Главная  Расчет источников питания 

[0] [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]

в некоторых случаях в справочниках приводятся ниинмальные н максимальные значения /свю» и5. Тогда в юрмулу (10.16) следует подставлять средние значения указанных параметров-

2. Находим среднее эначение входного сопротивления полевого транзистора по формуле

вхзн/з.ут. (10-"7)

где t/gj,, - напряжение между затвором и истоком выбранного транзистора; 1 - ток утечки затвора (ток затвора прн заданном напряжении между затвором н остальными выводами, яамкиутымн между собой).

3. Выбираем сопротивление резисторов R\ и /?4 в цели стока транзисторов 1гз условия получения максимальной амплитуды импульса. Для этого в семействе стоковых характеристик транзистора (рис. 10.8) проводим нагрузочную прямую между точками А п В, одна из которых (Л) лежит на сгибе стоковой характеристики, соответствующей (Уди а вторая (В) - на оси абсцисс прв VoA

Проверяем мощность, рассеиваемую в стоковой цепи открытого транзистора (точка А)

гдеэначение тока стока, а сиИ) ~~ значение напряжения между стоном и истоком, отсчитываемые соответственно по осям ординат и абсцисс для точки А. Необходимо, чтобы Р<Рт,,. (10.19)


Рнс. 10.8. Нагрузочная прямая в семействе стоковых характерл-стик полевого транзистора

где Рз - максимально допустимое напряжение, рассеиваемое выбранным полевым транзистором.

Амплитуды выходных импульсов рассчитываются по формуле

Vcyxcm пнт-зиотс- 00.20) Следовательно, сопротивления резисторов в цепи стока равны

Округляя полученные значения сопротивлений /?i = - R до ближайшего стандартного значения, выбираем конкретный тип резисторов-

4. Вычисляем емкость большего из конденсаторов (С2 на рис. 10.7), Она должна быть такой, чтобы за время он успевал зарядиться. Это условие может быть выполнено, если

(10.22)

С, <(„,/3RC. (10.23)

Рабочее напряжение на выбранном конденсаторе С2 должно превышать напряжение источника питания Е.

5. Определяем сопротивления резисторов = /?, = /?з

«Э = С - и1)/(С> I" + UcmJ/Cn., + Узиотс))- 110-24)

Полученное значение сопротивлений резисторов R в цепях затворов транзисто* ров должно удовлетворять двум условиям; быть значительно меньше входного со-лротиелснич транзистора R. и значительно больше сопротивления открытого р - п*

перехода. Первое условие важно с точки зрения малого влияния входного сопротиа-лення транзистора на период следования импульсов, а второе - для обеспечения на затворе (относительно истока) напряжения открытого транзистора, близкого к нулю. С- учетом этик требований выбираем стандартное значение резисторов Я» = Rs =

6. Находим емкость конденсатора CI по формуле

. C,=t,lR In t(£„- СИ1)/(инт + ЗИотс)]- (0-25)

7. Определяем длительность среза импульса

T,i3/?ci. (10.26)

Необходимо, чтобы

т,, тшах- (10-27)

8. Проверяем выполнение условия самовозбуждения мультивибратора

fmin = ?sKe> 00.28)

где Kin - минимальный коэффициент усиления каскада, собранного на полевом транзисторе, используемом в схеме мультивибратора; S - крутизна стоко-з атвор ной характеристики транзистора; R. - эквивалентное сопротивление нагрузки усилительного каскада на одном из полевых транзисторов

\IR = \lRi+\lRc + \lRs + 00-2>

где R( - внутреннее сопротивление полевого транзистора.

Учитывая неравенства R{ > Rq. R RqK Rj > Rq. можно принять

C- 00-30)

9. Определяем длительности фронта импульсов

ф1=Тф9»3/?сСв, 00.31)

где Со да С,,цCj2h + Си (Cjjg - входная емкость выбранного полевого транзистора; С2и - его проходная емкость; См - емкость монтажа, выбираемая порядка 10... 20 пФ). Чем меньше Тф, и Тфд, тем ближе к прямоугольной будет форма генерируемых импульсов.

