Отпирании тиристора

В момент переключения транзисторов действует положительная обратная связь (резистор R3). Отпирание транзистора VT2 приводит к уменьшению напряжения на его коллекторе, следовательно, уменьшается ток через резистор R3 и ток в цепи базы транзистора VT1. Этот процесс ускоряет запирание транзистора 1/77, что в свою очередь ускоряет отпирание транзистора VT2, т. е. наступает лавинообразный процесс, приводящий к практически мгновенному насыщению транзистора VT2. Положительная обратная связь обеспечивает релейный эффект. При уменьшении или исчезновении входного тока (сигнала) транзисторы усилителя переключаются в исходное состояние.

Источник смещения Е в базовой цепи действует на отпирание транзистора, поэтому по мере заряда конденсатора потенциал базы изменяется монотонно, достигая напряжения открытия транзистора, в результате чего обеспечивается автоколебательный режим. Рассмотрим все стадии формирования импульса. До момента времени t j ( 10.22, б) транзистор закрыт отрицатель-

телыюго потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе Cei мгновенно измениться не может, то это приращение прикладывается к базе транзистора Т^, подзапирая его. Коллекторный ток /К2 при этом уменьшится, напряжение на коллекторе транзистора Ту станет более отрицательным и, передаваясь через конденсатор С6-2 на базу транзистора Т\, еще более отпирает его, увеличивая ток /К. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор Т\ входит в режим насыщения, а транзистор Тч — в режим отсечки. Схема переходит в о/но из своих временных устойчивых состояний (квазиустойчивое состояние). При этом открытое состояние транзистора Т\ обеспечивается смещением от источника Ек через резистор /?в, а запертое состояние транзистора Г2 — положительным напряжением на конденсаторе С(,\ (Uс.,,, — ^62 > 0), который через открытый транзистор Т\ включен в промежутке база — эмиттер транзистора 7Y На временных графиках ( 6.24,6) описанные процессы соответствуют моменту времени / = 0. Теперь конденсатор С62 быстро заряжается по цепи + ?к — эмиттер — база Т\ — С62 — RK2 — Е*. до напряжения ?к. Конденсатор Cai, заряженный в предыдущий период, перезаряжается через резистор /?в2 и открытый транзистор Т\ током источника питания ?к, и напряжение на нем стремится уменьшиться до — ?к ( 6.24, б). В момент времени t\ напряжение UCe, = Uuv меняет знак, что вызывает отпирание транзистора Тч и появление тока /К2. Увеличение тока /К2 приводит к процессу, аналогичному описанному при увеличении тока /К. В результате транзистор 7*2 войдет в режим насыщения, а транзистор Т\ — в режим отсечки (второе временно устойчивое состояние). В промежуток времени t\ — ti происходит зарядка конденсатора Cei и перезарядка

ключаются и через сопротивление нагрузки перестает протекать ток. Если в этот момент подается импульс запуска t/EX2 на базу транзистора VT4, то происходит его отпирание (и соответственно, отпирание транзистора VT1) и в сопротивлении нагрузки начинает протекать ток другого, по сравнению с предыдущим полупериодом, направления. Особенность инвертора — недопустимость подачи импульсов управления Umi и t/M2 одновременно. При этом включаются все транзисторы и ток (идя по пути наименьшего сопротивления) проходит от источника питания только через транзисторы, минуя сопротивление нагрузки, и достигает большого значения. Если схема не защищена от чрезмерных токов, то, как минимум, разрушаются два транзистора. Рассматриваемый транзисторный инвертор — трехпозиционный: он может проводить ток в одном и другом направлениях (по диагонали моста VT1—VT4) и может быть выключен. Вследствие этого ток в нагрузке может иметь и паузы (см. 55, б), что очень часто необходимо предусматривать в инверторах, используемых в геофизической аппаратуре.

При увеличении напряжения e(t) запирающее напряжение на эмит-терном переходе транзистора 7\ уменьшается и при e(t) = Ug превысит нулевой уровень. В схеме начинается процесс переключения. Таким образом, напряжение e(t) = eoi ж U3 можно назвать порогом срабатывания. Отпирание транзистора 7\ приводит к понижению напряжения на его коллекторе. Образующийся отрицательный перепад напряжения через делитель RCR6 передается на базу Т2, в результате чего транзистор Т2 выходит из режима насыщения и начинает запираться. Коллекторный и эмиттерный токи транзистора Tz уменьшаются, что вызывает уменьшение напряжения на R3, т. е. на эмиттерах транзисторов. Из-за уменьшения напряжения на эмиттере отпирающее напряжение на эмиттерном переходе транзистора 7\ увеличивается, что приводит к росту его коллекторного тока и снижению напряжения на коллекторе. Процесс переключения развивается лавинообразно.

