Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 34
Текст из файла (страница 34)
(2.39) Для двухтактных ключевых генераторов с фильтровой нагрузкой должно обеспечиваться т„„- т. Поэтому коэффициенты ге, и и т зависят только от схемы: в генераторе с последовательным фильтрующим контуром его = 1/1г; гег = 1/2; ро = т/2; м = т/2; Хо = О; Хг = 1; Х = О. (2.40) в генераторе с параллельным фильтрующим контуром гто = 1/2; сег — — 2/е3 ио —— 2/т; нт = 2; Хо = 1' Хг = 0; Хш — — 1. (2.41) Для генераторов с формирующим контуром значения коэффициентов а, и и т зависят главным образом от длительности этапа насыщения т„„(табл. 2.2). Для одновременного достижения близких к наибольшим значениям мощности Р,, КПД и Кр следует выбирать т„„- т.
При работе на максимальных частотах, когда в качестве емкости формирующего контура используется выходная емкость транзистора, следует 146 Таблица 2.2 240 180 210 150 120 тиас. Град й охами раллслььи 0,303 2,41 0,37 1,5 0,411 1,02 0,42 0.7 0,39 0„45 ,Члл иараллсльи ой и Филл 0,35 2,12 й схемы саррсо сц 0,51 1,27 0„71 О, 675 1,08 0,32 1,76 0,1473 бл Длл Г образной охами 3,165 0,215 2,28 0,228 1.83 0,22 1,39 0,19 1,132 0,162 ,Улл Г-сйразси с, й и Филь 2,15 0,2515 иьррсоиссй 1,55 0,2375 схемы 1,136 0,184 0,8582 0,1125 0,6331 0,06 Таблица 2.3 ориентироваться на схему с Г-образным и последовательным фильтрующим контуром (рис. 2.19,с) и данные табл. 2.3.
В случае биполярных транзисторов расчет коллекторной цепи генератора ведется на заданную мощность первой гармоники Р1 при заданном напряжении коллекторного питания Е„„, или при полном использовании транзисторов по напряжению (Еи соил сс Е„,,д,„). Часто для повышения надежности работы транзистора задаются меньшим значением Еииьаи по сравнению с Екидои. оо =хо сп=хь Хт ио од, Пх=~ /ио 0,2 0,275 0 0,7025 1,96 2,79. 0,282 0,365 0 0,6525 2,05 3,14 0,375 0,4525 0 0,605 2,22 3,67 0,437 0,496 0 0,57 2,49 4,37 0,468 0,509 0 0,544 2,941 5,4 Мощные МДП-транзисторы при тех же значениях выходных емкостей отличаются от биполярных более высоким допустимым напряжением на стоке, достигающим Е,„д „- 1000 В.
Это приводит к тому, что относительная доля коммутативных потерь, пропорциональная примерно квадрату напряжения на стоке, гораздо выше. Поскольку потери на эквивалентном сопротивлении насыщения транзистора снижаются с ростом напряжения питания, а коммутативные потери, наоборот, увеличиваются, в случае МДП-транзисторов можно нанти оптимальное напряжение на стоке, при котором достигается минимум суммарных потерь на г„„и коммутативных. В связи с этим ниже приводится методика расчета коллекторной цепи биполярных транзисторов, а затем особенности рзсчета стоковой цепи полевых транзисторов с учетом в них коммутативных потерь. Расчет номинального режима (при Ль„= 77ьи иси) работы транзисторов в ключевых генераторах проводится с учетом рассогласования эквивалентной нагрузки по первой гармонике КБВь„< 1, обусловленной как непосредственным отклонением сопротивлений нагрузки (антенны), так и неточностью согласования в рабочей полосе частот, в том числе выходной цепи связи генератора.
