых транзисторов с вертикальной структурой. 3.1.3. Ключи на биполярных транзисторах По схемному построению ключи на биполярных транзисторах можно условно разделить на следующие основные типы.' с потенциальным управлением (рис. 3.4 и 3.5); с управлением через разделительный трансформатор (рис.

3.6); с управлением от выходного трансформатора преобразователя (рис. 3.7); с пропорционально-токовым управлением выходного транзистора от трансформатора тока, когда мгновенные значения базового тока измь няются в соответствии с изменениями тока коллектора (рис. 3.8 и 3.9). Ключи с потенниальным управлением В схеме эмиттерного повторителя на рис. 3.4,а управление осуществляется импульсами синхронизирующего напряжения У положительной полярности.

Длительность импульса прямого (открывающего) тока 1вз базы транзистора 1/Т2 равна 1„= П вЂ” 1Р, где П вЂ” длительность импульса тока коллектора, 1р — время рассасывания избыточных зарядов в полупроводниковой структуре насыщенного транзистора 1ГТ2. Надежная работа ключа обеспечивается при напряжении источника Е, > (3...5)(Увьа+ Уьм), где Увез — падение напряжения на открытом переходе база-змиттер транзистора Ъ'Т2; Увьу — падение напряжения на открытом управляющем транзисторе УТ1. Сопротивление резистора Я1, задающего ток базы 1вз, может быть найдено из выражения Еу — Увю — Ухы Я1 ( (1, .„)А„в„)+(У„,!Е,)' а) б) Рис.

3.4. Схемы ключей с потенциальным управлением: в — эмиттерныа повторитель; Π— с управлением от оптопвры где амза — коэффициент передачи тока транзистора УТ2 в ключевом режиме. Сопротивление резистора Я2 зависит от допустимого максимального значения напряжения коллектор-эмиттер Укз ыв„транзистора 1УТ2. Для современных мощных транзисторов в технических условиях обычно задается Л2 = 10 Ом, т.е.

существенная часть тока, протекающего через резистор Я1, ответвляется в В2. При этом потери мощности, обусловленные наличием резистора В2, Риз рз ЕуУввз/Яз слабо зависят от тока коллектора 1к, а значит, и от загрузки преобразователя. При Е1 = 6...12 В эти потери составят около 1 Вт, а при увеличении Еу до нескольких десятков вольт становятся недопустимо большими.

Вход транзисторного ключа может быть электрически изолирован от управляющих импульсов у„посредством оптопзры, как это показано на рис. 3.4,6 Здесь стабилитрон 1г02 и резистор )ь2 служат для устранения отрицательного влияния темнового тока фототранэистора. В схемах ключей на рис. 3.4,а,6 происходит пассивное рассасывание заряда в выходных транзисторах, т.е, уменьшение тока базы зтих транзисторов определяется лишь электрическим сопротивлением в контуре рассасывания. Этими сопротивлениями являются Я2 на рис. 3.4,а и ЙЗ на рис. 3.4,6 Пассивное эапирание может привести к значительно- "У увеличению потерь мощности, а также к повторному открыванию выходного транзистора.

Для существенного уменьшения времени рассасывания 1 применяется активное запирание выходного транзистора при помощи внешнего "сточника Ер, позволяющего задавать гарантированное значение тока базы. Одна из таких схем приведена на рис. 3.5нь Значение напряженка Ер выбиРаетсЯ обычно не более 0,7 от допУстимого обРатного на"Ряжения база-эмиттер выходного транзистора 1гТ2. Заниженные зна"ения Ер могут привести к нестабильности тока базы 1вз при изменении 104 106 эб гь2 = (Ер е «эу + 17бзэ)/7бз. а! 106 107 Рис. З.з. Схемы ключей с активным рассасыванием зарядов: е — е управлением от щунтирующегв транзистора; б — с управлением от двухтактногв ключа; е — с формирующей индуктивностью; г — с форсирующим конденсатором температуры и влиянии разброса параметров транзисторов.

Формирование запирающего тока происходит при открытом транзисторе ИТ1, При закрытом транзисторе эгТ1 источник Ер отключается и через базу транзистора ЧТ2 протекает ток, ограничиваемый резистором Я1. Энергетическая эффективность рассматриваемого ключа невысокая, так как при открытом транзисторе УТ1 имеют место потери мощности. При уменыдении разности между значениями напряжений Е, и Ер снижаются потери мощности в резисторе В1: где Т вЂ” период частоты преобразования. Меньшими потерями мощности обладает схема ключа, приведенная на рис. 3.5,5.

Здесь для управления транзистором 1гТ3 исполы зуется комплементарная пара транзисторов 1ГТ1 и УТ2. Резистор Я1 формирует импульс тока базы. Сопротивление резистора Я2 определяется иэ выражения Схема позволяет реализовать требуемое быстродействие при сравнительно неБольших затратах мощности. Схема ключа без дополнительного источника Ер приведена на рис. 3.5,е. Здесь за время формирования импульса тока 7йт (в базе транзистора Ъ'Т1) в индуктивности г',,1 накапливается энергия, которая после запирания транзистора УТ1 передается в базовую цепь транзистора ИТ2, вызывая появление базового тока обратной полярности 1бз.

При увеличении индуктивности Ы увеличивается запасенная энергия и, следовательно, ток 1бз. Однако это ведет к уменьшению КПД ключа и накладывает определенные ограничения на максимальную длительность импульса' $к. В источниках электропитания электронных средств используются схемы ключей, где в качестве источника рассасывающего тока применяются конденсаторы, заряженные в предыдущем такте работы.

Простая схема ключа с форсирующим конденсатором С1 приведена на рис. 3.5,г. При открытом транзисторе тгТ1 формируется импульс тока Ебз, причем наличие ускоряющего кондейсатора С1 приводит к форсированному открыванию транзистора УТЗ. Разряд заряженного конденсатора С1 происходит при открытом транзисторе тгТ2, причем энергия, запасенная конденсатором, оБычно невелика. Схемы на рис. 3.5,а-г могут использоваться при коммутируемых мощностях до нескольких ватт и транзисторах с малыми временами рассасывания. Частота переключения при этом составляет несколько десятков килогерц.

Схемы ключей на рис. 3.5,а,бимеют ограниченное применение из-за необходимости источника Ер, который должен иметь малые монтажные емкости относительно источника Ет,или Ез. В схеме ключа на рис. 3.5,е индуктивность 51 находит применение в отдельных случаях как вспомогательный источник тока 7бгл дополнительный к основному.

Источники электропитания с ключами (рис. 3.4 и 3.5) выполняются с частотой преобразования до 100 крц, Схема с ускоряющим конденсатором на рис. 3.5,г используется при малых мощностях источников электропитания и может рассматриваться как дополнительная (повышающая частоту 7) к схеме ключа на рис. 3.5,е. ЕЕ Хл Ху тсг Еу Йгиах Хл тьх = пУу1иа ХйГ гул г = Х,„/г.