Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 134
Текст из файла (страница 134)
22-5 без скобок. При этом транзистор Тя заперт положительным смеще. нием на базе. В следу;ощем полуперноде, когда насьпцен транзистор Т„э. д. с. Е, оказывается приложенной к обмотке гп„з и полярности напряжений на обмотках будут обратными (на рис. 22-5 показаны в скобках). Соответственно запертым окажется транзистор Ты Таким образом, пауза в одной половине схемы соответствует импульсу в другой половине. Для анализа ППН в принципе можно использовать теорию формирования вершины импульса в банкинг-генераторе ($ 20-4). В частности, зквивалентная схема ППН (рнс.
22-6) получается из зквнвалентной схемы, показанной на рис. Я?6, путем исключения конденсатора С'. Однако в теории блокинг-генератора импульсы считаются одиночнымн, т. е. подрвзумеваещя, что к началу очередного () тр импульса выброс от предыдущего заканчивается, тогда как в ППН импульсы сле. дуют непосредственно друг за другом и выброс от каждого из них (обуслгаленный остаточным током намагничения) влияет иа длительность следующего импульса. Кроме того, вППН в отличие от блокинггенераторов обычно стараются выполнить условие Я,', ( гб с тем, чтобы мощность в основном рассеивалась в нагрузке и тем самым к.
и. д. был достаточно высок. Конечно, указанные особенности можно было бы учесть в рамках теории, наложенной в 220.4, но проще проанализировать ППН отдельно. Начнем анализ с момента вкл|очения э. д. с. Е,, В результате флуктуаций, а также неизбеж- (+) ной асимметрии схемы ток в одной из ее половин будет нарастать не- рис. 22-0. Простейший преобразо. сколько быстрее, чем в другой ватель постоянного напряжения е трансформаторной обратной связью.
Если выполняется условие регенерации (20-10)„процесс получается лавинообразным и один из транзисторов окажется насыщенным, а другой — запертым. Пусть насьпцен транзистор Т,. Тогда, пренебрегая сопротивлением участка коллектор — эмиттер, получаем для коллекторной цепи эквивалентную схему, показанную на рис. 22-6, где гб и )1„' — приведенные сопротивления базы и нагрузки '. Из схемы видно, что ток базы не меняется и равен: (22-1) б б где пб — — гнбгге, — коэффициент трансформации. Как известно (см.
2 (5-5), заряд в базе при заданном токе 14 нарастает е постоянной времени г, стремясь к установившемуся значению 1бт. На прак- г Генератор тока г пока что учитывать не следует; его происхождение нм будет пояснено ниже. тике в большинстве ППН выполняется неравенство Т„~~в т, и, следовательно, установившееся значение заряда будет достигнуто задолго до окончания импульса". (с (Ти) 1б (т)' (22-2) Граничный заряд Я, согласно (15-27) пропорционален тону 1„ и в момент Т„ равен: а„(Т„) =-' 1.
(Т.). (22-3) Приравняв (22-2) и (22-3), получим уравнение для длительности импульса, которое по форме совпадает с критерием насьпцения (15-7): 1„(Т„) = ~11а. (22-4) Из рнс. 22-6 следует, что колленторный ток состоит из постоянной составляющей 1а+ 1;, и переменной составлвощей 1,— тона намагничения сердечника. Поскольку 1„(в) = Ег1в(., получаем: (я(1) = хи (22-5) 1г+1 намагннчения, а иоллеиторный тон линейно со скоро(рис. 22-7). т.
е. ток значит, и меняются стью Е,11. Рис. хх-б. Эквиввлентная схема преобразователя постоянного напряжения во время формирования импульсов (генератор тока У„действуег, начкная со второго импульса). Рис. хх-7. Временнйе диаграммы преобразователя постоянного напряжения Лля первых трех импульсов (пунктиром панасян случай гн ) )о + 1„'). За время первого импульса нолленторный ток должен возрасти от начального значения !в+ 1„' до значения (а1в, определяемою выражением (22-4). На такую же величину возрастет итон намагничения 1„, Обозначим зто приращение через 1„и запишем его в следуюгцем виде: 1 =()1б — (1в+ 1а) =Ет~(()',— )) —, — —,~, (22-6) 1 1') го ~а (22-9) где Р' = )3/пв — пРиведенный коэффициент УсилениЯ (см. (2()-2З)].