При этом определяют максимальные величины тока и напряжения на коллекторе (стоке), максимальную потребляемую мощность !зо„„сл, максимальную и минимальную мощности Ри1 „., Ри1сис нагРУзки, максимальнУю моЩность, РассеиваемУю на коллекторе (стоке) Р„„„, а в случае генераторов с резистивнои нагрузкой — максимальную мощность высших гармоник Р„„, поступающую в дополнительную нагрузку йжд,с (при работе на вилку фильтров — диплексер). В ключевых генераторах с формирующим контуром помимо КБВ„„< 1 надо учитывать, что при К7 ) 1,2 из-за изменений реактивных сопротивлений с.С-элементов формирующего контура в рабочей полосе частот имеет место дополнительное, еще большее отклонение от оптимального ключевого режима.
Поэтому в этих генераторах следует определять максимальные и минимальные токи, напряжения и мощности как с учетом КБВ „< 1, так и при отклонениях по частоте. Во всех этих случаях при расчетах используют ряд дополнительных коэффициентов: Ри1„, „, Риг„„„— относительные значениЯ максиМаЛЬНОй И МИНИМаЛЬНОй МОЩНОСТИ ПЕРВОЙ ГаРМОНИКИ Риг, 'Ра, Рижьл. риоыах — относительные максимальные значения потребляемой мощности Ро, рассеиваемой на транзисторе Р„, и мощности высших гармоник Риь, поступающей в Видов (в ключевых генераторах при работе на вил- кУ фильтРов — диплексоР), Пясо и, Пт, — максимальные значениЯ пик-факторов по напряжению и току.
Отметим, что под пик-фактором Пт принято отношение 1 . к постоянной составляющей тока в номинальном режиме: КБВ = 1 и Г = Го. Перечисленные коэффициенты в функции от КБВ „приведены на графиках: на рис. 2.20 — для трех схем ключевых генераторов с резистивной нагрузкой; на рис. 2.21 — для двух схем двухтактных ключевых генераторов с фильтровой нагрузкой; на рис, 2.22 — для ключевых 140 147 Рити, Рнит», Рота», Рата» Потап %а» 16 1,6 бо 5 1вб ПО Рнтт Рита» Рота» Рита» Пиит» 1,6 16 1а 5 25 В 12 1,0 1,В 1,Б 1П Б,и 12 (и 0,6 1,0 О,б ОВ 10 09 ПВ 01 в) ' Рнс. 2.22 О',5 2 1,0 0,0 О,В О,7 ДБ КБВВ» В) Рнс.
2.20 0»6 КББВ» 148 Ри»т»п, Раппа», Рилпп», Р»'та», Рота» Рн»пип, Рн»та», Рвота», Ритон, Рота» П» „ Питт г Дб 10 ОУ ОВ 07 ОБКБВВ» (И йв 00 0,7 0,6 КБВВ» 5) а) Ри»тги,Пи»та», Риала», Рита», Рвто» П»та» Пота» Рнт1и, Рита»,пота», Рита», Пота»П то» Рннвй Ритм* Ро<иив Ритон, Пито»,П»та» 0 О бо ОУ ОВ д7 кбВВ» 16 ВУ дв 47 кбВп» О) Б) Рнс. 2.25 генераторов с формирующим контуром при трех значениях КБ. Графики построены при г„ /льи = Ов1. Они взяты из [2.5) для ключевых генераторов на биполярных транзисторах.
Проведенное компьютерное ЦВ 2 О,О О,Б 0,6 йо 1 0»В 1И 09 06 О7 06 КБВБ» 1О ОУ йо О7 ПБ 66ВВ» а) 5) Питт Рнии»в Рона», Рнтп» исследование нагрузочных характеристик перечисленных классов ключевых генераторов, выполненных как на биполярных так и на полевых МДП-транзисторах, в целом подтвердило теоретические м экспериментальные характеристики, полученные ранее. Отметим, что в некоторых схемах полевые транзисторы допускают большие рассогласования и обеспечивают меньшие потери.
