Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 86
Текст из файла (страница 86)
жать капряженне Е„„. Однако ип практике Е„, не сннжпют ни же 4 ...б В. Это обусловлено тем, что, если транзисторный ключ работает в широком дивпвзоне изменения температур окружающей среды, лрн меньших значениях Е,„, изменение Ивэ Г(Т,'С) приведет к знпчнтельным отклонениям д от д„„„и кзк следствие— к значительному увеличению потерь. Как было отмечено ранее, процесс усиления мощности в ИУМ связан с изменением относительной длительности импульсов. Поэтому транзисторный ключ находится во включенном состоянии 443 только часть периода и суммарные потери в биполярном траиэнс торе определяются выражением Ртам = (Еукрlукр+ Ока э ак)к) Кз, (12.8) Для ключа нв полевом транзисторе, как было сказано выше, по терн во включенном состоянии определяютсн только потерями г силовой цепи 'ач ('к» ка/кК (12.9' Потери в выключенном состоянии.
Напомним, что в общеь случае транзисторный клгоч считается выключенным (запертым) если ток, протекающий в его силовой цепи, удовлетворяет нера венству э ка эап ( 1) )эк Потери в выключеном (разомкнутом) состоянии также складыва ются из дв)х составляющих: »„,=- Р„„, + Р, =- Е„.„У„„+ и„„„у„„„... (12 1О где 0„„„— напряжение иа выключенном транзисторе; !аак — запирающий ток в цепи управления. Из этого выражения следует, что минимальные потери в запертом состоянии для ключа, выполненного на биполярном транзисторе, будут соответствовать режиму глубокой отсечки Рею „п.=(к,(Е...+(7„).
(!2.11) Для ключа на полевом транзисторе потери в разомкнутом состоянии так же, как и н таулкну гон состоянии, определяются в основном потерями в силовой иепя Рта э я ~ка ак(уээ (12.1г Так как процесс работы ИУМ связан с коммутацией нагрузку общие потери в разомкнутом состоянии также заяисят от коэффн циента заполнения Рр., (Еуар/э*,э+Ек!казак) (1 — Кз).
(12.! Э Это выражение справедливо для биполярного транзистора. Дл полевого транзистора по аналогии с замкнутым состоянием сг ставляюшая Еу,р)„к равна нулю. Прныер 12Л. Опреленгэь стаюэчеслне потерн в ключе последоаагельноа СН прн ээспо.эьэонан~в бнполярного транзистора КТВ74Б и полевого транзпсторэ Кэ"'э704А, папряженэю питания кгк 27 В, сопротнвленне нагрузки Л.-2.$ Он управляющее напряжеэээ~е 47экр= -ь4 В. Р еще нпн К Согласно справочнын данным, транзистор КТ374В явен следующие параметры: «ззэ-10; гуяэ к а ! В (!к=30 А, lв 5 А); 7щ 3 нА 444 2, Эвнввлеитпое сопротивление насыщенного транзистора /)кз эээ 0кэ «ээ//«1/30 0,03 Ом 3. Максимальный ток нагрузки / вю (/~(К«+/(К«ээ) 27/(25р003(3))=!066А 4 Максимальныа базовый ток транзистора /и и«э = (/» нэ.
Мыэ) Е - 1О 66. 1,75/10 - 1 87 А 5 Падение напряжения иа насыщенном трпнзпсторе э»КЭ«ээ 1«нэ /(К э э 10,66'003(3) 036 В 6 Статические потери но включенном транзисторе Р э«((/э«р/Бнэ.+/ «э,(/КЗ«ээ)К*= (4. /87+1066 036) Кэ !127 Кэ. 7 Статические потери в запертом транзисторе для ре«,има глубокой от сечки Рр э ((/э«р+У«)/ээ(1 — Кэ) 0093() — Кэ) В Общие статические потери в биполярном транзасторе Р Р +Рэ 0093+ 11 )ВК»' Р,, О,ООЗ Вт (К, = О); Р энээ !1,27Вт(К» 1) 9.
Согласно справочнику, полевой транзистор КП704А имеет следующие параметры: l «ы((/зи О) 08 мА: /(си „„((/зи 15 В) 035 Ом 10 Максимальный ток нагрузки / иэ. (/«/(/7«+КС!1 «э,) 27/(2,$+ 0,35) 9,47 А 11 Падение напряжения иа включенном транзисторе (/си«э»=l««э //си«ээ 947 035332 В 12 Статические потери во включенном транзисторе Р « l«иээ//СИ«»К»=947 332 К»=31,45 Кэ. 13.
Статические потери в выключенном транзисторе Р~~ lс ы~(/~(1 — К») -0,8 10 '.27 21.6 10"' (1 — Кэ) 14 Общие статические потери в полевом транзисторе Р„=Р» „РР»«,=2!,6 10"»+31.43 К,; Рээ т «21,6- 10-э Вт (К» 0); Рэ. нэ. 31.45 Вт (К» 1) Сравнивая полученные в примере результаты, можно сказать„ что несмотря на отсутствие потерь на управление, статические по- тери в полевом транзисторе превышают потери в биполярном 445 двпыт гул/Фв дпын Рнс !2.б.