10.3. Блокинг-генераторы

Блокннг-генератор представляет собой однокаскадный генератор релаксационных колебаний с сильной положительной обратной связью, осуществляемой с по.чощью импульсного трансформатора. Блокннг-генератор генерирует прямоугольные им-вульсы с малыми длительностями фронта и среза и практически плоской вершиной. Длительность генерируемых импульсов лежит в очень широких пределах - от десятков наносекунд до сотен микросекунд. Характерной особенностыо блокииг-гене-раторов является возможность получения большой скважности импульсов - от нескольких единиц до нескольких сотен.

Принцип работы транзисторного блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, поясняет рис. 10.9.

В цепь коллектора транзистора включена первичная обмотка W импульсного трансформатора (ИТ), вторичная обмотка которого используется для создания положительной обратной связи: при увеличении каплекторного тока Vj напряжение на ба-•даом конце обмотки отрицательно, что приводит к отпиранию транзистора.

Рассмотрение работы схемы начнем с закрытого состояния транзистора VI, которое поддерживается разрядным током конденсатора Cl, протекающим от его правой обкладки через сопротивление резистора ?l, - Ч-к (корпус), базовую обмотку импульсного трансформатора к левой обкладке конденсатора. Наводимая в ба-•овой обмотке импульсного трансформатора ЭДС пои протекании медленно меняющего



г<)ся разрядного тона настолько мала, что его можно пренебречь по сравнению с напряжением на конденсаторе и считать, что в течение разряда конденсатор подключен между базой и эмиттером (плюсом к базе). Это обеспечивает закрытое состояние транзистора типа р -п~ р (интервал О - на рис. 10.9, б). 8 тот момент, когда понижающееся вследствие разряда конденсатора С\ напряжение на базе достигнет нуля (момент /i на рис. 10.9, б), транзистор VI откроется. Появившийся базовый ток вызовет возрастание коллекторного тока, что приводит к наведению в базовой обмотке ИТ ЭДС, приложенной знаком минус к базе, если базовая и коллекторная обмотки сфа-еированы соответствующим образом.

Наведенная в базовой обмотке ЭДС способствует возрастанию тока базы, а следовательно, и тока коллектора и т. д. В результате процесс нарастания токов базы

9-Е,


и i

Ч t

Сшутом

-у-Впшуита

Рис. 10.9. Транзисторный блокинг-

генератор; а - ярииципнальная схема; б - вре-меииые диаграммы

и коллектора и снижения (по абсолютной величине) коллекторного напряжения прв-теиает лавинообразно (интервал ti - на рис. 10.9, б). Этот процесс прекращается в тот момент, когда ток коллектора достигает насыщения (момент l)- Начиная с этого момента наступает этап формирования вершины импульса (промежуток времени h - ta)- Напряжение на коллекторе насыщенного транзистора остается практически постоянным (близким к нулю), а почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторной обмотке, вызывая увеличение тока намагничивания - = Ej/L. В базовой обмотке индуцируется ЭДС, равная ngf (где = W/W - коэффициент трансформации ИТ), под воздействием которой конденсатор CI и моменту (з заряжается до значения U sss п-Е через входное сопротивление насыщенного транзистора. По мере заряда конденсатора ток базы транзистора уменьшается. Это приводит к уменьшению степени насыщения транзистора, и в момент /3 транзистор выходит иэ режима насыщения. Формирование плоской вершины импульса заканчивается.

Далее транзистор вновь переходят в активный режим, при котором уменьшенн* тона базы приводит и уменьшению тока катлектора (интервал /3 - /j, при этом фв

мируется срез импульса. В момент транзистор закрывается (пе()еходит в режим отсечки тока).