В момент Т„, транзистор Т, выходит из насыщения и наступает РегенеРативный пРоцесс, в РезУльтате котоРого тРанзистоР Тт запирается, а транзистор Т, попадает в режим насыщения. В тече- ние короткого регенеративного процесса ток намагннчения не успевает существенно измениться, сохраняя значение /к„н преж- нее направление. Поэтому в начале второго импульса через об- мотку пг„в помимо тока /к+ У;„направленного из коллектора, протекает ток /и, направленный в обратную сторону — в сторону коллектора. Этот ток, характеризующий остаточную намагничен- ность сердечнггка, отражен на рис.
22-6 генератором тока /„, показанным пунктиром. Нетрудно догадаться, что длительность второго импульса будет вдвое больше, чем первого, так как коллек- торный ток (при той же скорости нарастания) должен теперь изме. ннться на 2/ „, чтобы достигнуть уровня ()/в (см. временные диа- граммы на рйс. 22-7). В конце второго импульса ток намагничення будет иметь такую же величину /и, как и в конце первого. Поэтому, начиная со вто- рого импульса, процессы в ППН устанавливаются и длительность импульсов Т„определяется удвоенной амплитудой тока намагни- чения (2/в ) и скоростью его изменения (Ег/А). Считая, что в сим- метричной схеме полный период Т = 2Т„, получаем: 4/км/, Т= (22-7) т Подставив сюда выражение (22-6) для тока /„", представим период и рабочую частоту Р в следующем виде: Т = — = 4Е ~ (()' — 1) —, — —;~. 1) (22-8) Из формулы (22-8) следует, что рабочая частота обратно про- порциональна иидуктивности коллекторной обмотки и не зависит от преобразуемой э.
д. с. Е,, Частота увеличивается с увеличением тока нагрузки, т. е. с уменьшением сопротивления К; эта зависи- мость существенна тогда, когда значение К, сравнимо со значением ге/()', т. е. когда Р;, ж" го. Очевидно, что правая чвсп выражения (кл-3) доюкик быть положггтельной, т. е. должно выполняться условие Го Р')1+ —, ° йн Это условие, являющееся частным случаем неравенства (ЗЬ23) при г = се и т =.
О, накладывает определенные ограничения ив периметры схемы. А именно, учитывкк, что Гв = т /ле, получвем: л' — Рве+Я (О. (Ю-10) ки Такое неравенство выполняется только при достаточно большом жжффини- еите передачи рг (г ) 2)/тф~'„. (22-11) Соотношение (22-П) должно соблюдаться при и и н и и а л ь н о м з н ач е и и н ))„' и и а к с и м а л ь н о и значении г и является одним из критериев при выборе транзисторов.
Если коэффициент й превьгшает правую часть (хх-1 !) более чем в 2 раза х, то корни левой части (22-10) имеют приблиигенные значения р и га/(я;,. Коэффициент лл должен лежать в интервале между этими корнями. Обычно значения лз ) 1 неприемлемы с точки зрения к. п. д. схемы (поскольку при лз ) 1 имеем га < ги и может оказаться гл = ))„', т. е.
чпаразитнаиэ мощность Ргз будет сравнима с полезной мощностью )Гл ). Поэтому запишем только та ограиичение, которое накладывается иа величнну лл с н и з у: ле ) гагр)г ° (21-12) Неравенство (22-12) лежит в осноне выбора коэффициента трансформации при расчете ППН. Весь проведенный анализ был основан на постоянстве нндуктивности. Между тем с ростом тока намагннчения индукция в сер- дечнике трансформатора может до! стигнуть таких значений, при кото- — рых магнитная проницаемость и сои з ответственно индуктивность Ь замет! но уменьшаются (насьпценне сердеч- ника).
