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) (28)

В начале разберем самый простой случай-работа полевого транзистора на активную нагрузку. Схема такой нагрузки изображена на рис. 5.19, а характер коммутационных процессов - на рис. 5.20. Как мы ранее уже установили, t w f,. Поцесс коммутации транзистора носит сложный характер (линия «1» на рис. 5.21). Для расчетов мы приближенно будем считать, что процесс коммутации транзистора происходит по линии «2» (рис. 5.21). Ничего страшного в этом упрощении нет-мы просто немного завысим расчетные потери переключения по сравнению с реальными.

O+Un 1с

Рис. 5.19. Активная нагрузка транзистора

UcM. ic

UcH(t) yc(t)

tenn

Лвык

Рис. 5.20. Характер коммутационных процессов при работе транзистора на активную нагрузку

> реально(1)

-к расчету (2)

Ьык <->

Рис. 5.21. К расчету потерь переключения при работе на активную нагрузку

Потери переключения определяются как произведение энергии переключения на рабочую частоту переключения:

Рпер " E„epf.

Энергия переключения (с .учетом того, что она выделяется как при открытии, так и при закрытии транзистора):



Итак:

пер

R J

- о

v вкл J

вкл /

Мощность, выделяющаяся при коммутации активной нагрузки:

р П вКЛ у

Случай активной нагрузки мы будем использовать практически крайне редко. Однако он интересен нам как позволяющий сделать некоторые допущения, которые мы используем в расчетах схем с индуктивными и трансформаторными нагрузками.

Теперь вычислим потери в однотактных схемах с индуктивным элементом и фиксирующим диодом. Схема изображена на рис. 5.22, а характер коммутационных процессов - на рис. 5.23.


Li>L2

Рис. 5.22. Индуктивная нагрузка транзистора MOSFET

и™. 1С

1 L

\ / / /bi-

Рис. 5.23. К расчету потерь переключения при работе на индуктивную нагрузку с фиксирующим диодом

При открытии транзистора VT происходит заряд дросселя L по закону:

Конечное время открытия транзистора п определяет потери па нем.



Внимание! Когда ток достигает значения i, транзистор начинает закрываться. Достаточно резко меняется сопротивление зарядной цепи, что ведет к возникновению на индуктивности L ЭДС самоиндукции, - индуктивность стремится сохранить величину тока. Если бы в схеме отсутствовал фиксирующий диод VD, на стоке транзистора образовался бы выброс напряжения (поддержать в цепи тот же ток возможно только увеличением напряжения). Это свойство индуктивного элемента используется в импульсных бустерных схемах преобразователей, но сейчас оно нам мешает.

Итак, ток самоиндукции дросселя L замыкается через диод VD, открывает его. Как известно, открытый диод можно условно заменить источником напряжения величиной 1-2 В, как показано на рис. 5.24. Теперь мы видим, что напряжение на стоке транзистора не может подняться более, чем величина прямого падения напряжения на фиксирующем диоде. Что происходит далее? Сопротивление открытого диода мало, но транзистор еще полностью не закрылся. Поэтому ток ij стремится увеличиться. Диод закрывается, ток подзаряжает индуктивность. Происходит это на очень коротком отрезке времени, после чего, поскольку сопротивление транзистора нарастает, диод опять закрывается.

Своеобразная обратная связь не дает току резко вырасти, но и падение тока происходит с небольшим «дрожанием», что отражено на рис. 5.25. В этом случае мы обязаны разделить общие потери на потери при включении и потери при выключении.

UVD=1B

Рис. 5.24. Схема, поясняющая работу фиксирующего диода


Рис. 5.25. «Дрожание» тока стока при закрытии транзистора



(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)