Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 59
Текст из файла (страница 59)
13.20 Во время этого процесса ток коллектора транзистора возрастает из-за роста тока, протекающего через резистор )тз. До насыщения переключающего трансформатора Тй, через резистор Рз протекал ток /з = ((/, — (/,)/Дз, а после насыщения течет ток /з = (7,/Яз. Таким образом, увеличение тока коллектора транзистора' будет равно ги, и,— и1., и, (13. 46) ~ 7гз ггз ! ззз из %з Обычно возрастание тока коллектора на этапе рассасывания заряда неосновных носителей ограничивают 10 — 20%, т. е. обеспечивают /,з, =-/з, (1,1 —: 1,2).
(13.47) Процесс рассасывания в транзисторе заканчивается в тот момент, когда уменьшающийся ток 1, окажется в (1 раз меньше тока !з„, что в соответствии с (11.8) дает условие для определения времени рассасывания транзистора етр 7' =й 7(1,1 —:1,2) =Ц, (13.48) где йф — — Iз„!)//зз — фактическая степень насыщения транзистора инвертора. При 7 ) Т„, ток коллектора начинает уменьшаться, следуя за током 1,. Вместе с ним уменьшается и ток бывшего ранее открытым диода выпрямителя. В базе диода происходит рассасывание заряда неосновных носителей.
Ток, протекающий через диод на этом этапе, можно определить на основе моделирующей схемы рис. 13.20. В ней источник тока представляет ток коллектора запирающегося транзистора, который при 7) Тр, равен сопротивление гг'„' = Дзы,";/ш."; — является пересчитанным в выходную обмотку силового трансформатора Т77, сопротивлением резистора )г;, индуктивность /., — это индуктивность рассеяния Трь Если принять емкость конденсатора большой, т. е.
допустить, что при разряде напряжение на этом конденсаторе остается равным Е„ то для тока диода !л=(/з+ й +г ) т — 77' г где т = Ц,/Яз + г„) — постоянная времени цепи. Уменьшаясь, ток диода стремится к значению, определяемому последним членом полученной формулы, т. е. величине, зависящей от сопротивления резистора !сз, Последняя, как правило, значительно больше величины сопротивления нагрузки выпрямителя. Поэтому ток, определяемый последним членом в (13.50), значительно меньше — выпрямленного тока /з. Таким образом, рассасывание неосновпых носителей заряда в данной схеме преобразователя происходит при относительно медленном понижении тока диода от значения /„до некоторого отрицательного значения, близкого к — /з)сз/Лз', которое по своей абсолютной величине заметно меньше прямого тока, текущего через диод.
Расчет времени рассасывания иеосновных носителей заряда в диоде прн токе„ определяемом в (!3.50), дает неудобные для практики соотношения. Поэтому при проектировании рассматриваемого преобразователя с мзлоинерционными диодами (т„( т,; т) пр|шимают, что процесс рассасывания длится столько же, сколько и процесс спада тока, определяемого (13.50), т. е, считают Тр з —— (2 —:3) г, (! 3.51) где т, — наибольшая из постоянных времени т, и т. Такое грубое определение времени рассасывания не вносит большой неопределенности при проектировании, так как точность остальных данных, используемых в расчете, невелика.
Таким образом, ток диода станет равным нулю чуть раньше, чем ток транзистора. До момента запирания диода конденсатор выпрямителя оставался подключенным к выходной обмотке силового трансформатора Тр„поддерживал на ней напряжение, практически равное выпрямленному, Следовательно, на всех остальных обмотках поддерживалось напряжение, близкое к тому, которое создавал ранее первичный источник Е„, действуя через открытый транзистор. Это приводило в свою. очередь к тому, что напряжение коллектор — эмиттер запираюгцегося транзистора было мало. После запирания диода напряжение на обмотках трансформатора 'Тр, спадает. Вместе с ним спадает напряжение на псрвичной обмотке трансформатора Тр,.
Размагничиваясь, сердечник переключающего трансформатора создает па обмотках возбуждения послеимпульс, отпирающий ранее запертый транзистор. С его насыщением на выходной обмотке Тр, устанавливается вторая полуволна переменного напря- 272 1О л, и, изззоз цыгззаз 273 жения с полярностью, противоположной предыдущей, открывается второй диод выпрямителя и конденсаторЕ подзаряжается. Хотя ток заряда конденсатора в данной схеме отличается от того, который был использован в 2 7.7 для определения потерь мощности в диодах выпрямителя, результат подсчета самих потерь мало отличается от (7.58), так как коммутационными потерями мощности в диодах данной схемы преобразователя можно пренебречь. Поэтому определяют потери в диодах по (7.58). Разряд конденсатора выпрямителя на нагрузку в течение времени смены полярности выходного напряжения инвертора приводит к небольшому спаду напряжения.