Зависимости р„»тих и р„»ты на графиках рис. 2.20-2.22 определяют изменения выходной мощности при изменении сопротивления нагРУзки в пРеДелах кРУга КБВех. Если отношение Ра»е»„х/Ре»п»»е или в дЕцИбЕЛаХ Ьар — — 10 18(рн» и еи/ри»тп) ПрЕВЫШаЕт дОПуСтИМОЕ, тО дОЛжна быть предусмотрена система автоматической регулировки мощности (АРМ). Регулировка может вводиться специально согласно техническим условиям на ту или иную систему связи, например в передатчиках для подвижных систем связи.
Поскольку в ключевом режиме выходная мощность генератора главным образом зависит от напряжения на коллекторе ~в данном случае для биполярного транзистора) и пропорциональна Е „, то АРМ может осуществляться автоматическим изменением напряжения питания Ек „оконечного каскада передатчика. Для этих целей используют специально регулируемый вторичныи источник питания с широтно-импульснои модуляциеи. Для стабилизации Р 1 он осуществляет регулировку напряжения Е„л в пределах от П вЂ” ит и, Хо — АХ, ПЕ= —— ро 2рб(Ха + роХг) (2.43а) при заданном Ен.ппп: пт Пе= — х по (2 436) 1Г птХо моХт 2по(Х + тХ ) ~ г цг Еп Р ° <(0 — 0 ) 2по(Хо + цоХг) гнас (2.42а) (2.44а) (2А46) Ек.п = Ен.ппп/ПЕтах.
(2.45) г1, = 0,5 + 0,5 161 160 Ех пппп = Ен.п.нпм/,/Рнг тах до Ен.птах = Ех.п.нам/т/Рпг пйп При этом не должно быть превышения допустимых значении токов, напряжений и рассеиваемой мощности в транзисторе. Аналогичное положение для полевых транзисторов. В этом случае расчет генератора ведут на номинальную мощность Рпгппм, но так, чтобы не превышать предельно допустимые параметры в процессе АРМ. При выборе марки транзистора и расчетной оценки уровня мощности, какую он может дать в ключевом режиме, есть определенные трудности. Напомним, что в генераторах, работающих в недонапряженном и граничном режимах, обычно используют специально предназначенные для этих целей генераторные биполярные и полевые транзисторы (см.
справочную литературу [1.2-1.5) и табл. 1.1 и 1.2). В ключевых генераторах часто используют как генераторные транзисторы, так и импульсные, непосредственно не предназначенные для работы в схемах. ключевых генераторов гарыонических колебаний. В частности приводимые на зги транзисторы ограничения на рассеиваемую на них мощность Рр „почти ничего не говорят о возможном уровне колебательной ыощности, поскольку Р1 — — Рр „(т1/(1 — и)) и при КПД, близком к единице, Р1 может меняться в громадных пределах. Поэтому для оценки Рг следует ввести ограничения, обусловленные тем или иныы предельно допустимым параметром транзистора.
Ограничения на номинальную мощность Ргнпм следуют при заданном напряжении питания на коллекторе Е„п или стоке Е, и сопротивлении насыщения гн„: где величина г1 задается в пределах 0,85...0,95. Если задано предельно допустимое напряжение на коллекторе Ех дрп или стоке Е, пст то в (2.42а) вместо Еп подставляют Еппп/Пе, где Пе = ит/ио. При работе ключевого генератора на цепь связи с КБВ„< 1, а в случае генератора с формирующим контуром при Бу > 1 значения Пе берут из графиков на рис.
2.20-2.22. Ограничения (2,42а) в первую очередь специфично для биполярных транзисторов. С появлением мощных высоковольтных полевых транзисторов, у которых Е ппп достигает 500...1000 В при том же по величине эквивалентном сопротивлении гнат потери на нем могут составлять менее 1 % и на первое место выступает ограничение, обусловленное предельно допустимым значением тока. При КПД, близком к 1, Р1 м Ро = Еп/о Откуда /поп 1поп Епоп Рг~~~ < — Е или Ргном < — „ (2.426) Пг П П где значение пик-факторов по току Пг = 1/гго и по напряжению Пе = ит/ио.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
