Управление силовыми транзисторами.

Высокая эффективность транзисторных переключающих устройств может быть достигнута лишь при рациональном выполнении всех функциональных блоков, в том числе и схем управления силовыми (выходными) транзисторами.

Для управления силовым транзистором в его входной цепи необходимо иметь два эквивалентных источника: насыщающий и запирающий. Назначение схем управления сводится к тому, чтобы, изменяя мощность этих источников, осуществлять насыщение и запирание транзистора. Наиболее экономичным является предельный случай изменения мощности источников во входной цепи транзистора, в котором источники поочередно подключаются к эмиттерному переходу транзистора, обеспечивая необходимую величину базового тока

Чтобы переключения силового транзистора происходили с минимальными потерями, схемы управления должны формировать прямоугольные импульсы тока базы. Это требование хорошо выполняют транзисторные релейные и автогенераторные схемы, причем для наибольшей эффективности положительная обратная связь не должна охватывать силовой транзистор.

Изменяя по желаемому закону напряжение во входной цепи релейной схемы управления транзистором, можно осуществлять ее переключение в разные моменты времени. Это позволяет преобразовывать медленно меняющиеся (не импульсные) входные сигналы

в прямоугольные импульсы, необходимые для обеспечения переключений транзистора, обеспечивая желаемый закон регулирования мощности: широтно-импульсный, частотный и т. д. В качестве релейных схем могут применяться триггеры с коллекторной и эмиттерной положительной обратной связью, мультивибраторы и любые другие устройства релейного типа [2,15]. Одна из таких схем, выполненная на базе полупроводникового реле, которое содержит два транзистора разной проводимости, показана на рис. III. 18. Выходной транзистор полупроводникового реле коммутирует цепь источника необходимого для запирания силового транзистора Т. Для синхронной коммутации цепи насыщающего источника введен транзистор

Рис. III. 18. Релейная схема управления силовым транзистором

Для уменьшения мощности, рассеиваемой в элементах схемы управления, величина напряжения дополнительных источников не должна превышать нескольких вольт.

При использовании транзисторно-магнитных автогенераторов для непосредственного осуществления режима переключения транзисторов представляют интерес следующие методы:

1) применение автогенераторов с регулируемой длительностью полупериодов;

2) формирование прямоугольного напряжения регулируемой частоты для управления транзисторами путем изменения напряжения питания автогенератора;

3) формирование прямоугольного переменного напряжения управления транзисторами путем регулирования угла сдвига фаз между напряжениями двух синхронизированных автогенераторов;

4) формирование прямоугольного переменного напряжения управления транзисторами путем сравнения напряжений, питающих два автогенератора, или сравнения частот, синхронизирующих два автогенератора.

Схемы, в которых реализованы первый и второй методы, достаточно просты, но не обеспечивают усиления аналогового входного сигнала.

Для реализации третьего и четвертого методов требуются два автогенератора. Автогенераторные схемы управления силовыми транзисторами сложнее, чем релейные транзисторные, но могут обеспечить более высокий к. п. д., что позволяет применять их в усилителях большой мощности.

Применение интегральных операционных усилителей в настоящее время позволяет достичь максимальной унификации устройств управления выходными транзисторами в широком диапазоне частот модуляции при сохранении высокой точности преобразования управляющего сигнала постоянного тока в импульсы базового тока выходных транзисторов.