Главная  Катушки с ферромагнитным сердечником 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 [ 88 ] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

рающего напряжения на промежутках эмиттер-база. Диоды Да и не дают транзисторам полностью открыться до тех пор, пока ранее работавший транзистор не запрется.

Так,если открыт транзистор Т^, то к диоду приложено совсем небольшое запирающее напряжение. Смена полярности напряжения возбуждения приведет к появлению на базе положительного напряжения и отпиранию диода Д^. Большая часть управляющего напряжения из-за этого будет падать на резисторе, стоящем в базовой цепи Т^.

После запирания Ti напряжение на его коллекторе повышается и диод Д4 запрется. Теперь транзистор Tg перейдет в состояние насыщения.

§ 13.5. Самовозбуждающиеся инверторы

Приведенная на рис. 13.4 схема самовозбуждающегося инвертора обеспечивает получение переменного напряжения с хорошей формой, т. е. с крутыми перепадами и малыми всплесками на плоской части импульса. Называется она схемойс насыщающимся трансформатором. Переключение транзисторов в ней происходит из-за насыщения сердечника трансформатора. Для получения крутых перепадов в выходном напряжении материал, сердечника трансформатора должен иметь четко выраженное насыщение, большую магнитную пронипаемость в ненасыщенном состоянии.

В том случае, когда инвертор Т^ CXw\ применяется как возбудитель, его

---основной нагрузкой являются сопро-

-0 Ri Lr- тивления резисторов, стойщих в це-

пях возбуждения транзисторов усилителя мощности.

Рассмотрим процессы, происходящие в инверторе при его работе на омическую нагрузку (рис. 13.15). .

При подаче напряжения питания оба транзистора оказываются открытыми благодаря смещению, подаваемому на их базы с делителя напряжения (резисторы Ri и R). Однако из-за неидентичности транзисторов ток одного из них будет больше тока другого.

Разность токов двух транзисторов трансформируется в нагрузку, поэтому на обмотке хю, а следовательно, и на всех других обмотках трансформатора появляется напряжение с той полярностью, какую создает источник действуя через транзистор с большим током. Из-за этого на обмотках обратной связи получается напряжение, открывающее транзистор, имеющий больший ток, и он переходит в состояние насыщения, а транзистор с меньшим током - в состояние отсечки. Этот процесс протекает лавинообразно.

После насьш1ения одного из транзисторов к соответствующей полуобмотке .трансформатора будет приложено почти все напряжение


Рис. 13.15



первичного источника. Индукция в сердечнике трансформатора станет нарастать линейно со скоростью

. dB/dt = (E,-U )/{Sw,), (13.37)

гдеЛ7кн-падение напряжения на насыщенном транзисторе.

В инверторе начинается линейный процесс. Он продолжается до момента 4, когда индукция в сердечнике дорастет до значения Bs - индукции насыщения. После этого сердечник перейдет в состояние магнитного насыщения и в инверторе начнется коммутационный процесс. Ток коллектора станет нарастать (рис. 13.16, а--д) из-за увеличения тока намагничивания трансформатора. При этом степень насыщения транзистора падает. Заряд неосновных носителей в его базе уменьшается.

В момент 4 коллекторный ток транзистора возрастает настолько, что последний выйдет из состояния насыщения, падение напряжения на нем начнет расти. Это приведет к уменьшению напряжения на первичной полуобмотке трансформатора, положит начало этапу запирания ранее открытого транзистора. Транзистор запрется к моменту времени 4 (рис. 13.16, а). -

При запирании транзистора сердечник трансформатора размагничивается, что приводит к появлению на обмотках послеимпульса с полярностью, противоположной той, которая была у существовавшего ранее напряжения. Это вызываетотпирание ранее запертого транзистора. Развившийся после этого лавинообразный npoiecc приведет к переключению транзисторов: запертый перейдет в состояние насыщения, а открытый в состояние отсечки. Запертый транзистор пропускает через себя только небольшой ток отсечки / о-

Коллекторный ток насыщенного транзистора содержит три составляющие: ток, трансформирующийся в нагрузку

h,U Gw2/Wi, (13.38)

ток намагничивания i и ток, нейтрализующий намагничивающую Силу, создаваемую током отсечки запертого транзистора. Последняя составляющая из-за симметрии по41уобмоток равна /до- -

Поскольку токи намагничивания и нейтрализации малы в сравнении с /кн, то ими при расчетах пренебрегают. Считают, что на этапе, соответствующем перемещению рабочей точки по крутым участкам петли гистерезиса, т. е. в линейных процессах, ток коллектора от-


Рис. 13.16



крытого транзистора равен току, трансформирующемуся в нагрузку, т. е. = /gH-

После запирания ранее открытого транзистора начнется второй этап линейного процесса - спад индукции в сердечнике трансформатора. Длительность этого этапа как и первого, определится протяженностью крутого участка петли гистерезиса, ибо при спаде индукция уменьшится от -\-Bs до -Bs (рис. 13.16, в). Время запирания и отпирания транзисторов, в течение которого индукция меняется от В^ до Bs, как правило, мало в сравнении с величиной полупериода, поэтому спадание индукции от значения -\-Bs до -Bs практически определяет величину полупериода напряжения, генерируемого инвертором - Т. Отсюда можем записать

Т„ dB/dt 2Bs, . (13.39)

что совместно^ с (13.52) дает

/ = l/(2rj = (£п - С/кн)/(4ш'х5ВЛ EJiAwxSBs). (13.40)

Частота колебаний инвертора с насыщающимся трансформатором определяется в основном конструктивными данными трансформатора и величиной напряжения питания. При расчете частоты переключений инвертора, работающего на повышенной частоте, следует учитывать длительность коммутационных процессов Т^. В этом случае

/=l/[2(T,-fTJ]. . (13.41)

Длительность коммутационных процессов зависит от инерционности транзисторов и от схемы инвертора. Для рассматриваемой схемы она практически равна времени рассасывания заряда неосновных носителей в базах транзисторов.

Одной из особенностей рассматриваемого инвертора -является возникновение значительных выбросов коллекторных токов транзисторов, возникающих в процессе коммутации. Оценить величину этих выбросов (рис. 13.16, а) можно следующим образом.

Поскольку именно из-за роста коллекторного тока транзистор в этой схеме инвертора выходит из насыщения, а ток базы при этом остается постоянным, то при увеличении тока коллектора в кф раз (ф - фактический коэффициент насыщения транзистора) транзистор окажется на границе режима насыщения и активного режима. Таким образом,

/кт = Мкн. (13.42)

Раньше было показано, что значение кф может достигать пяти- восьми, а иногда и больше десяти. Поэтому выброс может почти на порядок превышать нормальное значение коллекторного тока.

Для успешной работы в инверторе транзистор должен иметь допустимое напряжение U, большее двух и допустимый коллекторный ток, больший (5.-- 8) /дн- Это приводит к излишне большой установочной мощности транзисторов в сравнении с мощностью, отдаваемой инвертором в нагрузку.

Уменьшить величину выбросов коллекторного тока можно, изменив принцип переключения транзисторов. В рассмотренной схеме



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 [ 88 ] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов