Расчет транзисторных ключей
Рассмотрим методику расчёта ключа в режиме насыщения. Принципиальная схема ключа приведена на рис.2.23. Для насыщения ключа необходимо отрицательные входные импульсы определённой амплитуды. В результате расчётов нужно получить: тип транзистора, , , .
Рисунок 2.23 — Транзисторный ключ в режиме насыщения
Для положительных входных импульсов применяют транзисторы типа n-p-n, схема ключа аналогична. Расчёт схемы по постоянному току традиционен, однако учитывается входная характеристика транзистора в режиме насыщения (2).
Нагрузочная линия (1) строится по двум точкам (Х.Х и К.З.).
Х.Х.: , . К.З.: , .
Пересечение нагрузочной прямой (1) с линией насыщения (2) — точка «А», определяющая , и . В данном случае (см. рис.2.24). При проектировании ключей ток коллектора в режиме насыщения обычно задан, что определяет выбор типа транзистора по допустимому току и положение точки «А» (значит и тока ). По значению этого тока рассчитывают резистор ( ).
Рисунок 2.24 — Расчёт ключа по постоянному току
Для расчёта резистора воспользуемся входной характеристикой транзистора в режиме насыщения ( ). Ток базы, определяемый и резистором должен быть: . Установим положение точки «А» на входной характеристики по значению тока базы в точке «А» на выходных характеристиках (см. рис.2.25). Если задано, то нагрузочная линия ко входным характеристикам должна прейти из точки Х.Х. ( ) через точку «А» и определить значение тока К.З. ( ). Поскольку ток , то отсюда можно определить значение резистора ( ). Если велико (более 3¸5В), то построение нагрузочной линии неудачно. В этом случае запишем систему уравнений для точки «А», из которой без построения нагрузочной линии можно определить значение резистора :
;
Рисунок 2.25 — Определение положения рабочей точки на входных характеристиках
Для ускорения процесса насыщения иногда ключа вводят понятие коэффициент насыщения. Коэффициент насыщения , . Рекомендованное значение коэффициента , т.к. с увеличением S уменьшается время включения ключа, однако при этом увеличивается время выключения. Простейший расчёт ключа. – (координата точки «А», и заданна потребителем. ; . Примем, что ;
.
Примем , тогда ; Рассчитаем при , получим
; .
Ориентировочные требования к транзистору:
; ; .
Полная модель ключа для области насыщения имеет вид (см. рис.2.26):
Рисунок 2.26 — Полная модель ключа при
При этом , что обеспечивает . Упрощённая модель ключа имеет вид (рис.2.27).
Рисунок 2.27 — Упрощённая модель ключа при
В упрощённом варианте можно считать, что зажимы транзистора К,Э и Б — однопотенциальные. Расчёт ключа в режиме отсечки. Схема ключа и фрагменты расчёта по постоянному току приведены на рис.2.28. На вход схемы поступают положительные импульсы, запирающие транзистор. Рабочая точка А1 для полного запирания транзистора должна располагаться на самой нижнеё характеристике ( ). При этом . Расчёт режима по постоянному току аналогичен. Модель ключа в режиме отсечки приведена на рис.2.29.
Рисунок 2.28 — Модель схемы ключа в режиме отсечки и элементы расчётов по постоянному току
Рисунок 2.29 — Модель ключа в режиме отсечки
Рассчитаем амплитуду импульсов ( ) поступающих на вход ключа, обеспечивающих запирание транзистора (точку А1). Известно описание входной характеристики транзистора
,
где — значение тока базы при обратном включении входного перехода транзистора; — тепловой потенциал (25мВ при нормальных условиях, Т=293°К); в режиме отсечки. Тогда
.
Если , то , что обеспечивает работу транзисторного ключа в точке А1. Для обеспечения необходимо чтобы .
;
Найдём амплитуду импульсов
.
Значение напряжения - порядка десятков милливольт, поэтому . Упрощённая модель ключа представляет собой разомкнутые коллектор и эмиттер, при напряжении на базе (0,3¸0,5)В.
ВЫВОДЫ: Транзисторный ключ в основном находится в двух состояниях (отсечка и насыщение): 1. Ключ в режиме насыщения. Его упрощённая модель К и Э замкнуты. При этом . Если задано, то рассчитывают . 2. Ключ в режиме отсечки К и Э разомкнуты, для этого на базу необходимо подавать запирающие напряжение . Преимущество транзисторных ключей: управление большими токами с помощью малых токов базы. Следовательно, ключ КЭ является безискровым выключателем.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1218)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |