ivanov-ciganov2 (558065), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Семейство выходных и регулировочных характеристик силовой цепи импульсного стабилизатора с ШИМ (рис. 11.6), построенное в соответствии с (7.39), дает возможность определить диапазон изменения длительности относительной паузы Э~Т, необходимый для сохранения неизменным выходного напряжения (7, при колебаниях как входного напряжения Е, так и тока нагрузки 7,. Траекторией рабочей точки на семействе выходных — регулировочных характеристик при постоянных О, и Е н изменяющемся токе нагрузки 7, является прямая, параллельная оси абсцисс. Так, выбрав исходное значение У,1Š— 0,7, получим прямую АС, показывающую, что изменению тока нагрузки и от 7,,„(точка А) до нуля Е (точка С) в идеальном стабилизаторе (он обеспечивает Л(l = 0) соответствует измей „ пение относительной длитель- Т=а ности паузы З/7' от 0 до 0,3.
а Р7 Регулированию выходного напряжения стабилизатора У, аа при неизменном токе нагруза ки 7, и напряжении источнийх з йа йд йэ 4' ка Е соответствует перемещению рабочей точки по вертикальной прямой. Так, при максимальном токе (прямая АВ) для регулировки напряжения от 0,7 Е до 0 необходимо менять относительную паузу от 0 до 0,7. Изменение одного напряжения Е вызывает пропорциональные изменения абсциссы и ординаты рабочей точки.
Поэтому такому изменению соответствует траектория в виде прямой, соединяющей точку, соответствующую Е;„, с началом координат. Если Емм соответствовала точка А, то при увеличении напряжения Е рабочая точка будет перемещаться по прямой ОА от точки А к точке О. Чтобы стабилизатор мог поддерживать строго постоянным напряжен~с У при зад~нных ли~~~зонах изменений Е~,„— Е~м я 1ч~-— — 7, ю„ необходимо верхнюю правую граничную точку рабочей области расположить ниже прямой, соответствующей в|Т = О. При заданных Е;„, 7,,„и (7, это условие определяет то сопротивление г, при котором возможно осуществить данную схему силовой цепи стабилизатора.
Для З 0 уравнениелинии выходной характеристики принимает вид 10/'/Е = 1 — Це/Е. (11.16) Подставив сюда )э,„и Е,„, получим условие осуществимости в виде г < — '" (1 — К/Е ап). г днах (11.17) Пусть от источника с напряжением Е = 12,5 —:25 В необходимо получить постоянное напряжение' (7, =- 10 В и ток в нагрузке = 1=,5 А. Вычислив г, м по формуле (11.17), получим величину 0,5 Ом.
Зададимся величиной сопротивления г = 0,3 Ом. Тогда точка, определяющая предельный режим, займет положение 0 (три пятых отрезка прямой, соответствующей (7,/Еч =- = 10/12,5=-0,8). Увеличение напряжения Е до 25 В сдвинет рабо ую точку вниз по прямой 66 до положения Г. Последующее уменьшение тока до 1 А сдвинет рабочую точку влево (точка 6). Проведя прямую через точки 0 и 6, получим левую границу рабочей области. Эта область заштрихована иа рис. 11.5. Самое малое значение пау- 74 .„ 77~э зы з получается в точке 17 (З ы - 0,08 Т), а самое большое — в точке 6 (з,„= 0,42 Т). Для изменений паузы в переключающих транзистор импульсах, т.
е. для функционирования цепи й еу х обратной связи, выходное напряжение стабилиэатоРа должно из- $ьсд 77 Ъ л меняться. Однако при большом усилении цепи обратной связи ю ю юг эти изменения настолько малы, что принимать их во внимание при построении рабочей области не й имеет смысла. т Таким образом, цепь обратной связи рассчитываемого стабилиза- Рис. 11.7 тора должна менять скважиость импульсов транзистора коллекторного тока в пределах от В = 0,42 Т при максимальном выходном напряжении и до з = 0,08 Т при минимальном выходном напряжении.
Длительность управляющих силовым транзистором импульсов базового тока должна быть меньше рассчитанных значений на время рассасывания заряда неосновных носителей в базе транзистора. Перейдем теперь к коммутационным процессам и начнем их рассматривать с момента включения транзистора. При 1 = 0 на базу ранее запертого транзистора подается включающий импульс тока. До этого на базе, а следовательно, и на емкости С, транзистора существовало запирающее напряжение (рис. 11.7, а). Вмиттерный переход был закрыт, а к электродам коллектор — эмиттер было приложено почти все напряжение источника Е(Ю ~ Е). Диод Д при 1~ 0 был открыт, через него протекал ток 7„а йадение напряжения на нем равно 17„ (рис.