При расчете полного перепада напряжения на выходе выпрямителя им, как правило, пренебрегают. В этом случае ток конденсатора, равный 1, — 7„' за время Тр, уменьшит выходное напряжение на Д бЕо = г, ~ 1 1,— )л ~ (Г = с (1+ ~, ", 1х в+ги г о х)Т,,— т,(1 — е ~г ~")], (13.52) где т, — наибольшая из постоянных времени т и т,. Из-за коммутационных процессов в данной схеме преобразователя напряжения динамические потери мощности в транзисторах инвертора получаются малыми, ими, как правило, пренебрегают. Остальные расчетные соотношения для данной схемы преобразователя получаются такими же, как и для идеализированной схемы. ' й 43.7.
Потери мощности в преобразователе напряжения Ранее говорилось, что современные преобразователи напряжения имеют малые потери мощности и соответственно высокий к. п. д. Поэтому оии получили широкое распространение в современных источниках питания радиоаппаратуры. Однако малые потери в преобразователе получаются не сами по себе, а благодаря проведению комплекса мероприятий, направленных на их снижение. Наиболее важными из них являются выбор схсмЫ преобразователя, выбор радиодеталей и других компонентов преобразователя, оптимизация параметров преобразователя и режима работы его элементов.' Влияние режима работы на потери в преобразователе проследим на примере определения потерь мощности в транзисторах инвертора, входящего в преобразователь. Потери мощности в транзисторе складываются нз потерь в режиллах насыщения и отсечки, а также из потерь на переключение илн коммутационных потерь.
Последние еще называют динамическими потерями. Потери мощности, соответствующие режимам насыщения и отсечки транзистора, были определены в гл. Х1. Приведенные там выражения для вычисления коммутационных потерь остаются справедли- 274 ными и для силового транзистора преобразователя. Воспользуемся этим и вычислим коммутационные потери в однолл из силовых транзисторов усилителя мощности, работающего на двухфазный выпрямитель, нагрузка которого начинается с емкости (рис. 13.!1, а). Эти потери мощности связаны со сквозными токами, возникающими при переключении транзисторов. В ~ 13.4 было показано, что транзистор усилителя мощности проводит ток в течение интервала времени, большего, чем полупериод генерируемого в преобразователе переменного напряжения.
Этот интервал превышает полупериод на величину, равную сумме времен рассасывания неосновных носителей в транзисторе инвертора и диоде выпрямителя. Запирающийся силовой транзистор в течение времени Т , находится в состоянии насьицения. В течение времени Т „ напрянтенне между коллектором и эмиттером силового транзистора преобразователя мало отличается от напряжения насыщения, так как конденсатор выпрямителя, разряжаясь через еше не запертые диоды выпрямителя, поддерживает на всех обмотках трансформатора напряжения, близкие к тем, которые были при насыщении силового транзистора. По этим причинам коммутационные потери, возникающие при запирании силового транзистора', относительно невелики.
Отпирающийся транзистор в противоположность запирающемуся находится в течение времени Тк, + Т,, под большим напряжением, его ток успевает нарасти до значительйой величины. Поэтому коммутационные потери в ием относительно велики. К запертому силовому транзистору инвертора прикладывается напряжение Е„, равное в двухтактной схеме 2Е„, так как оно складывается из напряжения первичного источника и напряжения на неработаюгцей в данный момент первичной полуобмотке силового трансформатора. В мостовой схеме инвертора напряжение Е, в два раза меньше и равно Е„. На открывающемся транзисторе напряжение между коллектором и эмиттером остается равным Е,. Подсчитаем потери мощности, возникающие в транзисторе при его отпирании.
Ток отпирающегося транзистора согласно ~ 13.4 определяется выражением У (1 е — и — 1он~~) (13.13 ) Энергия, выделяющаяся в отпирающемся силовом транзисторе за время Тр, + Т,, ~„ч-г,+г А,= ~ й 7,„(1 — е " '")Е,г(1= =йл/„„Е,~Тр,+Т„„— т,(1 — е ( н + н~)!')). (13,53) Средняя за период мощность, соответствующая этой энергии, дает коммутационные потери; сопутствующие отпиранию транзистора: Р„.„„= А,/27 = 7„„Е„7т,йе [(Тр, + Тр „)/т, — 1+ 10" Вычисление коммутационных потерь, сопутствую1цих запирапию силового трапзибзора, производится аналогично. Падение иапряже- ННЯ Иа тРаНЗИСтОРЕ бЕРЕтСЯ РаВНЫМ Гмл„, тОК (га ОПРЕДЕЛЯЕтен ВЫРажением (13.15) на этапе рассасывания неосновных носителей заряда в базе транзистора и выражением (13.19) на этапе рассасывания заряда В ДИОДЕ. РЕЗУЛЬтат ПитЕГРИРОВаНИЯ ПРОИЗВЕДЕНИЯ 1„нм„ПРЕДСтаВЛЯЕтСЯ сложным миогочлепом, но после ряда упрощений ему можно придать следующий вид: Рзхомм г„1„-'„~! (1+уф)'Тр,+1,5йфТр д — О 5(1гер — 2)т ), (13 55) Как и следовало ожидать, нз-за малости произведения гм1дм в сравнении с Е, результат, даваемый (!3.55), заметно меньше получаемого от (13.54).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
