Импульсные преобразователи

В качестве примера рассмотрим часть полупроводниковой ИМС, содержащую транзистор, два диода и резистор, как показано на 1.1. Транзистор интегральной микросхемы является четырехслойным и содержит три p-n-перехода. Эквивалентная схема такой структуры включает в себя два транзистора, один из которых является рабочим, а другой — паразитным. В некоторых случаях паразитный транзистор улучшает импульсные параметры рабочего транзистора, уменьшая накопленный заряд, в других, например в схемах с непосредственными связями, ухудшает их, вызывая увеличение сдвига входных характеристик при насыщении. Эти ограничения весьма существенны и в ряде случаев значительно уменьшают возможности реализации схем в виде интегральных.

Обычно в задачу расчета топологической схемы входит также конструктивный расчет пассивных элементов (резисторов, конденсаторов). Следует отметить, что в отличие от устройств на дискретных компонентах электрические параметры ИМС в гораздо большей степени зависят от топологического решения. Поэтому после получения приемлемой топологической схемы расчет электрической схемы должен быть проведен повторно. При этом на статические параметры ИМС в наибольшей степени влияют корреляционные связи между параметрами активных и пассивных элементов, а на импульсные параметры — значения паразитных емкостей. Поэтому на этапе расчета топологических схем необходимо определять корреляционные зависимости между параметрами элементов ИМС и значениями паразитных емкостей.

Импульсные параметры транзистора. Определяются при работе транзистора в режиме ключа. Для этого режима характерны закрытое и открытое состояния транзистора. Закрытому состоянию соответствует активный режим при малых токах коллектора и базы. При этом вводится условная величина—пороговый ток коллектора /к„ = 0,01 ч-0,03 /к (/к— рабочий ток открытого транзистора).

При проектировании формирователя требуется выбрать тип ключа, схемы управления ключом, ограничителя и рассчитать параметры так, чтобы обеспечить правильное функционирование формирователя в соответствии с заданием. При такой постановке задачи проектирования формирователя ее решение неоднозначно. Следует отметить также, что не все данные, необходимые для расчетов, бывают известны с необходимой точностью; расчетные модели, связывающие параметры схемы управления ключом с характеристиками формирователя, носят приближенный характер; импульсные параметры полупроводниковых приборов и магнитных сердечников имеют существенный разб В связи с этим проектирование обычно носит итерационный характер и включает в себя экспериментальные исследования и проведение испытаний партии раз-

13. Какие статические и импульсные параметры МДП-транзистора (см. 4.1) и как изменяется, если уменьшать: а) длину канала,

Импульсные параметры. Для характеристики работы транзистора в режиме переключения используются величины временных интервалов, показанных на 12-19,' а.

Для характеристики импульсного напряжения на выходе прибора используют импульсные параметры в виде интервалов времени, определяющих процессы нарастания и спада импульса на выходе транзистора: время задержки включения гзд. внл; время нарастания ?нр; время задержки выключения /Зд. выкл и время спада tcn. Эти параметры аналогичны соответствующим для биполярных транзисторов (см. § 12-7). Но здесь вместо параметра tsac введен параметр t3K Выкл- Это и понятно, так как процессы рассасывания неосновных носителей в базе, характерные для биполярных транзисторов, в полевых транзисторах отсутствуют! Перечисленные временные параметры определяются так же, как и для биполярного транзистора, по уровням 0,1 и 0,9 от амплитудного значения выходного импульса.

Различают параметры импульсных диодов, сборок и матриц: статические, параметры предельно допустимых эксплуатационных режимов и импульсные параметры.

В транзисторах с индуцированным каналом необходимо обеспечить перекрытие между краями затвора и краями истока, стока; длина области перекрытия на 5.1 обозначена 6L. В противном случае на участке слоя 6, не закрытом затвором, не будет индуцирован канал. Величина 8L должна быть минимально возможной, поскольку в областях перекрытия возникают паразитные емкости затвор — исток и затвор — сток, которые ухудшают частотные и импульсные параметры прибора (см. § 5.5). В транзисторах со встроенным каналом обеспечивать перекрытие 6L не обя-

Быстродействие ФЭУ оценивается по форме импульса на его выходе при освещении всей поверхности фотокатода световым импульсом с длительностью 3-10~9 с. На основе анализа формы выходного импульса определяют следующие импульсные параметры; т,(, — длительность фронта анодного импульса тока, которая измеряется между уровнями 0,1 и 0,9 амплитудного значения импульса /Дш; т0,5, TO,I —

Импульсные параметры. Для характеристики работы транзистора в режиме переключения используются величины временных интервалов, показанных на 12-19,' а.

2) импульсные преобразователи постоянного напряжения. Преобразователи постоянного напряжения с самовозбуждением

ровней проводимости. При частоте выпрямленного напряжения больше допустимого значения, указанного в паспорте, эти диоды вообще перестают выпрямлять. Все это приводит либо к уменьшению среднего значения выпрямленного напряжения и, следовательно, к снижению к. п. д. выпрямителя, ли-бо к потере работоспособности конвертора. Импульсные преобразователи постоянно-го напряжения (ИППН) регулируют выход- "H.GP ное напряжение путем изменения парамет-

ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

В современных устройствах промышленной электроники для регулирования постоянного напряжения используют импульсные преобразователи на тиристорах, дающие экономию энергии до 20%.

Широтно-импульсные преобразователи постоянного напряжения подразделяют на нереверсивные и реверсивные. Последние представляют собой автономные мостовые инверторы напряжения, широко используемые

Широтно-импульсные преобразователи широко применяются на электрифицированном транспорте, в грузоподъемных механизмах, приводах металлообрабатывающих станков и т. д.

Глава 10. Импульсные преобразователи и стабилизаторы напряжения .................. 238

6.6. ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИИ

Импульсные преобразователи постоянного напряжения находят широкое применение в качестве стабилизаторов и регуляторов напряжения, источников питания обмоток возбуждения -электрических машин и электромагнитных механизмов, двигателей постоянного тока.

Импульсные преобразователи переменного напряжения широко используются для регулирования мощности электрических

Тиристорные импульсные преобразователи переменного напряжения. Построение регулирующих преобразователей переменного напряжения основывается на использовании полупроводникового коммутатора, функцию которого чаще всего выполняют два включенных встречно-параллельно тиристора в цепи с питающим переменным напряжением и нагрузкой ( 6.19, а). Тиристоры, включенные по данной схеме, позволяют коммутировать однофазную сеть переменного тока и регулировать величины тока в цепи и напряжения на нагрузке. Если нагрузкой преобразователя является активное сопротивление, то ток повторяет по форме напряжение (изменяется по синусоиде) и прекращается при перемене полярности напряжения на аноде тиристора ( 6.19, б).