Анализ схемной реализации устройства

Результаты расчетов сведены в таблицу.

 

Параметр	Транзистор
	VT6	VT5	VT3	VT2	VT1
kнас	1	1	1	1,5	1
ti, мкс	0,016	0,016	0,05	0,3	0,3
c
tв	0.116	0,132	0,182	0,318	0,574

 

 

 

Таким образом, включение ключа происходит за время, но превышающее мкс. При определении времени отключения учтем, что оно складывается из времени включения транзистора VT3 ( мкс), времени запирания VT2 (tз2), времени рассасывания VT1 (tр1).

Определим вначале запирающий базовый ток VT2

                     А.

Коэффициент запирания транзистора VT2

                    

Постоянная времени транзистора в режиме насыщения на порядок превосходит постоянную времени в активной зоне. Примем . Если предположить, что VT2 запирается идеальным импульсом базового тока, то

 мкс.

С учетом времени нарастания тока, равного , получим

      мкс.

За время рассасывания VT2, базовый ток успевает достичь максимального значения, переходный процесс запиранияVT2 соответствует реакции на идеальный импульс тока базы

      мкс.

Примем и, предполагая, что после запирания VT2 базовый ток имеет форму близкую к идеальному импульсу, получим

  мкс.

  Время запирания выходного  транзистора ключа

    мкс.

Полное время отклонения ключа

    мкс.

Оценим динамические потери в выходном транзисторе ключа, считая предварительно, что частота ШИМ не превышает 2 кГц. Потери на этих перезарядах коллекторной емкости и дополнительно потери в течение времени рассасывания блокирующего диода учтем коэффициентом запаса, равным

           

           Вт.

Падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер открытого ключа

      UКЭ1=UБЭНАС1 + UБЭНАС2=0,1+0,1=0,2В

Потери в открытом транзисторе без учета пульсаций тока:

Р0=Uкэ1*Iфmax=0,2*0,2=0,04 Вт

РкΣ= Р0+Ркдин=0,0033+0,04=0,0433Вт

Суммарные потери мощности в выходном транзисторе в самом неблагоприятном режиме работы инвертора не превышает допустимых

Ркдоп=0,05 Вт, что свидетельствует о работоспособности спроектированного ключа. Формирование линии переключения следует применять лишь с целью повышения надежности инвертора.

 

5. Расчет элементов, формирующих линию переключения

транзисторов

 

При включении ключа с элементами, формирующими траектории переключения транзистора, время переключения определяется скоростью нарастания коллекторного тока, протекающего через дроссель L, обратный диод VD1  и транзистор VT1  в режиме насыщения

                    t1= ,

где Iдоп – допустимое значение броска коллекторного тока.

Считая, это время таким же, как в ключе без формирующих элементов, найдем требуемую индуктивность дросселя, приняв

               L=t6 мГн.

   Емкость C2 определили из условия, чтобы время отключения ключа не превышало времени отключения без цепей формирования траектории переключения

                C2= мкФ.

   Примем C2=0,001 мкФ, сопротивление разрядного резистора

                R8= Ом.

   В качестве разрядного  диода VD3 выбираем высокочастотный диод 2Д204Б.

   Оценим времена разряда  дросселя и емкости C2 после включения или отключения ключа.

              t   мкс;

             t мкс.

   Как видно, отвод энергии, накопленной в реактивных элементах ключа, требует достаточно большого времени. Если к очередному переключению эта энергия не израсходуется полностью, то цель введения формирующих элементов не будет достигнута. Поэтому полное время включения и отключения ключа следует считать равным

            tВКЛ =tВКЛ +t мкс;

            tВЫКЛ =tВЫКЛ+t мкс.

 

       

 

 

 

 

6. Расчет мощности резисторов

 

PR1=U2БЭ1max/R1=0,52/10=0,025 Вт

PR2=U2БЭ2max/R2=0,52/10=0,025 Вт

PR3=I2R3отп*R3=0,0762*20=0,116 Вт

PR4=U2R4/R4=3,822/2010=0,007 Вт

PR5= U2R5/R5=12/170=0,006 Вт

PR6=U2БЭ5max/R6=0,52/85=0,003 Вт

PR7=I2пр.сд*R7=0,022*180=0,072 Вт

PR8=U2п/R8=362/45=28,8 Вт

 

1. МЛТ – 0,125 – 10 Ом±5% – А ГОСТ 2825-67
2. МЛТ – 0,125 – 10 Ом±5% – А ГОСТ 2825-67
3. МЛТ – 0,125 – 20 Ом±5% – А ГОСТ 2825-67
4. МЛТ – 0,125 – 2010 Ом±5% – А ГОСТ 2825-67
5. МЛТ – 0,125 – 170 Ом±5% – А ГОСТ 2825-67
6. МЛТ – 0,125 – 85 Ом±5% – А ГОСТ 2825-67
7. МЛТ – 0,125 – 180 Ом±5% А – ГОСТ 2825-60
8. ПЭВ – 40 – 45 Ом±5% А – ГОСТ 6513-66.

 

 

 

 

 

 

 
Список литературы:

1. Справочник по электрическим конденсаторам под редакцией

Карабанова В. И., Преснякова В. И.

2. Справочник по электрическим машинам Копылова Т. Г.
3. Рассказчиков Н. Г. «Электроника и полупроводниковые устройства системного управления». Методические указания к курсовому проектированию.
4. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник / Э. Г. Романычева и др. М.: Радио и связь, 1989. 448 с.