Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 17

Значение f_h21 определяется частотой, при которой коэффициент передачи тока h_21Э биполярного транзистора уменьшается на 3 дБ (т. е. в  раз) по сравнению с низкочастотным значением (смотри рисунок 1.16). Граничная частота f_гр соответствует той частоте, при которой модуль коэффициента передачи тока | h_21Э | стремится к единице (смотри рисунок 1.16). Мощные транзисторы, допускающие большие значения рабочих токов коллектора, имеют соответственно большие площади p-n переходов. Это создаёт определённые трудности при получении у транзисторов малой толщины базового слоя, особенно сплавным методом. Поэтому у современных мощных сплавных транзисторов (П210А, П214-П217 и др.) предельная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОБ не превышает 100-200 кГц. У дрейфовых транзисторов толщина базового слоя может быть  получена в 5-10 раз меньше, чем у сплавных, благодаря чему предельная частота увеличивается в десятки раз, а коэффициент передачи тока h_21Э достигает 100-200.

Рисунок 1.16, Коэффициент передачи тока

Тонкая база дрейфовых транзисторов приводит, однако, к малому максимально допустимому обратному напряжению на переходе эмиттер – база U_ЭБмакс, составляющему 1-2 В. При подаче на этот переход запирающего смещения он легко проливается. В данном случае рекомендуется во внешнюю базовую цепь транзистора включать достаточно большое сопротивление. Тем самым ограничивается ток пробоя перехода, пробой становится обратимым явлением (как в кремниевом стабилитроне) и не будет представлять никакой опасности. По коллекторной цепи транзистор останется запертым. Низковольтный переход эмиттер – база также защищают от пробоя в запертом транзисторе подключением параллельно этому переходу маломощного импульсного диода в проводящем направлении. Этот способ хотя и прост, но приводит к дополнительным потерям мощности и снижению К.П.Д. схемы.

В связи с переходом стабилизированных источников вторичного электропитания на повышение частоты преобразования энергии существенное значение приобретает частотная зависимость параметров не только полупроводниковых приборов, но и других электрорадиоэлементов схемы, в первую очередь крупногабаритных (электролитических конденсаторов, дросселей фильтров, трансформаторов).

Эквивалентную схему электролитического конденсатора можно представить в виде последовательного соединения ёмкости конденсатора С, активного сопротивления потерь R_п и индуктивности выводов L_п (смотри рисунок 1.17, а). На рисунке 1.17,б представлен график изменения реактивного сопротивления конденсатора с увеличением частоты переменной составляющей напряжения Z_c=j(f). Из этого рисунка видно, что до некоторой частоты f₁ конденсатор ведёт себя как ёмкость; в диапазоне частот от f₁ до f₂ преобладающим становится активное сопротивление потерь, а при дальнейшем росте частоты из-за влияния паразитной индуктивности выводов конденсатор теряем свои свойства. Для алюминиевых электролитических конденсаторов частота f₁ составляет несколько килогерц, а частота f₂ – несколько десятков килогерц.

Рисунок 1.17, Эквивалентная схема электролитического конденсатора

На рисунке 1.18 приведены типичные зависимости емкостей конденсаторов от частоты переменной составляющей приложенного напряжения для керамических и металлоплёночных (кривая 1), оксидно-полупроводниковых (кривая 2) и танталовых (кривая 3) конденсаторов.

Рисунок 1.18, Зависимости емкостей конденсаторов от частоты переменной составляющей приложенного напряжения

При увеличении частоты одновременно с уменьшением ёмкости конденсатора резко снижается допустимая переменная составляющая напряжения. Так, например, у алюминиевых электролитических конденсаторов типа К50-16 на частотах от 50 Гц до 20 кГц амплитуда напряжения переменной составляющей определяется по формуле