области (рис. 7.21,6). Пусть напряжение (t) = Ei {1-t/Tcn), тогда из-за малости падения напряжения на диоде в течение времени' рассасывания получим

iAt)Ei{l-t/TJ/RI p(l-t/T, ). . (7.64)

Под влиянием емкости диода напряжение на нем станет равным нулю позже, чем пройдет нулевое значение ток диода (рис. 7.21, в). Это запаздывание тем больше, чем больше время жизни неосновных носителей заряда в базовой области диода Тд и чем меньше относительная скорость спада тока 1/Т^ . Таким образом, пока не рассосется заряд неосновных носителей, обратный ток диода нарастает линейно и при инерционном диоде (Тд > Тс ) может достичь значительной величины, т. е. получится, что > / р- После рассасывания заряда неосновных носителей {t > Тр д) с восстановлением обратного сопротивления диода его обратный ток спадает, а напряжение на нем приблизится к е (i).

Не углубляясь в методику нахождения величин Тр.д и приведем решение этой задачи. Так, при токе через диод на этане рассасывания, заданном (7.64), длительность этапа рассасывания получается равной

Гр.дЯ 1,311Г71;; (7.65)

для Тд > 7Гсп и

Гр.д'0.31Тд+1,2Те (7.66)

для Тд < 7 Т^п. -

Подставив эти значения Трд в (7.64), найдем

. . / / p(rp./r -l) = /np(l,3lVnn-l) (7.67)

/т-/пр(0.2 + 0,31Тд/Г^. (7.68)

Выражение (7.67) получено для Тд > 7 Теп, а (7.68) для Тд < 7 Т^ . Закон спадания обратного тока диода на этане восстановления его обратного сопротивления достаточно сложен. Однако, имея в виду только определение энергии, выделяющейся в диоде на этом этане, можем положить этот закон экспоненциальным

1д = -/ е-(-д)/Ч (7.69)

Наиболее распространенный источник высокочастотного переменного напряжения - транзисторный инвертор - на одних этапах своей работы близок к источнику напряжения, а на других к источнику тока. Соотношения (7.67) и (7.68) справедливы лишь для этапов, где инвертор является источником тока.

Выберем следующую модель источника выпрямляемого напряжения. В случае омической нагрузки или в отсутствие нагрузки на его выходе создается напряжение трапециевидной формы с длительностью фронтов Т (линия АБВГ на рис. 7.22, б). При этом он является источником напряжения с выходным сопротивлением г^. При изменении

нагрузки, связанной с переключением диодов выпрямителя, он становится источником линейно спадающего тока. Такая модель неплохо передает свойства транзисторного инвертора, который при насыщенных транзисторах (ключах в первичной цепи) является источником напряжения, а при переключении транзисторов во время коммутационных процессов - источником тока.

Итак, пусть при / < в схеме выпрямителя рис. 7.22, а был открыт диод Д1 и по нему протекал ток / р. Напряжение на верхней вторичной полуобмотке трансформатора имело положительную по-

e(t) V

л-

Рис. 7.21

лярность (рис. 7.22, б). Напряжение на выходе выпрямителя uq = на этом этапе активных процессов-

Uc = E-Vp-Ipr,. (7.70)

Начиная z t - (рис. 7.22, б) напряжение источника должно бы уменьшаться -

е1 = (1/п)£2[1-2(-/1)/Тф]. (7.71)

Если бы диод Д1 отключался мгновенно, то напряжение как и спадало бы по линейному закону (штриховая линия на рис. 7.22, б). Но емкость диода не может разрядиться мгновенно и диод остается открытым в течение времени рассасывания и при t > t-

Из-за этого напряжение е^х оказывается больше, чем э. д. с. %, так как ко вторичной полурбмотке прикладывается через открытый диод напряжение с выходного конденсатора С выпрямителя. Это приводит к тому, что источник 1 переходит в другой режим работы.

Он становится источником линейно-уменьшающегося тока. Его ток, приведенный ко вторичной обмотке при t > t, спадает по закону

2i = i = /np[l-(/-i)/Tcn], (7.72)

наступает этап рассасывания заряда неосновных носителей в базовой области диода Д^.

К моменту t = t, рассасывание неосновных носителей заряда в базовой области диода заканчивается и наступает следующий этап коммутационных процессов - этап восстановления большого обратного* сопротивления диода Д^. На этом этапе обратный ток диода уменьшается экспоненциально, а напряжение ggi спадает от сдо значения, которое дается (7.71), так как после восстановления большого обратного сопротивления источник вновь стал источником напряжения и работает на холостом оду.

К моменту t = ts ток диода Д^ .станет равным - /бр, восстановление большого отрицательного сопротивления закончится. Напряжение на нижней нолуобмотке трансформатора е^ = -ei при t > 4 возрастает линейно, в некоторый момент t = t оно сравнивается с напряжением на конденсаторе С. После этого открывается диод Д^. Через него сначала протекает ток, больший /р, а затем после зарядки выходного конденсатора С, равный прямому.

Исходя из рассмотренных коммутационных процессов, при расчете выпрямителя, работающего от высокочастотного источника неременного напряжения, следует, дополнительно учитывать:

1. Спад выходного напряжения при < < 4 из-за разряда конденсатора С обратным током диодов.

2. Дополнительный разогрев диода при 4 < < 4. когда его обратный ток и обратное напряжение велики.

Определим сначала энергию, выделяющуюся в диоде при 4 < < is-Ток диода в это время определяется соотношением (7.64), а напряжение примем спадающим линейно. На основе рис. 7.22, б имеем

еобр = с - 2£., ( - 1 - Т^р. д)/(Тф - Тр. д); (7.73)

при <; 4 и при > /б

обр = Е^т ~ обр.

Отсюда коммутационные.потери энергии в диоде

коммГ1д(0еобр(0=

=0,25/ £ бр г \ (1 -е-(Ф-(7.74)

ф - р.д

Коммутационные потери мощности в каждом диоде, дополнительные к определяемым (7.58) статическим потерям.

д.ко = % = 0,!25 , .£,бру-Д--(1 -е-(ф-р-д)/). (7.75)