>4

Транзисторы переключаются послеимпульсом, т. е. благодаря энергии, запасенной в сердечнике трансформатора. Если в схему самовозбуждающегося инвертора включить второй трансформатор Трг (рис. 13.17), то можно основной (силовой) трансформатор сделать ненасыщающнмся. Переключаться транзисторы в такой схеме будут из-за насыщения трансформатора Тр который и называется переключающим.

Обычно напряжение на первичной обмотке этого трансформатора выбирается меньшим, чем напряжение, снимаемое с обмотки w-Поэтому резистор ограничивает ток в первичной обмотке насышдю-щегося трансформатора. При ограничении тока в первичной цепи и насыщении сердечника трансформатора ток вторичной обмотки, т. е. ток базы ранее открытого транзистора, спадает до нуля. Транзистор начинает запираться, что приводит в свою очередь к уменьшению напряжения на первичной обмотке силового трансформатора Тр. Спад напряжения на первичной обмотке вызовет уменьшение как напряжения на обмотке Шд, так и тока, протекающего через резистор R, и первичную обмотку трансформатора Трз.

. Уменьшение тока насыщающего сердечник трансформатора приведет к появлению на его вторичных обмотках напряжений с полярностью, противоположной существовавшей ранее. Начавший запираться транзистор ripn этой смене полярности напряжения на всех обмотках силового трансформатора запрется полностью, а ранее запертый перейдет в режим насыщения. Поскольку выход транзисторов из насыщения в этой схеме инвертора начинается с уменьшения тока базы, то рассасывание заряда неосновных носителей в базе открытого транзистора не приводит к возникновению выбросов коллекторного тока.

Более детально преимущества инвертора с промежуточным насыщающимся трансформатором, так же как и расчетные.соотношения, будут приведены в следующем параграфе. Здесь ограничимся определением частоты переключения инвертора. По аналогии с (13.52) можно представить длительность процесса перемагничивания переключающего трансформатора Тр;.

Тл = Тпер = 2юаВ.г'5Л (13.43)

где <7г - напряжение на первичной обмотке Тр а WiBs и 5г - его конструктивные параметры.

После этапа перемагничивания протекает этап -рассасывания заряда неосновных носителей в базе силового транзистора. Длительность его равна Тр..,. Сумма длительностей двух, этапов равна длительности

Рис. 13.17

полупериода переменного напряжения, генерируемого инвертором. Поэтому частота колебаний инвертора с переключающим трансформатором

время рассасывания у современных транзисторов составляет доли или единицы микросекунд. Из-за этого в низкочастотных инверторах при подсчете частоты вторым слагаемым в знаменателе последней формулы пренебрегают. Однако при частоте переключений, равной нескольким десяткам килогерц Тр составляет заметную часть полупериода и его учет обязателен.

В первой из рассмотренных схем инверторов длительность процесса переключения, а следовательно, и длительность фронтов генерируемых колебаний определяется целиком инерционностью транзисторов. Во второй схеме она зависит от постоянной времени транзистора и индуктивности трансформатора Tpg. При насыщении сердечника трансформатора ток его вторичной обмот-

C+iis I 1 с ки, являющийся током базы запи-

Еп \ 4= рающегося транзистора, спадает по

экспоненте [см. (13.50)1 с постоянной времени т = lJG, причем в данном случае G = (1 ?з + 1 ?б) и

/н = Ри1ЗД, (13.45)

Рис. 13.18

где Рн - проницаемость насыщенного сердечника.

Сопротивление R(, - это сопротивление резисторов R, пересчитанное B-, первичную обмотку Tpg.

Скорость спадания тока коллектора ранее открьп-ого транзистора зависит от постоянных времени трансформатора t и транзистора т,. Будем в дальнейшем считать, что т < 0,3 т, и для транзистора такой быстрый спад тока базы равносилен скачку. Поэтому коллекторный ток, ток транзистора во второй схеме, будет спадать со скоростью, определяемой постоянной времени транзистора.

Если же соотношение постоянных времени обратное, т. е. т, < 0,3 т, то время рассасывания и скорость спада коллекторного тока транзистора будут определяться индуктивностью трансформатора при насыщенном сердечнике, сопротивлениями, стоящими в цепи возбуждения транзисторов. Поэтому в последующих выкладках для такого соотношения постоянных времени следует заменить т, на т.

Ускорить процесс переключения можно, зашунтировав один из резисторов делителя напряжения в базовой цепи конденсатором С. (рис. 13.18). Заряд, накопленный в конденсаторе за линейную часть процессов, приводит к форсированному запиранию ранее открытого транзистора, что и ускоряет процесс переключения. Коммутационные потери мощности при этом уменьшаются из-за сокращения, длительности перегрузки транзистора экстремальными токами.

§ 13.6. Самовозбуждающийся инвертор в преобразователе

Рассмотренные в § 13.5 линейные процессы в основном повторяются и при работе инвертора на такую нелинейную нагрузку, как выпрямитель. Однако в коммутационных процессах появляются новые моменты, связанные с инерционностью диодов выпрямителя.

Показатели преобразователя, в котором применены инверторы с насыщающимся трансформатором, получаются удовлетворительными только при относительно низких частотах переключения. Связано это с тем, что коммутационные всплески коллекторных токов растягиваются на время переключения диодов выпрямителя. При коротком периоде колебаний их длительность относительно велика, из-за этого снижается к. п. д. преобразователя, так как становятся большими потери в транзисторах.

Хорошие показатели на повышенной частоте получаются у преобразователя, включающего в себя инвертор с ненасыщающнмся силовым трансформатором. В схему преобразователя рис. 13.19, а включен инвертор с переключающим трансформатором, где к. п. д., несмотря на дополнительные потери мощности в трансформаторе Тр и ограничительном резисторе R получается большим, чем у схемы, содержащей инвертор с насыщающимся силовым трансформатором.

В схему рис. 13.19, а-ж включены диоды Дз и Д4, которые препятствуют появлению значительных положительных запирающих напряжений на базах транзисторов. Включаются они лишь в тех случаях, если напряжения, снимаемые со вторичных обмоток переключающего трансформатора, больше допустимого запирающего напряжения база-эмиттер для транзистора силовой цепи инвертора. Поскольку высокочастотные транзисторы имеют, как правило, малое допустимое напряжение база-эмиттер, то в инверторах, работающих на повышенных частотах, включение защитных диодов встречается в большинстве случаев.