Трааптпрпп паранлазчепнп транзпстпра прп различных типах нагрузкпг а — ввтнаааа ввгауввв; Н вЂ” аадувтввввв ва гауввв транзисторе. Это объясняется большим эквивалентным сопротив. левием включенного прибора )!сн .. Во мере совершенствования технологии величина этого сопротивления уменьшается, что ведет к снижению статических потерь в полевом транзисторе, 12.3. АИИЯМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ТРЯИЗИСТОРНОМ КЛЮЧЕ ()2.(4) Динамические потери в транзисторном ключе определяются в основном потерямн в его силовой цепи к поэтому не зависят от типа используемого транзистора (биполярный или полевой). Основнымн определяющими факторамн являются члнтельности фронта и среза импульса коллекторного (стокового) тока транзистора и тнп нагрузки. !'ассмотрим процессы коммутации активной н активно-индуктивной нагрузок как наиболее часто встречающиеся на практике, Для этого воспользуемся выходными характеристиками биполярного транзистора, иа которых дополнительно изо бразнм нагрузочную прямую, соответствующую заданному )(„ (рис.
!2.5). Потери прн коммутации активной нагрузки. Ранее уже отмечалось, что прн коммутации активной (резнстнвной) нагрузки рабочая точка транзистора двигается по нагрузочной прямой меуьду точками Л и В, соответствующими включенному и выключенному состояниям транзистора. Предположим, что скорости изменения токов н наппяжеинй в транзисторе постоянны. Тогда временны» диаграммы изменения тока коллектора и напряжения коллектор — эмиттер при включении транзистора будут иметь вид, показанный на рнс. (2.6. Энергия, выделяющаяся прн этом в транзисторе за одно переключение, будет равна (Т ввв ~ пКЭТКг11 ~К ва«(увгввв 6« где икз У.[! — (1 — 1а)11...! — закон изменения напряжения кол- ЛЕКТОР ЭМНТТЕР1 1Х = 1П нв«(1 1а) /1ваа ЗаКОН НЗМЕНЕННЯ КОЛЛЕК" торного тока; 1„, = 1г — 1а — время включения.
446 а ал к, Рнс !26 временные диаграммы включения трананстора нрн актявном характере на груакн Рис 1Э т Схема нмиуласното усилителя мошности с замыкаюо>им диодОм С учетом того, что коммутнция транзистора осуществляется с некоторой частотой 1, , длн потерь на включение окончательно получим ()2 )к) Аналогичное выражение можно получить, рассматривая процесс выключення трап>нстора. Тогда суммарные потери прн коммутации активной нагрузки, равные сумме потерь на включение н выключение, будут раины 7,„„- ук „,и„(1,„, + 1.„„„) У„,„)б. () 2.)Е) ДЛИТЕЛЬНОСТИ 1ааа И 1внкл, РаВНЫЕ СООТВЕТСТВЕННО ДЛНТЕЛЬНОС- тям фронта 1о н среза 1„импульса коллекторного тока, могут быть определены по п>местным частотным свойствам транзистора н параметрам управляющего сигнала (см. $ Ю.З).
Потери прн коммутации активно-индуктивной нагрузки. Прп активно-индуктивном характере нагрузки схема транзисторного ключа, показанная на рис. )2.3, пе может быть использована. Вызвано это тем, что к концу импульса ток в индуктнвностн л.» достигает некоторого значения 1с„ =1к(4.) и попытка разорвать этот ток прн помощи транзисторного ключа приведет к появлению противоЗДС ис„с.
>(1к(аЫ, которая будет стремиться к поддержанию тока 1с„на достигнутом уровне. Эта протнвоЗДС, складываясь с напряженнем (у„прикладывается между выводами эмнттера н коллектора закрывающегося транзистора, что может вызвать его пробой. Для устранения этой оцасчости Аа,-нагрузку обычно шунтируют дополнительным диодом (рнс. ) 2.7). 447 -)тот лнот образует цець протекания тока дросселя на интер' нале, когда транзистор закрыт и поэтому называется замыкающим. Включение диода качественно меняет процесс коммутации транзистора.
Следует отметить, что включение замыкаюлцего диода фактически преобразует последовательную СК н последовательно-параллельную, позноляющу1о реализовать так называемый безразрывпый режим коммутации нагрузки. В этом режиме не зависимо от состояния транзисторного ключа существует цепь для протелания тока нагрузки, что принципиально необходимо для нормаль. ного функцпоппровавлня нагрузок, содержащих индуктивность. Рассмотрич процессы изченения тока н напряжения транзистора прн коммутации И.-злагрузклл. Прн этом будем полагать, что постоянная времени нагрузки т„=йнЖн суцлественно больше периода кочмутации транзистора $'Т. Предположим, что транзистор УТ заперт и в некоторый момент времени ун па его управляющий перехот подан положительцын перепад напряжения, достаточный для его включения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
