ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2019
Просмотров: 2024
Скачиваний: 7
11
Рисунок 7 - Схемы включения транзисторов в ключевом режиме:
(а) биполярного; (б) БТИЗ
В ключевом режиме все транзисторы в открытом состоянии работают
на вертикальной части выходной ВАХ (малое падение напряжения), а в за-
крытом — на нижней горизонтальной ВАХ (малый ток). Все транзисторные
ключи не допускают приложения обратного напряжения и, поэтому, как пра-
вило, шунтируются обратными диодами (рис. 8 а — в).
Участки обобщенных статических выходных характеристик транзисто-
ров, используемые в ключевом режиме (с учетом шунтирующих обратных
диодов), приведены на рис. 8 г — е. На рис. 8 ж приведены те же ха-
рактеристики для идеального транзисторного ключа.
При расчете вентильных преобразователей на напряжения 100 В и более
можно с достаточной точностью использовать ВАХ по рис. 8 ж. Для расчета
статических потерь в транзисторных ключах можно использовать ха-
рактеристики по рис. 8 г — е и определенные по ним параметры. При таком
расчете не учитываются коммутационные потери, возникающие при пере-
ключениях ключа. Обычно они не превышают 15.25% от статических потерь
и будут рассмотрены далее.
Рисунок 8 – Схемы транзисторных ключей (а, б, в), их выходные
ВАХ
(г,
д, е) и ВАХ идеального транзисторного ключа (ж)
12
В связи с уменьшением потерь в ключевом режиме уменьшаются и теп-
лоотводящие устройства (радиаторы), а следовательно, резко уменьшаются
габариты и масса устройств. Поэтому применение ключевого режима — ос-
новной путь улучшения массогабаритных и энергетических показателей элек-
тронных устройств.
3. Основные статические параметры транзисторов
3.1 Основные параметры биполярных транзисторов
1. По току коллектора:
- максимально допустимый ток коллектора
при заданной темпера-
туре корпуса (достигает 200 А);
- ток обратно смещенного коллекторного перехода (через запертый
транзистор)
2. По напряжению на коллекторе:
- максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
при
токе базы равном нулю (достигает 1000 В);
- напряжение насыщения коллектор-эмиттер
при заданном токе
коллектора (1—2 В и более);
и
не могут достигать одновременно максимальных значе-
ний.
3. По мощности: максимальная мощность рассеяния на коллекторе
при заданной температуре корпуса.
4. По управлению:
- коэффициент передачи (усиления) по току в схеме с общим эмиттером
ß (до сотен, у высоковольтных это единицы);
- максимально допустимое обратное напряжение база-эмиттер
;
- предельная частота усиления в схеме с общим эмиттером
, при ко-
торой коэффициент ß уменьшается в
.
4. Тепловые параметры:
- тепловое сопротивление переход-корпус (при применении охладите-
ля)
;
- тепловое сопротивление переход-окружающая среда (при отсутствии
охладителя)
;
- максимально допустимая температура перехода
.
Здесь
= ∆Т/
; ∆Т — разность температур между окружающей сре-
дой или корпусом и переходом.
3.2 Основные параметры ПТИЗ и БТИЗ
Основные параметры ПТИЗ и БТИЗ практически одинаковы, только
взамен названий электродов сток и исток употребляются термины коллектор
и эмиттер.
1. По току стока:
- максимально допустимый ток стока
при заданной температуре
13
корпуса (достигает 100 А у ПТИЗ и 2000 А у БТИЗ);
- ток стока отсечки (через запертый транзистор)
.
2. По напряжению на стоке:
- максимально допустимое напряжение сток-исток
при токе ба-
зы равном нулю (достигает 900 В у ПТИЗ и 4500 В у БТИЗ);
-
и
не могут достигать одновременно максимальных значе-
ний.
3. По сопротивлению: сопротивление сток-исток в открытом состоянии
при заданном токе стока и напряжении затвор-исток
(от десятков мОм до
единиц Ом).
4. По мощности: максимальная мощность рассеяния на стоке
при
заданной температуре корпуса.
5. По управлению:
- крутизна передаточной характеристики S =(dI
c
/dU
з
)
= const;
- максимально допустимое напряжение затвор-исток
(до 20 В);
- пороговое напряжение затвор-исток
(2 — 5 В).
6. Тепловые параметры:
- тепловое сопротивление переход-корпус (при применении охладите
ля)
;
- тепловое сопротивление переход-окружающая среда (при отсутствии
охладителя)
.
Параметры для БТИЗ практически те же, но вместо параметра сопротив-
ление сток-исток
в открытом состоянии используется напряжение на-
сыщения коллектор-эмиттер
, которое определяется при заданном токе
коллектора и напряжении затвор-эмиттер (1,5 — 3,5 В).
Задание для подготовки к эксперименту
Задание должно быть выполнено и оформлено в протоколе
испытаний до начала проведения эксперимента
1. Подготовить протокол испытаний, включающий в себя название, цель
и содержание работы, принципиальную схему экспериментов, таблицы
экспериментальных и расчетных данных.
2. Выполнить расчеты, прогнозирующие результаты эксперимента
2.1 Рассчитать максимальные и минимальные напряжения на
контрольных точках стенда.
2.2 Определить амплитуду, временные интервалы управляющих
сигналов ключей и изобразить их на эпюрах напряжений.
Принципиальная схем эксперимента приведена па рис. 9.
Практическая часть проведения эксперимента заключается в
контроле напряжений контрольных точек согласно приведенной схеме.
Результаты выполнения задания после обсуждения с преподавате-
лем служат основанием для допуска к проведению эксперимента.
14
Эксперимент
Параметры элементов и режимы цепей в эксперименте следует
выбирать соответствующими прогнозирующему расчету задания для
подготовки к эксперименту.
1. Проверить, выключен ли экспериментальный стенд от сети.
2. Подобрать оборудование, измерительные приборы и их пределы
измерений, собрать схему экспериментальной цепи.
3. Проверить схему в присутствии преподавателя.
4. В присутствии преподавателя произвести необходимые измерения
перед каждым переключением отключать стенд от сети.
5. Для трех различных частот задающего генератора при фиксированном
напряжении управления, снять осциллограммы напряжений контрольных
точек, при отключенном фильтре (кнопка SB 3)
6. Для трех различных частот задающего генератора при фиксированном
напряжении управления, снять осциллограммы напряжений контрольных
точек, при включенном фильтре.
Рисунок 9 - экспериментальная схема.
15
Отчет
Отчет включает в себя:
– титульный лист с названием учебного заведения, кафедры и ла-
боpатоpной работы, Ф.И.О. студента и преподавателя, годом и местом выпол-
нения работы;
– протокол испытаний с заполненными таблицами всех
экспериментальных и расчетных данных, подписанный преподавателем.
Вопросы к защите
1. Область применения электронных ключей и принципы их построения
2. Определение крутизны характеристик. Влияние крутизны на
энергетику ключа
3. Зоны устойчивой работы ключей и способы защиты от аварийных
режимов
4. Изменение эксплуатационных параметров электронных ключей
5. Последовательная и параллельная работа электронных ключей?
6. Классификация электронных ключей?
7. Основные расчетные соотношения электронных ключей?