- •Электрический ключ
- •1.1. Электрический ключ
- •1.2. Электронный ключ выполненный на биполярном транзисторе
- •1.2.1. Режим насыщения
- •1.2.2. Режим запирания
- •1.3. Динамические режимы работы электронного ключа. Длительности фронта, рассасывания и среза.
- •1.4. Оптимальная форма базового тока
- •1.5. Цепь формирования квазиоптимальной формы базового тока
- •1.6. Электронный ключ на основе полевого транзистора
- •1.6.1. Включение и выключение ключа
- •1.6.2. Особенности коммутации высоковольтных ключей на мдп транзисторе Эффект Миллера
- •1.7. Ненасыщенные ключи
- •1.7.1. Ненасыщенный ключ с вспомогательным источником э.Д.С.
- •1.7.2. Ненасыщенный ключ с шунтирующим диодом
- •1.8. Силовые электронные ключи на основе составных биполярных транзисторов
- •1.8.1. Схема Дарлингтона
- •1.8.2. Вторая схема электронного ключа на базе транзистора
- •1.9 Силовые электронные ключи на основе igbt-транзисторов
- •Паразитные емкости и их влияние.
Электрический ключ
1.1. Электрический ключ
Электрический ключ – устройство предназначенное для коммутации тока в электрической цепи и имеющих два устойчивых состояния: включено и выключено.
Обозначение электрического ключа на функциональных схемах приведен на рис 1.1,а
I
Uу
вкл
U
выкл
а. б. ВАХ идеального ключа
Рис.1.1
Свойства идеального электрического ключа:
нулевое падение напряжения на ключе в состоянии включено.
нулевой ток через ключ в состоянии выключено.
время переключения из одного состояния в другое равно нулю.
Реальный электрический ключ обладает следующими свойствами:
1. ненулевое падение напряжения на ключе в состоянии включено.
2. ненулевой ток через ключ в состоянии выключено.
время переключения из одного состояния в другое не равно нулю.
П
Uу
Rут
Rпр
I
вкл
выкл
U
Рис.1.2 Схема замещения реального Рис.1.3 ВАХ реального ключа
электрического ключа
1.2. Электронный ключ выполненный на биполярном транзисторе
Электронный ключ – электрический ключ выполненный на основе электронных компонентов (транзисторы, тиристоры, симисторы и т.д.).
Н
+En
Rн
Rб
Eзап
Eотп
VT
Uкэ
KT
Iк
1
2
3
4
Рис. 1.4
1.2.1. Режим насыщения
В этом режиме транзистор проводит ток и говорят что транзистор «открыт». Этот режим соответствует положению «вкл.» электрического ключа. Режим насыщения обеспечивается переводом коммутатора КТ (рис.1.4) в положение 1. При этом схема (рис 1.4) принимает вид приведенный на рис. 1.5.
Rб
Rн
Eотп
VT
Iк
Uкэ
2
3
4
Iб0
Iб1
Iб2
Iб3
Iб4
Iб5
Iгр
Uк.н
Uк.э
Рис. 1.5
Iк
1
Iб0
Iб1
Iб2
Iб3
Iб4
Iб5
Iгр
Iк.н
0
3
4
2
Uкэ. нас.
Еn
Uк.э
Рис.1.6
Пусть в цепи базы транзистора существует ток Iб=Iб2 и рабочая точка находится в положении 0 на ВАХ транзистора (рис.1.6). Начнем увеличивать ток базы путем увеличения . При этом рабочая точка будет перемещаться вверх по линии нагрузки. В этом режиме выполняется равенство . При некотором токе базы Iб называемом ток базы граничный ( ) рабочая точка достигает положения 1 на ВАХ транзистора. При этом выражение примет вид , где ток – максимальный ток коллектора, называемый током коллектора насыщения. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора так же примет минимальное значение , называемое напряжением насыщения.
Такой режим называется граничным режимом работы транзистора. Дополнительным условием существования граничного режима считается равенство нулю напряжения между коллектором и базой транзистора Uкб=0. Это связано с тем что при малых величинах напряжения Uкэ (рабочая точка близка к положению 1) существенно снижается коэффициент передачи тока и коэффициент входящий в выражение , строго не определен. Дальнейший рост Eотп приводит к увеличению до значений больших . Однако рабочая точка останется в положении 1, а следовательно и выполняется неравенство которое называется условием насыщения транзистора.
Условие насыщения транзистора может быть преобразовано в равенство путем применения коэффициента – коэффициента насыщения.
Обычно транзисторы работают с коэффициентом насыщения от 1,2 до 3.