Объяснения к курсовому, страница 3

1. Определить состояние выходной цепи первой части устройства в момент t₀, который соответствует началу интервала проводимости силового транзистора.

2. С учетом результатов анализа, проведенного в разделах 2.1, 2.2, установить начальное состояние активных элементов, содержащихся в первой части устройства, а также значения потенциалов в контрольных точках этой части.

3. Представить эквивалентные схемы замещения, отвечающие найденным состояниям выходных цепей активных элементов.

4. Привести эти эквивалентные схемы к максимально простому виду (генератор напряжения, соединенный последовательно с сопротивлением, или генератор тока, шунтированный проводимостью).

5. Провести расчет электрических процессов в первой части устройства на интервале времени от t₀ до t₁. При этом следует учитывать эквивалентные схемы и параметры начального состояния, найденные в п.п. 3, 4. Момент t₁ соответствует изменению состояния выходной цепи релаксационного генератора от первого ко второму.

6. Описать новое состояние активных элементов, которые возникают при изменении состояния выходной цепи релаксационного генератора с первого на второе.

7. Представить эквивалентные схемы замещения, отвечающие найденным новым состояниям выходных цепей активных элементов.

8. Привести эти эквивалентные схемы к максимально простому виду (генератор напряжения, соединенный последовательно с сопротивлением, или генератор тока, шунтированный проводимостью).

9. Осуществить расчет электрических процессов в первой части устройства на временном интервале от t₁ до t₂ с учетом эквивалентных схем и параметров начального состояния, найденных в п.п. 7, 8. Момент t₂ соответствует переходу от второго состояния выходной цепи релаксационного генератора вновь к первому.

Примечание. Анализ процессов, отвечающих стационарному режиму работы устройства заканчивается моментом t₂ .

Алгоритм анализа электрических процессов во второй части рассматриваемого устройства в стационарном режиме его работы.

1. Рассчитать ток базы транзистора на интервале его работы в состоянии проводимости. При расчете выходную цепь первой части исследуемого устройства по отношению к входной цепи транзистора представить в виде простейшей схемы замещения (генератор напряжения, соединенный последовательно с сопротивлением, или генератор тока, шунтированный проводимостью).

2. Провести анализ электрических процессов в нагрузке, подключенной к выходной цепи силового транзистора, которые происходят на интервале высокой проводимости этой цепи. Принять при анализе, что в состоянии проводимости транзистор работает в режиме насыщения.

3. Провести анализ электрических процессов в нагрузке, подключенной к выходной цепи силового транзистора, которые происходят на интервале ее низкой проводимости, когда транзистор работает в режиме отсечки.

Примечание к п.п. 2 и 3. При переходе от одного интервала к другому необходимо принимать во внимание справедливость двух равенств. Первое из них представляется в виде u_c(t - 0) = u_c(t + 0). Оно отражает непрерывность изменения во времени напряжений на конденсаторах. Второе, - ∑w_p • i_p(t - 0) = ∑w_p • i_p(t + 0), отражает непрерывность изменения во времени магнитного потока, общего для совокупности обмоток с числами витков w₁, w₂, …, по которым протекают токи i₁(t), i₂(t), ... . Для дросселя L, содержащего единственную обмотку, по которой протекает ток i_L(t), из второго равенства следует i_L(t - 0) = i_L(t + 0).

4. На основе анализа, проведенного в п.п. 2 и 3, составить уравнения, которые справедливы для установившегося режима работы по отношению к любой из электрических величин, изменяющейся во время процесса, рассмотренного в п.п. 2 и 3. Уравнения представляются в виде: u(t_о) = u(t_о + T) или i(t₀) = i(t₀ + T), где Т - период повторения сигналов, управляющих силовым транзистором. Использовать полученные уравнения для определения начальных условий, т.е. значений u(t_о) и i(t₀).

5. Представить в аналитическом виде функциональные зависимости u(t) и i(t) с использованием результатов, полученных в п.п. 2, 3 и 4.

6. Проверить выполнение неравенства i_к(t) ≤ B • I_б на интервале работы силового транзистора в режиме проводимости. Если неравенство выполняется, то на этом расчет электрических процессов в нагрузке, подключенной к выходной цепи транзистора, может быть завершен.

