Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 20
Текст из файла (страница 20)
На первой стадии напряжение иси(1) = Усивхл = сопзо и происходит заряд емкостей Сзи и Сзс через резистор лг с постоянной времени г~ = В (Сзи+ Сзс) При заряде конденсаторов напряжение изи(1) изменяется по экспоненциальному закону ззи(1) = Уу [1 ехР(1 1/гг)) и в момент $ = 1»ада»и достигает значения изи(1акл) = Уо. Длительность втой стадии 1»адвкл = 11г(СЗИ + СЗС) 1П[Уу глах/(Уу гнах Уо)) На второй стадии работы транзистор открывается и переходит в активный усилительный режим. Для этой стадии характерно действие отрицательной обратной связи через емкость Сзс.
В результате действующее значение входной емкости резко возрастает: С хо = Сзи + Сзс(1 + 1» о) = Сзи + Сзс(1 + Яами). Длительность второй стадии определяется из выражения 0,8С Я,(Уах — У„,к.) вкл ЗС Уу лга УО (Уах Уси а«л)/О.ггиЗО ' Коэффициент 0,8 вытекает из методики оценки изменения иси(Ф) в интервале от 0,1(У໠— Уси вил) до 0,9(Уах — Уси акл). На третьей стадии (установление включения) напряжение иси(1) Уси к и почти не изменяется, На этой стадии происходят выключение механизма внутренней обратной связи и заряд емкости (Сзи+Сзс) до напряжения изи(т) Уу х, Длительность третьей стадии 1уст акл 5)ог(СЗИ + СЗС). Затем следуют стадии выключения транзистора. На четвертой стадии напряжение Уу снижается скачком до нуля, происходит разряд емкости (Сзи+Сзс) от начального напряжения Уу ыах до порогового уровня входа в активный режим работы по экспоненциальному закону' вази(1) = Уу гл х ехр( — 1/гг), где г1 = Яг(СЗИ+ Сзс) Длительность четвертой стадии 1»ад аыкл = /1г(СЗИ + СЗС) 1П(Уу гак» /УЗИ 0).
На пятой стадии транзистор переходит в активный режим работы и возникает отрицательная обратная связь через емкость Сзс. Длительность этой стадии определяется зависимостью Увх УСИ акл УО + (Ув — УСИ акл)/2Ди50 На шестой стадии (установления выключения) напряжение оси(1) снижается в связи с разрядом емкости (Сзи+Сзс) через сопротивление гсг. Длительность этой стадии 1усг аык 8 Нг(СЗИ + Сзс). Рассмотрение переходных процессов выявило следующие закономерности: независимость крутизны спада и роста оси(1) от напряжения У ах (она задается током гу), пропорциональность 1акл и 1аыкл перепаду — У а» вЂ” Уси ахи, наличие задержек с длительностями 1»адакл и 1»адвыкл пропорциональных постоянной времени Яг(СЗИ + Сзс), незначительное влияние на интервалы времени 1акл и 1аыкл емкостей Сзи и Сси и существенное влияние Сзс.
При этом величины 1 к и 1аа,хл пропорциональны постоянной времени В„СЗС. 114 115 3.1.6. Ключи на полевых н биполярных транзисторах По предельным уровням рабочих напряжений и токов мощные полевые транзисторы пока уступают биполярным, поэтому целесооБразно сочетание этих двух классов приборов в составе ключа. На рис. 3.12 приведена схема составного транзистора, в которой сопротивления гб и г биполярного транзистора с целью наглядности показаны как внеш- К ние.
При малых значениях гк ключ является ненасыщающимся. Если сопротивление тсб -ч оо, то 1б = 1, и остаточное напряжение Ук, и- У 5- полярного транзистора является суммой напряжений У„, биполярного транзистора и У,„полевого транзистора. Ток через сток 1, равен 1, = 1к(Инз. Таким образом, Укэ = Убэ(1б) + Уэк(1с). Общий ток 1 определяется суммой токов коллектора и стока: 1о = 1к + 1с = 1б(1 + 1э21э + ~ък ~йб) + (Уги + Уот)117б, где Вэк — усредненное входное сопротивление Биполярного транзистора; Уээ — напряжение отсечки биполярного транзистора. Существенное расширение области безопасной работы ключа достигается в каскодной схеме (рис, 3.13).
Нижний низковольтный транзистор, включенный по схеме с общим истоком, управляет верхним высоковольтным биполярным транзистором, работающим по схеме с общей базой. При быстром запирании нижнего транзистора осуществляется разрыв цепи эмиттера высоковольтного транзистора, благодаря чему процессы рассасывания и эапирания происходят только в цепи коллектор- база, т.е, по существу в диодной, а не транзисторной структуре. Следует отметить некоторое увеличение потерь в связи с протеканием тока нагрузки через выходные цепи двух последовательно включенных транзисторов (5).
Рис. З.тй. Схема ключа на биполярном и Рис. ЗДЭ. Каскоднаа полевом транзисторах схема ключа Рис. 3.14. Схема быстродействующего ключа На рис. 3.14 приведена схема ключа, которая обеспечивает пере- заряд емкости Сзя при управлении сигналами от ИМС. Подача напряжения Удал создает кратковременный импульс тока порядка 1 А и заряжает емкость Сзя транзистора УТ6. Если управляющий сигнал Ут находится на уровне лог.0, то транзисторы УТ2, УТЗ и УТ5 закрыты.