Поскольку за короткий промежуток времени (от /3 до/) напряжение на конденсаторе С1 и магнитная энергия в сердечнике ИТ не успевают существенно измениться, то с переходом транзистора в режим отсечки напряжение на его коллекторе резко возрастает из-за появления ЭДС самоиндукции в коллекторной обмотке. Для уменьшения этого выброса и устранения возможного колебательного процесса в ИТ, обладающего некоторой паразитной емкостью Се, в схему вводят демпфирующую цепочку, состоящую из резистора /?2 и диода V2, которая шунтирует коллекторную обмотку. В течение формирования импульса диод V2 закрыт, и шунтирующая цепь ие оказывает влияния на работу схемы.

После окончания переходного процесса транзистор остается запертым положительным напрнженнем на базе {Ue=s Uq). В дальнейшем (на интервале t - t происходит уже рассмотренный ранее разряд конденсатора С1 и лавинообразный бло-кииг-процесс повторяется. Выходное импульсное напряжение снимается с нагру-еочной обмотки ИТ и поступает на сопротивление нагрузки /?„. Регулировка длительности генерируемых импульсов может осуществляться с помощью добавочного переменного резистора Лдв в цепи заряда конденсатора С1 (рис. 10.9, а).

При расчете блокинг-геиератора обычно бывают заданы: длительность импульсов /я (или диапазон изменения тахв min)! амплитуда импульсов период повторения импульсов Т, максимальная длительность фронта Тф сопротивление нагрузки пределы изменения температуры окружающей среды кр min - окр так-В результате расчета необходимо определить параметры схемы и выбрать (или рассчитать) импульсный трансформатор.

1. Определяем напряжение источника питания Е. Это напряжение зависит от амплитуды напряжения на коллекторной обмотке Уц; с учетом остаточного падения напряжения на насыщенном транзисторе

£к=(1.05 ... 1,2) (10.32)

где = fJ/n (Urn- заданная амплитуда выходных импульсов, а п, -коэффициент трансформации напряжения из коллекторной обмотки в нагрузочную % = = WjW).

Коэффициент трансформации обычно выбирается в пределах 0,1 < 5. Ориентировочно его величина при заданных и Ra может быть определена из выражения

""<кша./(2 ... 3)/«. (Ю.ЗЗ)

где /н = UlRt, - ток в нагрузочном сопротивлении Яя- Если нагрузочное сопротивление подключается к коллектору траЕ13истора через разделительный конденсатор, то принимают Ла = I.

2. Выбираем тнп транзистора. Считая выходные импульсы блокинг-геиератора прямоугольными (Тф < 1ц), можно оценить частотные свойства транзистора фор-мул<ж

где jg - предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора.

Напряжение U транзистора должно удовлетворять условию

fKBmaxX.S ... 1,75) £к. (10.35>

й «апряжекие Uj „,3 определяется из выражения

КЭшах>*1к- 00.36»

(кoэффиuJieнт ui = (1,2...1,7) учитывает послеимпульсный выброс напряжения ил коллекторе. ЕслИ в схеме применена шунтирующая цепочка /?,У», то коэффн-даент fei= (1,05... 1,1)).



Максимальный коллекторный той транзистора рассчитывается по формуле

к»,а,р,с,= (3 • 5)(;К.. , (10.37)

Необходимо, чтобы максимально допустимый импульсный ток коллектора выбранного транзистора превышал это эначение

3. Задаемся коэффициентом трансформации базовой обиотки ИТ таким образом, чтобы напряжение между базой и эмиттером выбранного транзистора было ие более максимально допустимой величины f/gg Обычно принимают f=s 6,5...0,7.

Таблица fO.l. Основные данные малогабаритных импульсных трансформаторов (МИТ)

0,02

0,05

Индуктивность лср-вичноП об UOTKH, мГн

0,012

0,03

0,12

0,75

Частота повторе.