конденсаторе С6{ не может мгновенно измениться, это приращение прикладывается к базе транзистора Т2, подзапирая его. Коллекторный ток /к2 при этом уменьшается, напряжение на коллекторе транзистора Т2 становится более отрицательным и, передаваясь через конденсатор С62 на базу транзистора Ть еще более открывает его, увеличивая ток 1К[. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор Г, входит в режим насыщения, а транзистор Тг - в режим отсечки. Схема переходит в одно из своих временно устойчивых состояний равновесия (квазиустойчивое состояние). При этом открытое состояние транзистора Т, обеспечивается смещением от источника питания ?, через резистор Я61, а закрытое состояние транзистора Т2 — положительным напряжением на конденсаторе C6i (1/с61 = ^62 > 0). который через открытый транзистор T! включен в промежутке база - эмиттер транзистора Т2. На временных диаграммах 10.23, б описанные процессы соответствуют моменту времени t = 0. Теперь конденсатор Сб2 быстро заряжается по цепи + ?к — эмиттер — база транзистора Т{ - С52 - Кк2-----?к до напряжения ?к. Конденсатор С61, заряженный в предыдущий период, перезаряжается через резистор R62 и открытый транзистор Ti током источника питания ?к и напряжение на нем стремится уменьшиться до —Ef (см. график для и62). В момент времени t{ напряжение «сб1 = и меняет знак, что вызывает отпирание транзистора Т2 и появление тока /К2. Увеличение этого тока приводит к процессу, аналогичному описанному ранее при увеличении тока /к,. В результате транзистор Т2 входит в режим насыщения, а транзистор Г, — в режим отсечки (второе временно устойчивое состояние равновесия). В промежуток времени tl - t2 происходит заряд конденсатора С6, и перезаряд конденсатора С62.

Следует отметить, что в двухтактчых усилителях класса AD при открывании одного из транзисторов оконечного каскада напряжение на нем скачком уменылается, а на транзисторе противоположного плеча каскада резко увеличивается на такую же величину (см. 5.28, г). Из-sa инерционных свойств мощных выходных транзисторов VT1 и VT2 возможно появление «сводного» тока, который возникает потому, что запирание транзистора VT1 наступает несколько позже, чем отпирание транзистора VT2, или наоборот. В результате возможен некоторый промежуток времени, когда оба транзистора VT1 и VT2 находятся в открытом состоянии и проводят электрический ток, называемый «сквозным». Появление «сквозного» тока в транзисторах двухтактных схем приводит к дополнительным потерям энергии в оконечном каскаде, ухудшению теплового режима транзисторов и снижению КПД.

Частота колебаний, генерируемых мультивибратором, нестабильна и меняется главным образом с изменением температуры (вследствие изменения тока /Кбо и напряжения «бэ, при котором происходит отпирание транзистора).

При увеличении напряжения e(t) запирающее напряжение на эмиттерном переходе транзистора 7\ уменьшается и при е (t) = U3 превысит нулевой уровень. В схеме начинается процесс переключения. Таким образом, напряжение e(t) = eoi.« Ua можно назвать порогом срабатывания. Отпирание транзистора 7\ приводит к понижению напряжения на его коллекторе. Образующийся отрицательный перепад напряжения через делитель RCR^ передается на базу Т2, в результате чего транзистор Т2 выходит из режима насыщения и начинает запираться. Коллекторный и эмиттерный токи

С приходом запускающего импульса ( 5.59, а) начинается процесс опрокидывания ждущего мультивибратора. Этот процесс включает следующие этапы: этап подготовки, на котором за счет воздействия запускающего импульса изап (t) уменьшается запирающее напряжение на базе 7\ до уровня еоб1, при котором -происходит отпирание транзистора; этап рассасывания, в течение которого транзистор 7\ работает в активном режиме, его коллекторный ток увеличивается, а напряжение на коллекторе получает положительное приращение, которое, передаваясь через конденсатор С] на базу Т2, выводит этот транзистор из режима насыщения; этап регенерации, в течение которого оба транзистора работают в активном режиме. На этапе регенерации в схеме действует глубокая

Cf передается на базу Т2, выводит транзистор Т2 из режима насыщения и переводит в активный режим. Транзистор Г2 начинает запираться. Ток через R9, а следовательно, и напряжение на этом резисторе изменяются под действием двух противоположных явлений: транзистор TI отпирается и его эмиттерный ток возрастает, но транзистор Г2 запирается и его эмиттерный ток убывает. Для оценки результирующего воздействия необходимо учитывать следующее: а) отпирание транзистора Tj идет входным импульсом, а запирание транзистора Т2 — импульсом напряжения, поступающим с коллектора Тг, т. е. предварительно усиленным, имеющим большую амплитуду-J По этой причине, изменение эмит-терного тока Т2 больше, чем приращение коллекторного тока 7\; б) значение RKf больше RKS. Если в длительно устойчивом состоянии эмиттерный ток через R3 определялся сопротивлениями резисторов RK2 и R9 и был равен /э « E/(RK2-l-R,), то после переключения транзисторов он должен принять

