Главная -> Книги

(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) (17)

Линейная область работы транзистора хороша тем, что позволяет, регулируя сравнительно небольшой ток базы, тем не менее управлять значительным током нагрузки, расположенной в коллекторе транзистора. Максимальный ток коллектора, который можно получить в классической схеме с коллекторной нагрузкой, равен:

max

Максимальному току коллектора соответствует максимальный ток базы i. Дальнейшее увеличение тока базы не приведет к увеличению тока коллектора, поскольку транзистор уже находится в состоянии, пограничном с состоянием насыщения.

Upon

Закрыт Открыт

Upon

/ V/ VD

VD1 VD2

Открыт

Открыт

Ненасыщен Насыщен

Рис. 4.1. Модель биполярного транзистора в ключевом режиме

Что такое состояние насыщения лучше всего пояснять, представив транзистор в виде двух диодов (рис. 4.1). В ненасыщенном состоянии диод VD1 закрыт. В состояние насыщения транзистор можно перевести, «подняв» потенциал базы выше потенциала коллектора с помощью, например, дополнительного источника напряжения С/. В этом случае произойдет отпирание диода VD2 и транзистор перейдет в состояние насыщения. В принципе, пограничное состояние тоже используется в импульсной технике, но оно менее желательно, по-



скольку потери мощности на ключевом элементе больше, а значит, КПД преобразователя ниже возможного предела.

Насыщение транзистора принято оценивать коэффициентом насыщения. Коэффициент насыщения - это отношение максимального тока базы в пограничном режиме к реальному току, подаваемому в базу в насыщенном состоянии. Само собой разумеется, что значение коэффициента всегда больше единицы. Коэффициент насыщения задается разработчиком импульсного источника, исходя из рекомендаций по проектированию. От его величины зависят динамические характеристики схемы, о чем мы скажем ниже.

) Чем сильнее будет насыщен транзистор, тем меньшее напряжение «коллектор-эмиттер» удается получить, тем меньше будут тепловые потери. Однако чрезмерное насыщение чревато большой неприятностью - в таком состоянии база транзистора накапливает большое количество неосновных носителей, которые задерживают выключение транзистора.

Чтобы было удобно анализировать транзистор в области насыщения, заменим его следующей эквивалентной схемой. Имеется идеальный ключ, изображенный на рис. 4.2, на котором падает небольшое напряжение U. Напряжение на насыщенном ключе в эквивалент-f ной схеме определяется следующим образом:

где R„ac - активное сопротивление насыщенного ключа; Екэ - источник ЭДС напряжением 0,1...0,5 В.

В справочных данных принято приводить не параметры элементов эквивалентной схемы, а значение U"" при заданном токе коллектора.

f Еще один режим работы транзистора, относящийся к ключевому, носит название режима отсечки. Перевести транзистор в режим отсечки можно приложением между базой и эмиттером обратного напряжения, тем самым «подпирая» диод VD2. В режиме отсечки транзистор можно также заменить разомкнутым ключом, схема замеще-

i ния которого представлена на рис. 4.3 Транзистор в режиме отсечки



имеет близкое к бесконечному сопротивление R и небольшой ток утечки р-п перехода i,. В справочных данных для режима отсечки приводятся обратный ток базы г,. и обратный ток коллектора i. Обратный ток базы, стекая по базовой цепи управления, может приоткрывать транзистор, поэтому рекомендуется «подтягивать» базу к эмиттеру с помощью сопротивления 7? номиналом несколько сотен Ом, как показано на рис. 4.5.

В ключевом режиме очень важно знать время переключения из состояния отсечки в состояние насыщения и наоборот.

Кнас

-г Екэ

Рис. 4.2. Эквивалентная схема транзистора в режиме насыщения

\ MRotc

Рис. 4.3. Эквивалентная схема транзистора в режиме отсечки

/ VD1

Закрыт VD2 Закрыт

Рис. 4.4. Модель биполярного транзистора в режиме отсечки

/кбо


Рис. 4.5. Способ исключения самопроизвольного открытия



(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)