Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Аналоговая схемотехника», страница 6

При выключении транзистора ток коллектора начнет спадать, а ско­рость нарастания напряжения U_КЕ будет ограничена скоростью заряда кон­денсатора C_К. В связи с этим ток коллектора спадет быстрее, чем нарастет напряжение U_КЕ. Мощность потерь при включении и выклю­чении в такой схеме значительно ниже, чем в схеме без L_К, C_К, VD2 и R_K. Временные диаграммы токов и напряжений в схеме показа­ны на рис. 2.7, б.

Следует обратить внимание на ряд особенностей. Энергия, запа­сенная в индуктивности L_К, в процессе выключения переходит в конденсатор C_К, а энергия, запасенная в емкости C_К, рассеивается на резисторе R_K за время включенного состояния транзистора. При этом за счет дополнительной энергии, поступившей в C_К, на коллекторе тран­зистора наблюдается перенапряжение ΔU_КЕ, величину которого можно определить из условия равенства энергий:

                                  (2.15)

откуда:

                                     (2.16)

2.2 Проверьте свою готовность к лабораторной работе, ответив на вопросы:

а) какие схемы ключей исследуются в лабораторной работе?

б) каким образом в лабораторной работе  измеряются ток коллектора и напряжение  коллектор-эмиттер транзистора?

в) чем отличается насыщенный транзисторный ключ от ненасыщенного?

г) как определить мощность,   рассеиваемую на коллекторе транзистора?

д) как измерить длительность фронта, среза импульса, интервала рассеивания?

е) за  счет чего обеспечивается снижение мощности потерь в транзисторе в схеме ключа с формирователем траектории?

Рисунок 2.8 Схема лабораторной работы АС – 2.

2.3 Используя параметры  схемы рис. 2.8, рассчитайте:

а) для насыщенного ключа:

        - длительность фронта импульса коллекторного тока t_ф;

        - длительность среза импульса коллекторного тока t_с;

        -  длительность интервала рассасывания t_розс;

        - постоянную времени τ_н.;

б) для ненасыщенного ключа:

        - длительность фронта импульса коллекторного тока t_ф;

        - длительность среза импульса коллекторного тока t_с;

        - постоянную времени τ_β;

в) для схемы насыщенного ключа с цепочкой формирователя траектории:

        - длительность фронта импульса коллекторного тока t_ф;

        - длительность среза импульса коллекторного тока t_с;

        - длительность интервала рассасывания  t_розс;

г) для насыщенного и ненасыщенного ключа, а также ненасыщенного ключа с формирователем – пиковую мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора Рк_мах.

2.3 Подготовьте бланк отчета. Внесите в таблицу 2.1 результаты расчетов, выполненных в п. 2.3.

Таблица 2.1

Параметр		Тип ключа
		насыщенный		ненасыщенный		с формирователем
		Кз	Кз	Кз	Кз	Кз	Кз
		Кн	0	Кн	0	Кн	0
tф, мкс	расч.
	эксп.
tG, мкс	расч.
	эксп.
tрозс, мкс	расч.
	эксп.
τb,мкс	расч.
	эксп.
τн, мкс	расч.
	эксп.
Рк max, мВт	расч.
	эксп.

2.4 Заготовьте  масштабную бумагу с осями координат для осциллограмм.

3 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ СХЕМЫ

3.1 Исследуемая схема

Исследуемая схема изображена на рис. 2.8. Переход с одной схемы на другую осуществляется переключателем S4 ( 1 – насыщенный ключ, 2 – ненасыщенный, 3 – с формирователем траектории).

В данной лабораторной работе исследуются переходные процессы, протекающие в схемах транзисторных ключей. Из-за малой мощности источника питания лабораторного стенда нет возможности создать активно-индуктивную нагрузку с достаточно большой постоянной времени, поэтому в лабораторной работе используется модель RL – нагрузки, которая состоит из резистора R3, диода VD5 и дополнительного источника напряжения – 10 В (источник g1 лабораторного стенда). При этом минимальный ток нагрузки:

                                        (2.17)

(соответствует закрытому состоянию ключа), максимальный ток нагрузки:

                                      (2.18)

(соответствует открытому состоянию ключа), средний ток нагрузки:

                           (2.19)

Сигнал от внешнего генератора поступает на вход схемы через разделительный  конденсатор С1 и резистор R2. Цепочка, состоящая из резистора РR1 и диода VD1, позволяет задавать на вход ключа однополярное и двухполярное управляющее напряжение. Это позволяет изменять коэффициент запирания.         

Для повышения напряжения коллектор-эмиттер ненасыщенного ключа служат диоды  VD3, VD4. Цепь отрицательной нелинейной обратной связи организуется через диод VD5. Резистор R4 предназначен для измерения тока эмиттера транзистора.                                                                   

Параметры исследуемой схемы:

R1 = 15кОм; R2 = 3.9кОм; R3 = 2.5кОм; R4 = 16 Ом;

R5 = 10кОм; R6 = 10кОм; R7 = 20 Ом;

С1 = 0.1мкФ; С2 = 0.47 мкФ; L_k = 1.5мГн; L_н. = 2.5 мГн;

VD1 – VD6 – Д220Б (U₀ = 0.7 B; t_выкл. = 0.5 мкс);

 VT – КТ315А (Uбэ_нас = 0.65 В; fгр = 250 кГц; h_21э = 30).

 3.2 Контрольные точки

Измерение токов и напряжений производите с помощью осциллографа относительно общего провода схемы (клемма Х21). Для всех исследуемых схем  снимаются осциллограммы:

 а) напряжения управления Uкер (клемма Х12);

 б) напряжения Uб (клемма Х13);

 в) напряжения Uэ ( клемма Х18);

 г) напряжения на коллекторе Uк (клемма Х17);