— подключать #С-цепочки параллельно тиристору. Конденсатор ограничивает перенапряжения, а резистор ограничивает ток разряда конденсатора при отпирании тиристора;

В схеме 10.7, б конденсатор С заряжается при отпирании тиристора управляющим импульсом. При этом в цепи происходит колебательный процесс. Когда ток LC-контура (анодный ток тиристора) спадает до нуля, происходит естественное выключение тиристора. Чтобы к моменту очередного включения конденсатор разрядился, параллельно ему включают резистор R.

При следующем отпирании тиристора ТР\ процесс повторяется. Поскольку при переключениях тиристоров направление тока в первичной обмотке трансформатора изменяется, напряжение на вторичн-ой обмотке становится переменным, причем частота переменного напряжения на нагрузке зависит только от частоты управляющих импульсов.

Ш и р о т н о-и мпульсные преобразователи постоянного напряжения на полностью управляемых вентилях. Схема нереверсивного ШИП постоянного напряжения и временные диаграммы токов и напряжений показаны на 6.18. При отпирании тиристора VI в цепи нагрузки протекает ток iui (на 6.18, а путь тока показан сплошной линией).

При подаче напряжения питания коммутирующие конденсаторы С1 и С2 заряжаются от обмоток трансформатора Тр через диодные мосты ВМ1 и ВМ2 с полярностью, указанной на 6.20, а без скобок. При отпирании тиристора VI обеспечивается эквппотенциалыюсть точек а, Ь, с трансформатора Тр и к нагрузке прикладывается напряжение ?/,,= /72m sin со/. Конденсатор С1 перезаряжается через тиристор VI и обмотку W1 дросселя L, приобретая полярность, указанную на рисунке в скобках. Для запирания тиристора VI отпирается тиристор V2 И КОНДеНСаТОр С2 перезаряжается через тиристор V2 и обмотку W2 дросселя L. На обмотке W2 дросселя наводится э.д.с., под действием которой тиристор VI запирается. При отпиоа-нии тиристора V2 обеспечивается эквипотенциальность точек а', Ь', с', т. е. нагрузка оказывается закороченной через диод-

При увеличении тока /а за счет увеличения либо управляющего тока /у, либо напряжения t/a сумма ap+art растет и, когда ар + ап — 1, как следует из (1.9), /а-*-оо. Эго означает, что происходит отпирание тиристора: сопротивление его резко снижается и падение напряжения на тиристоре Ua уменьшается. В реальной схеме 1.13, в при отпирании тиристора устанавливается ток, соответствующий (1.7) (участок // характеристики 1.13, а).

При 'необходимости работать с частотами, несколько большими или равными /к, индуктивность контура необходимо включить так, как показано на 8.34. В этом случае при отпирании тиристора Тz на обмотке L\ за счет взаимоиндукции наводится напряжение с полярностью, запирающей Т\.

Практически при отпирании тиристора током управления амплитудой больше 1 А можно считать, что переходный процесс включения начинается с этапа регенерации (/ф,3~ — О). Для этого этапа, когда оба транзистора, составляющих р-п-р-п структуру, работают в активной нормальной области, можно записать (по методу) изменение зарядов в базах тиристора:

При увеличении тока /а за счет увеличения либо упраз-ляющегс тока /у, либо напряжения Ua сумма ар+а„ растет и, когда аР + а„ = 1, как следует из (1.9), /а-*-оо. Эго означает, что происходит отпирание тиристора: сопротивление его резко снижается и падение напряжения на тиристоре U3 уменьшается. В реальной схеме 1.13, в при отпирании тиристора устанавливается ток, соответствующий (1.7) (участок//характеристики 1.13, а).

На 37.45 и 37.46 показаны схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения с мгновенной коммутацией основного тиристора КГ, поскольку в контуре КГ —КГК —Ск отсутствует реактор. Рассмотрим кратко процессы в схеме 37.45. При отпирании тиристора VT коммутирующий конденсатор Ск, заряженный на предыдущем цикле до напряжения Е с полярностью, показанной на 37.45 знаками в скобках, перезаряжается по цепи КГ—.?3—VD3, поэтому через КГ кроме тока нагрузки iH, протекает полусинусоидальный импульс зарядного тока ia ( 37.47, а). Напряжение на Ск изменяет знак (знаки без скобе* на 37.45) и становится равным Uc <• Е ( 37.47, б, в). Через время А?и, равное длительности основного импульса напряжения на нагрузке, отпирается коммутирующий тиристор КГК (момент t\) и напряжение Иц скачком возрастает на 1/с