Если сигнал У„превышает уровень лог.1, то транзисторы УТ2, УТЗ и УТ5 открываются и обеспечивают разряд емкости Сэя транзистора УТ6. При коммутации тока 5 А время включения и выключения ключа составляет примерно 40 нс при использовании выходного транзистора УТБ с сопротивлением 0,2 Ом индуцированного п-канала.
3.2. Трансформаторы Конструктивные параметры трансформаторов выбирают из условия обеспечения допустимого падения напряжения на обмотках и допустимого перегрева обмоток. При выборе типоразмера магнитопровода и марки материала определяющими являются трансформируемая мощность и частота тока. В диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц используются стали, свыше 10 кГц — ферриты и магнитодиэлектрики, от 5 кГц до нескольких сотен килогерц — сплавы. Из электротехнических сталей следует отметить марки 3422, 3423, 3424, 3425 толщиной 0,08 и 0,05 мм. Первая цифра в обозначении марки стали характеризует ее структуру и вид прокатки (например, цифра 3 означает, что сталь холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой). Анизотропная (текстурованная) сталь обладает лучшими свойствами в направлении прокатки, поэтому при конструировании магнитопровода обеспечивают совпадение этого направления с направлением силовых линий магнитной индукции.
Вторая цифра характеризует содержание кремния (цифра 4 соответствует содержанию кремния от 2,8 до 3,8 %), Третья цифра соответствует группе по основному параметру (цифра 2 — удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц). Четвертая цифра означает порядковый номер типа стали, 116 117 Таблица 3.4 Рф = лВз — /У = лВН/ггг18б, Н4о 119 118 Стали марок 3423 и 3425 имеют меньшие потери и большее значение индукции насыщения (около 1,9 Тл) в средних и сильных полях и повышенную по сравнению с пермаллоевыми сплавами устойчивость к механическим воздействиям. Недостатками сталей являются значительные коэрцитивная сила и удельные потери.
Сплавы типа пермаллоев и перминваров выгодно отличаются от сталей. Их коэрцитивная сила обычно не превышает 20...24 А/м при индукции до 1,5 Тл. Аморфные магнитные сплавы отличаются отсутствием кристаллической решетки, поэтому по сравнению с кристаллическими сплавами они обладают лучшими показателями по прочности, твердости и коррозионной стойкости. Ленты из аморфных магнитомягких сплавов имеют высокие значения проницаемости (ркь„до 8000, 1чьь» до 70000) и удельного электрического сопротивления р = = (1...
1,5) 10в Ом см, низкую козрцитивную силу (Нс менее 1 А/м). Потери мощности на гистерезис и вихревые токи у них в 3...5 раэ меньше по сравнению с лучшими кристаллическими сплавами. Однако аморфные магнитные сплавы уступают кристаллическим в части рабочей индукции и имеют меньший коэффициент заполнения шихтованного магнитопровода (не более 85 %) в связи с меньшей толщиной ленты (30...50 мкм). Из ферритов для использования в качестве магнитопроводов трансформаторов в составе ИЭП наибольшее распространение получили марганец-цинковые и никель-цинковые. Первые по сравнению со вторыми имеют более высокое значение точки Кюри и, следовательно, допускают больший перегрев. Тангенс угла магнитных потерь у марганец-цинковых ферритов примерно на порядок меньше, чем у никель-цинковых, а стабильность параметров при воздействии механических нагрузок выше.
Однако удельное объемное электрическое сопротивление марганец- цинковых ферритов меньше по сравнению с никель-цинковыми, что сужает диапазон их рабочих частот. Влияние параметров и режима работы феррита с непрямоугольной петлей гистерезиса в средних и сильных полях на мощность потерь Рф может быть представлено в виде где  — индукция, Тл; 18б и р — тангенс угла магнитных потерь и магнитная проницаемость при частоте / и индукции В; ро — магнитная проницаемость вакуума, равная 4 10 т Гн/м; / — частота, Гц; 1г — объем магнитопровода, м . з В области средних полей потери увеличиваются сравнительно медленно, что объясняется ростом магнитной проницаемости с увеличением индукции.
При переходе от средних полей к сильным магнитная проницаемость уменьшается и не компенсирует роста индукции, в результате чего потери резко возрастают. Поэтому максимально допустимая индукция должна быть ограничена некоторым значением В(ага „), которое опреде- б ,д ляется по основной кривой намагничива- бема ния и соответствует максимальной магнитной пРоницаемости (Рис.
3.15). б//Гэтэ) и-- Из зависимости для Рф следует, что с повышением частоты целесообразно снижать значение индукции для сохранения потерь на допустимом уровне. При работе феррита в широком диапазоне рабочих температур значение индукции опре- 'я деляется наибольшей температурой. Феррит выбирается с возможно высокой точкой Кюри.
Максимальная температура, которая Р"с З эв О"Ределение определяет выбранную индукцию, должна максимально доп стимой ин- допуст мой ин- дукции В(Л „) по основной быть ниже точки Кюри феррита на кривой намагничивания 30...40'С. У ферритов с меньшей магнитной проницаемостью точка Кюри и индукция выше, поэтому целесообразно выбирать материал с низким значением максимальной проницаемости. Так, феррит 1500 НМ имеет точку Кюри 200'С и индукцию В,„= 0,155 Тл, а феррит 700 НМ имеет 240'С и 0,225 Тл соответственно. Таким образом, у феррита 700 НМ индукция в 1,5 раза выше. Сравнение ферритов с различными значениями магнитной проницаемости показывает, что ферриты с высокой проницаемостью значительно уступают по частотным свойствам ферритам с низкой проницаемостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