ее ii

вость им. пульса,

100 100 100 100 100 30

VIII

2 5 10 20 60 100

Индуктивность первичной обмоткн, уГн

1,5 3,5 1,0 15 35 37

Частота повторения импульсов, кГц

3 2 0,6 0,3

»эф&.ГГ,;р.,,сЙ"р£;Г " Р»-Ф«Р"зторы нор», „„.,а«,тс,

2. Во вс« рвда, ,г.»сфор..торо. «акснма.ьно д„„ус-™.„в зфф.»™.,», ™, ра,., 50 «А.

трзпсфо°рмато™™ ""тнвноеть первнинои (коллекторной) обмотки импульсного

(10.39)

/. .ь1Г™™Ун".Гп7=\рЖ

5. Находим емкость конденсатора С1 из условия

= й,С,1п(-Ьл5),

(10,-10)

Ге™рГсГ Гсре"«и.:;Га,Г ём\ЛТ.ГраеГ

6. Рассчитываем сопротивление добавочного резистора, который надо уста, "шротивлеГе "Р«==Р««-ьно определяем максимальное входное

(10.41)

;ёпГЖГьГз=

добтал- вхтэх -1и,.„ас. (I0,«J

где Л,,,цдд - входное сопротивление транзистора в режиме насыщения (определяется по формуле А,,,, = (>ВЭнас"Б»ас- "РИЧем U

бнао внас могут быть найдены но характеристикам выбранного транзистора).

Сопротивление реэнстора RJ выбирается на (10...20)% менее /?д з,.-Для регулировки длительности импульса резистор R берут переменным. Обычно диапазон перекрытия /а тая» min превышает 5...6.

7. Определяем длительность фронта импульса

Тфда2,ЗпБ (1/2л/й2,А21з) (I +Л,ь/<) -f А„зСк)], (10.43)

где ftij = uj"e входное сопротивление транзистора, приведенное к коллектор ной цепи; R = Rjn - нагрузочное сопротивление блокинг-генератора, приведенное к коллекторной цепи; Лц - входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ; С„ - емкость коллеиторного перехода транзистора. Полученное значение Тф должно быть меньше заданного

Ф<Чш.- (10.")

8. Рассчитываем температурную нестабильность периода повторения импульсов Т в заданном диапазоне температур /р п1п---окр max формуле

о, = ДГ/Т, = (Л - Т,уТ„ (10.45)

едссь Tf-период повторения импульсов при температуре окружающей среды окр min- 7*8 - период повторения шпульсов при температуре окружающей среды /qp ijjg.Значения Т и Т рассчитываются по формулам

Т, = R,C, In 114- £нЯс/(Як 4- /rbo«i)1; (10.46)

n= /?,С, In iH- ЕппЕ Ч- /кБог)]. (10.47)

/(Б0 - Рзтный ТОК коллектора транзистора при температуре оир min (обычно 20 °С); /цбо - обратный ток коллектора транзистора при повышенной температуре (о„рп,з.

Значение gQ может быть принято равным справочному значению этого тока. Тогда, учитывая, что обратный ток коллектора возрастает примерно в 2 раза при повышении температуры на каждые 10 °С, можно найтн /]jjq по формуле

I" ~. / . оочр max-окр min)/** /щ ao\

9. Выбираем сопротивление реэнстора R2 и диод V2 демпфирующей цепочки (рис. 10.9, о). При этом учитывается, что выброс напряжения Д-кэл коллекторной цепи транзистора должен удовлетворшть условию

ДКЭ«, = кб шах/(1 + "б) - к- (10.49)

а слад тока намагничивания имеет апериодический характер, т. е.

где = £кв .к. Таким образом,

2 = иэЛП! - ДгКЭ. (10-50

где /?д = RJnl.

Диод V2 должен пропускать прямой ток не меньше и иметь максимально д> пустимое обратное напряжение

f06p max >"»./«.- (1»-62)

На основании полученных данных выбираем стандартное значение резистора R2 и йоикретный тип демпфирующего диода.



[0] [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]

0.0012