Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 29

Из-за несимметрии коллекторный ток одного из транзисторов (например,  в схеме на рис. 6.3,а) будет несколько больше, чем в другом (). Разность этих токов создает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток, при этом на всех обмотках наводится э. д. с. Базовые обмотки  и  подключены таким образом, что одна из них способствует увеличению коллекторного тока в транзисторе , а вторая – закрыванию . В результате переходного процесса переходит в режим насыщения, а - в режим отсечки.

В этом случае  где  - базовый ток, обеспечивающий насыщение транзистора.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 6.3

Ряд параметров биполярных транзисторов, в том числе и коэффициент передачи тока , имеет большой технологический разброс, а также зависит от температуры окружающей среды и режима работы транзистора. Для того, что бы обеспечить режим насыщения транзисторов в самых тяжелых условиях работы инвертора (при минимально возможных значениях  для выбранного типа транзисторов), базовый ток транзисторов выбирают из условия

, где  - коэффициент насыщения транзистора (обычно задают ).

Идеализированные временные диаграммы токов транзистора, коллекторного напряжения и магнитного потока в сердечнике выходного трансформатора приведены на рис. 6.4.

В течении каждого рабочего полупериода магнитный поток Ф в сердечнике трансформатора изменяется до тех пор, пока не достигнет потока насыщения  (или ). В этом случае сопротивление коллекторной цепи резко уменьшается, а коллекторный ток транзистора  возрастает до , при котором перестает выполняться условие насыщения транзистора

, где  - максимально возможное значение коэффициента передачи тока для выбранного типа транзистора в заданном режиме работы и условиях эксплуатации.

Поскольку у транзистора  (обычно 3 – 8), то ток  оказывается намного больше, чем . Выбор транзисторов для инвертора следует производить, исходя из условия  (т. е. в режиме насыщения транзисторы плохо используются по току).

В момент выхода транзистора  из насыщения изменение магнитного потока прекращается и э. д. с. всех обмоток становится равной нулю, что тотчас приводит к уменьшению коллекторного тока открытого транзистора. При изменении полярности э. д. с. на обмотках трансформатора напряжение обмотки  будет уже способствовать дальнейшему уменьшению коллекторного тока транзистора , т. е. его закрыванию, а напряжение обмотки  - открыванию транзистора . Далее описанный выше процесс переключения повторяется.

Рис. 6.4.

Задаваясь значениями частоты переключения инвертора (Гц), индукции насыщения трансформатора (Т) и сечения его сердечника  (см2), можно определить числа витков коллекторных обмоток  и :

.

Сопротивление базовых резисторов ,  определяется из выражения

.

Напряжение  на каждой из базовых обмоток инверторов должно быть выбрано так, чтобы выполнять условия

;  .

Необходимо также учитывать, что слишком большое напряжение  приводит к росту потерь мощности в базовых цепях транзисторов.

По выбранному напряжению  и заданному напряжению на нагрузке  определяется число витков обмоток ,  и  трансформатора :

;  .

В режиме насыщения коллекторный ток  транзисторов определяется выходной мощностью , напряжением питания  и к. п. д. трансформатора :

.

Схема инвертора на рис. 6.3,б отличается от рассмотренной выше схемы одним общим базовым резистором , через который в течение каждого из полупериодов протекает базовый ток одного из транзисторов  или . Наряду с уменьшением числа элементов в схеме здесь наблюдается несколько меньшая длительность фронтов переключения, так как в базовом токе открывающегося транзистора можно видеть значительный всплеск тока до значения  (рис. 6.4, пунктир), способствующий более быстрому переключению транзистора и обусловленный проявлением инерционных свойств у биполярных транзисторов.