Главная  Линейные элементы 

[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] [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] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

/?к -сотни ом или единицы килоом, -единицы или десятки килоом). Высокий уровень £ на выходе управляющего ключа Ti будет тогда, когда Ti заперт, т. е. = Ек - ImRk, а./?г /?i<, так как сопротивление /?выхз« Ы где Гк - сопротивление коллектор - эмиттер закрытого транзистора много больше Rk-

С учетом последних замечаний условия запирания (2.71) и насыщения (2.72) транзистора Т при управлении транзисторным ключом Tl принимают вид:

(2.73) (2.74)

R6 + R г1пор.

rl ~ /кок - I "бн

16 ~--й-г-н-

Rk + R

Еб + I "бн I R6

Заметим, что если транзисторный ключ в закрытом состоянии работает не в режиме отсечки, а в активном режиме при малом коллекторном токе, то последние неравенства должны удовлетворяться, если вместо /ко писать /бз [например, /бз = (0,05-f-0,1)/би], а под f/nop понимать условный уровень запирания транзистора.

Эскизный расчет

Выбор параметров схемы транзисторного ключа с резистивной связью (рис. 2.32г), удовлетворяющих условиям работоспособности (2.73), (2.74) и другим дополнительным требованиям, произведем при упрощающих предположениях: Ыки = О, Ыбн = О, f/nop = О, IkoRk<Ek. Тогда неравенства (2.73) и (2.74) записываются в форме:

EeR - IkoR6R

R6 + R £к Еб

Rk + R

Из ур-ния (2.75) следует

>0,

Ек

R6 Р/?,<

а из (2.76)

R6>

/баДко» R + R,,

(Р- 1)/P-WP/?k Ек

R<Rk

Еб Rk Ек R6

(2.75) (2.76)

(2.77) (2.78а)

(2.786)

Напомним, что условия (2.75) - (2.78) должны выполняться

в худшем случае при /ко = /ко макс и Р = Рмин-

Выбор параметров ключа может быть произведен в следующем порядке.

1. Транзистор выбирают по критериям быстродействия и надежности. Если заданы допустимая длительность фронта <ф доп (включения, выключения), то, предполагая, что управление производится сильным сигналом, приходим к за-



ключению, что у выбранного транзистора Za=l2nfa должно быть того же по рядка, что и <ф доп.

У выбранного транзистора допустимые напряжения на переходах, в частности Uk доп, должны быть Не меньше максимальных реальных напряжений на этих переходах. Так напряжение на коллекторе запертого транзистора равно почти Ек и, следовательно,

Естественно, что реальные мощности рассеивания на электродах транзистора не должны Превышать допустимых.

2. Ек выбирают по заданной амплитуде выходных перепадов напряжения Um- С учетом ф-лы (2.46) Er = (1,1 - 1,2) l/m, причем £„ удовлетворяет условию (2.79).

3. /кп и /?и выбирают, исходя из следующих соображений. Выбор большого значения /„„ приводит к малому значению R.

что способствует температурной стабилизации выходных перепадов напряжения (так как 1„oRk <S Ек) и уменьшению влияния барьерной емкости С, и емкости нагрузки на быстродействие ключа. Вместе с тем чрезмерное увеличение /ки приводит к уменьшению р (см. рис. 2.19а). Поэтому целесообразно выбирать /кн в области максимальных-значений р: /ни = «крр „ас,а затем определить

Rk по ф-ле (2.80). При этом /кн не должен превосходить допустимый коллектор-, ный ток транзистора, а мощность, рассеиваемая в транзисторе, не должна пре-

вышать допустимую величину. » 4. Для надежного запирания транзистора напряжение смещения Ее выби-X рают не меньше 1 Н- 2 В. Выбор больших значений Ее нецелесообразен с точки

зрения быстродействия: при больших Ее транзистор в режиме отсечки заперт

большим обратным напряжением, что приводит к увеличению задержки вклю-

, чения t% обусловленной перезарядом барьерных емкостей. .Обычно выбирают

£б = 1 6 В, причем £6 < Ек, часто принимают Ев » 0,2 Ек. f 5. .Rs и R выбирают согласно условиям (2.77) и (2.78).

6. Ускоряюшую емкость С выбирают, исходя из следующих соображений.. Будем считать, что при запирании транзистора Ti напряжение e(t) на его коллекторе линейно возрастает по величине примерно от нуля до Ек за время ф. Предположим также, что с изменением напряжения на базе Т во время действия фронта можно не считаться, так что рост e{t) полностью определяет рост на-

du Е

пряжения на конденсаторе С, т. е. ~jf ~f- Ток через С во время действия фронта будет постоянен:

du Е

Потребуем, чтобы /с = /бф~~б рис. 2.25е), где /g - насыщающий ток

i, базы в стационарном режиме, / - ток базы, обеспечиваюший включение транзистора за время " определяемый ф-лой (2.64), если в ней заменить /g на /дф. Тогда следует выбрать емкость

Аналогично можно определить требуемую ускоряюшую емкость для выключения ключа за заданное время /3 = + ф "Р** ° результат будет отличаться от ф-лы (2.81), то следует выбрать большее из значений С.



Расчет ключа на наихудший случай

пор макс

(2.82)

Вернемся к неравенствам (2.73) и (2.74) и потребуем, чтобы ОНИ удов-пстворялись в наихудшем случае, т. е. при наиболее неблагоприятном разбросе параметров и в наиболее тяжелом температурном режиме. Нетрудно видеть, что при этом

- I к н макс I .б уакс мин-мин /ко максб максмип

мин -f- б макс

Ек мни - /;<0 макс-к макс - I "би макс I Еб макс + I "бн макс I Ек пин

макс + Лмакс б мин Рмин.?к макс

(2.83)

В ф-лах (2.82) и (2.83) содержится (после выбора транзистора) пять неизвестных - i?6. R, £к, Е, /?к, из которых некоторые

Граница области запирании


6 «ом ~

Гронии.0 области насыщения

Транзистор не насыщен

Рис. 2.33


Граница области насыщения

Граница области запирания

-следует выбрать. Например, выберем, как и раньше, номинальные .значения и допуски величин Еб, Ек, Rk и разрешим неравенства (2.82) ы (2.83) относительно Re:

„ Еб мин tnop макс

А6 макс

Re мин

I "кн макс I Ч" пор макс • ко макс Н п

Амин

Еб макс + I «бн маке I

Е-к мнп /ко макск макс - i "би макс I

(2.84)

(2.85)

к макс + Лмакс Рмин-к мин

Уравнения (2.84) и (2.85) при сохранении только знаков ра-"венства определяют границы рабочей области на плоскости {Рб,Р)- Давая R различные значения, получаем соответствующие

значения для /?бмакс и Рбшш, кривые /?б макс =/(/?) и /?бмин =

= fiiR) показаны на рис. 2.33 [очевидно, что для их построения .нет необходимости учитывать допуски на R в правых частях неравенства (2.84) и (2.85)]. Координаты [Рб, R) точек области, ограниченной кривыми Rq макс = /(/?), Рб мин = fl (R), удовлетворяют условиям (2.84) и (2.85).



[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] [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] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0012