В этом случае, как видно нз г, салат выражения (22-5), скорость нараста° с' ния коллекторного тока увеличится ~д и равенство (22-4) будет достигнуто раньше, чем при постоянном значении !. (Рис. 22л8). Иначе говоря, парис. 22-8. случай насыщения сьпцение сердечника приводит к сердечника вблизи максимале уменьшению периода и увеличению ных значений тока намагничеиия (пунктирная кривая со- Рабочей частоты по сРавнению с Расответствует отсутствию насьпце- четными значениями. Кроме того, иия). поскольку ток намагничения соглас- но (22-6) пропорционален э.
д. с. Е„ изменения последней будут влиять на степень насьпцения сердечника и тем самым на рабочую частоту. Строгий анализ этих явлений, разумеется, сложен. Его можно упростить, аппроксимнруя кривую намагничення ломаной линией (175). На практике стараются избегать насьпцения, выбирая достаточно большое сечение сердечника. Дли этого нужно воспользоваться известными выражениями ш'о 1=(р р) — ': (22-1За) !ср т)г =Абаи =гл„В„Я 10-з, (22-13б) где ре — магнитная постоянная (см. табл.
1-2); р — относительная магнитная проницаемость сердечника; 1,р — средняя длина магнит- х Такое превышение следует всегда обеспечивать на практике, учитывая, что исходное неравенство (22-9) получается в результате пренебрежения неличи ной тгть в более точном неравенстве (20-23). иой линии в сердечнике; Я вЂ” плоптадь сечения сердечника; Ч.' максимальное потокосцепленне) В -- максимальная индукция™Гс. Подставляя значение 7.
из (22-13а) в (22-13б), получаем: в„В,„° 1О з (22.14) Подставляя произведение Ы„„ из (22-7) в (22-13б), получаем: В (22-15) Выражения (22-14) и (22-15) используются при расчете следующим образом. Задаваясь размером сердечника, находим тем самым значение 1нг Потом, задаваясь достаточно малым значением В„, нз (22-14) определяем гп„, а нз (22-15) — площадь Я.
Регенеративные процессы в ППН практически не отличаются от аналогичных процессов в блокннг-генераторе. Поэтому длительность фронтов, если она представляет интерес, можно оценивать по формуле (20-12), а оптимальный коэффициент трансформацни— по формуле (20-13). 22-8. ОСОБЕННОСТИ ПРАКТИЧЕСКОЙ СХЕМЬя Простейший ППН (рис. 22-5) является вполне работоспособным устройством.
Однако в ряде случаев он обладает такнмн недостатками, для устранения которых в схему приходится вводить дополнительные элементы. Рассмотрим причины этих усложнений„ Поскольку для рассматриваемого ППН характерно условие Т!2 ~~в т, нельзя не считаться с модуляцией сопротивления базы во время импульса (см. конец 2 20-4). Из формулы (22-8) ясно, что уменьшение сопротивления га (при высоком уровне ннжекции) приведет к уменьшению рабочей частоты по сравнению с ее расчетным значением, полученным исходя из немодулированной величины гае. Учет людуляции, как и в случае блокинг-генератора, неоправдайно сложен.
Поэтому, если желательно обеспечить достаточно строгий расчет схемы, следует включить последовательно с базами транзисторов резистор )тв с сопротивлением )та ) гаа (рис. 22-9), где гзе — немодулированное сопротивление базы. При этом весь проведенный анализ остается в силе, но под величиной нужно понимать сумму гв„+ )га. Наличие резистора )та уменьшает влияние разброса параметров транзисторов, а также расход мощности в базовых цепях. Поскольку длительность фронтов согласно (20-12) увеличивается прн наличии внешнего резистора )тв, последний обычно шун- * Этот вывод качественно правилен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