7. Если результат проверки неравенства в п.6 отрицателен, то снова провести расчет, используя алгоритм, данный в п.п. 2-5, но, приняв допущение, что в состоянии проводимости силовой транзистор работает в активном режиме. В этом случае его выходная цепь эквивалентна источнику тока i_к(t) = B • I_б.

8. По окончании расчета проверить выполнение неравенства i_кэ(t) > B • I_б • r_кн на интервале работы силового транзистора в режиме проводимости. Если неравенство выполняется, то на этом расчет электрических процессов в нагрузке, подключенной к выходной цепи транзистора, может быть завершен.

9. Если результаты проверки неравенств в п.п. 6 и 8 отрицательны, то это означает, что интервал работы транзистора в состоянии проводимости разделяется на две части. В одной части этого интервала транзистор работает в режиме насыщения, а в другой - в активном режиме.

Примечание кп.9. Если нагрузка, подключенная к выходной цепи силового транзистора, имеет емкостной характер, то ток нагрузки, а вместе с ним и коллекторный ток транзистора, спадают во времени. Это обусловлено тем, что равно нулю предельное значение тока, протекающего через конденсаторы. Поэтому следует ожидать выполнение условия i_к(t) ≤ B • I_б , т.е. работу транзистора в режиме насыщения, во второй части интервала его проводимости.

Если нагрузка, подключенная к выходной цепи силового транзистора, имеет индуктивный характер, то ток нагрузки, а вместе с ним и коллекторный ток транзистора, нарастают во времени. Поэтому следует ожидать выполнение условия i_к(t) ≤ B • I_б, т.е. работу транзистора в режиме насыщения, в первой части интервала его проводимости.

Моменту t_гp перехода от активного режима работы транзистора к режиму насыщения (или обратному переходу) отвечает равенство u_кэ(t) = B • I_б • r_кн. Если u_кэ(t) > B • I_б • r_кн, то транзистор работает в активном режиме, и его выходная цепь эквивалентна источнику тока i_к(t) = B • I_б. Если выполняется обратное неравенство, то транзистор работает в режиме насыщения, и его выходная цепь эквивалентна сопротивлению r_кн. Это изменение эквивалентной схемы выходной цепи транзистора должно учитываться при расчете процессов на двух интервалах работы транзистора в состоянии проводимости.

10. Если на интервале проводимости силового транзистора имеют место оба режима его работы (активный и насыщения), то по результатам вычислений, проведенных в п.п. 2-5 и п. 7, определить, какой именно режим реализован в начале интервала проводимости транзистора. Затем, используя функциональную зависимость u_кэ(t) которая ранее была получена в результате расчета (п.п. 2-5 или п. 7), а также принимая во внимание примечание к п. 9, определить момент перехода от одного режима работы транзистора в состоянии его проводимости к другому.

11. Рассчитать электрические процессы в нагрузке, подключенной к выходной цепи транзистора, на протяжении второй части интервала его проводимости. При этом начальные условия для этой второй части следует определять с учетом примечаний к п.п. 2 и 3.

12. На основе анализа, проведенного в п.п. 10 и 11, составить уравнения, которые справедливы для установившегося режима работы по отношению к любой из электрических величин, изменяющейся во время процесса, рассмотренного в п.п. 10 и 11. Уравнения представляются в виде: u(t_о) = u(t_о + T) или i(t₀) = i(t₀ + T), где Т - период повторения сигналов, управляющих силовым транзистором. Использовать полученные уравнения для определения начальных условий, т.е. значений u(t_о) и i(t₀).

13. Представить в аналитическом виде функциональные зависимости значений u(t) и i(t) с использованием результатов, полученных в п.п. 10,11 и 12.

3. Требования к оформлению пояснительной записки.

Структуру пояснительной записки к проекту целесообразно выполнить такой же, как структура разделов 1 и 2 данного текста. При этом, не повторяя содержания операций, входящих в алгоритмы анализа схемы, необходимо практически реализовать эти операции и привести результаты в виде соответствующих математических соотношений и текстовых пояснений к ним.

Документы представить с использованием текстовой редакционной программы "Microsoft Word", включая входящую в нее программу формульного редактора.

Для вычислений желательно использование пакета программ математических вычислений "Mathcad". В этом случае диаграммы изменения во времени рассчитываемых электрических величин целесообразно дать с применением аппарата графического отображения результатов расчета, содержащегося в программах "Mathcad".

При использовании пакета программ математических вычислений "Mathcad" соответствующие файлы дать в качестве приложений к пояснительной записке.