11.7, б). Положим индуктивность дросселя много больше критической, тогда 7~ станет равным 7, и оба эти значения будут близки к току нагрузки 7,. К моменту 1 Г, напряжение на емкости С, станет равным нулю и вслед за этим транзистор откроется. Его рабочая точка окажется в активной области, ток коллектора начнет нарастать, следуя за током („нарастающим по экспоненте: 6» (1 — и — »ог» ) ! й (1 — и — ~ду~ ) Однако диод Д сразу не запирается. В его базовой области лишь начинается рассасывание заряда неосновных носителей. Только по истечении времени Тв, начнет восстанавливаться большое обратное сопротивление диода и напряжение коллектор — эмиттер транзистора упадет.
Полагаем, что меняется напряжение на диоде и транзисторе мгновенно. Пока проходило рассасывание заряда неосновных носителей в диоде, ток транзистора нарастал и достиг значения 7„ (считаем 7„ - 7,й„, что часто выполняется на практике), а ток диода спадал до величины †/ . Закон спадания тока диода установить легко. Ток диода в сумме"»с током коллектора транзистора дают постоянный в рамках решаемой задачи ток дросселя 7а.
Таким образом, 1 =7 1 =1 (1 йр+йфе ~ ) (11.19) Ток диода спадает по экспоненте и поэтому нельзя воспользоваться результатами $ 7.8 для вычисления времени рассасывания заряда неосновных носителей в его базе. Однако при относительно небольших пиках тока 7„, что всегда стремятся достигнуть, закон нарастания тока коллектора транзистора близок к линейному (11.20) 1„лы 7зйэ (! — !»)»»т,. Тогда для тока диода получим (11.21) 7„1, !1 — йф (Š— Я(т,~, т. е.
то же, что и в основе формулы (7.64). В данном случае Т„,— = т,/й,„и, воспользовавшись (7.66) и (7.66), запишем Тр,-1,31 !':~т»тЩ для 7с,~уф (11.22) и Тр, 0,31т, +1,2т,Ар длв 7т, ) тдйф. (11.23) Подставив эти соотношения в (11.20) и (! 1.21), найдем ! 7 йфТр /т (11.24) и 7»»» !а (7 р»»вф(т» 1 ) (11.25) При инерционном диоде пика тока коллектора транзистора может во много раз превышать его нормальное значение l,. После завершения этапа рассасывания заряда в базовой области диода транзистор быстро переходит в состояние насыщения, а диод в состояние отсечки (рис. 11.7, а, б). Напряжение У„, транзистора почти скачком уменьшается до У„„ а напряжение на диоде возрастет до Š— Ц,„.
Перейдем теперь к этапу заппрания транзистора. Ранее при рассмотрении модели импульсного диода было отмечено. что процесс его включения под прямой пж менее инерционен, чем процесс выключения, и в сравнении с транзистором можно рассматривать включаюиися диод как безынерционный.
Это значительна упростит рассмотрение процесса выключения транзистора. В нашей схеме не будет никаких отличий от рассмотренной ранее схемы, характеристики которой даются выражениями (11.9) и (11.10). Таким образом, начиная с момента подачи запиракяцего импульса на базу транзистора (г = г' ), происходит рассасывание заряда неосновных носителей в базе, которое продолжается в течение времени Ть,, определяемого (11.9). Затем ток транзистора спадает до нулевого в течение интервала Т,„, определяемого (11.10). Напряжение (7„, транзистора после рассасывания заряда неосиовных носителей в его базе возрастает почти скачком до Е.
Подытоживая, можно отметить, что напряжение е на входе ЕС- фильтра, совпадающее с напряжением на диоде и„, имеет форму, близкую к прямоугольной, ио длительность положительных импульсов отличается от длительности импульсов, отпирающих транзистор. Если транзистор отпирается импульсами, длящимися 6', то длительность импульсов на входе фильтра 0 получается равной 0=-8' — Т +Т,. (1! .20) Найденные законы нарастания и спадания тока коллектора позволяют определить коммутационные потери мощности в силовом транзисторе и разрядном диоде импульсного стабилизатора. При включении транзистора в течение времени Тр „его ток нарастает, подчиняясь (11.18)„а напряжение У„, почти равно Е. На этапе г) Т„напряжение У„., транзистора мало, потери мощности в ием много меньше, чем на этапе Т„,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
