книги из ГПНТБ / Басовский, В. Ф. Транзисторные преобразователи напряжения

Рассмотрены транзисторные преобразователи по­ стоянного напряжения нестабилизированные и со стабилизацией выходного напряжения и частоты, а также существующие методы стабилизации вы­ ходного напряжения и частоты транзисторных пре­ образователей и схемы, реализующие эти методы. Приведены соотношения для расчета и рекомен­ дации по применению различных схем и их элемен­ тов. Рассмотрены вопросы миниатюризации и уни­ фикации преобразователей напряжения. Предна­ значена для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами электропитания электрон­ ных устройств.

Табл. 8, илл. 50, библ. 44.

Рецензент Глибицкий М. М., канд. техн. наук

Редакция литературы по энергетике, электронике, кибернетике и связи Заведующий редакцией инж. 3. В. Божко

3310—021 Б М202 (04)-74 87-74

^^Издательство «Техшка», 1974 р.

ПРЕДИСЛОВИЕ

электроники.

Неотъемлемой частью любого радиоэлектронного устрой­ ства является источник электропитания. Широкое рас­ пространение в источниках электропитания получают тран­ зисторные преобразователи напряжения, которые в насто­ ящее время почти полностью заменили умформеры и вибро­ преобразователи. Наметившаяся тенденция миниатюризации и микроминиатюризации в радиоэлектронике способ­ ствует тому, что преобразователи напряжения применяют не только в системах электропитания автономных устройств и блоках универсального электропитания, но и во вторичных источниках стационарной аппаратуры. Применение тран­ зисторных преобразователей значительно уменьшает вес, габаритные размеры и повышает к. п. д. устройства.

Для питания аппаратуры требуется несколько номина­ лов напряжений со стабильностью более высокой, чем мо­ жет обеспечить первичный источник. Это обстоятельство способствовало разработке схем стабилизированных пре­ образователей напряжения.

О возросшей потребности в преобразователях напряже­ ния свидетельствует также тот факт, что в настоящее время

3

резистора нагрузки

/ = Uп

Вольт-амперная характеристика переключающего элемента при этом изображается прямой ОА, совпадающей с осью

= Un) (прямая 3), определяет состояние цепи при открытом транзисторе. Точка В определяет состояние цепи при за­ крытом транзисторе. Реальный переключающий бесконтак­ тный элемент имеет конечное значение величин сопротив­

6

1.СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

ИИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ В РЕЖИМЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ

Врежиме переключений транзистор может находиться

водном из трех состояний: отсечки, активном и насыщения. На рис. 1, б показаны области, образованные координат­ ными осями и характеристиками транзистора, соответ­ ствующие этим состояниям: область / — соответствует состоянию отсечки, область II — активному состоянию, область I I I — состоянию насыщения.

Транзистор может быть включен по схемам с общей

базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) в прямом (нормальном) и инверсном режимах. В каж­ дой из шести схем возможно осуществить режим переклю­ чений. В преобразователях напряжения применяют схемы прямого включения транзисторов, однако в некоторых ти­ пах транзисторных инверторов при работе на нагрузку с индуктивной реакцией возможны случаи работы транзис­ торов в инверсных режимах.

Каждое состояние транзистора в режиме переключений характеризуется своими параметрами.

Состояние отсечки (транзистор заперт). При включении по схеме ОБ и разомкнутой цепи эмиттера в цепи нагрузки протекает обратный ток коллекторного перехода (ток утеч­ ки) / ко. Если включить в эмиттерную цепь источник за­ пирающего сигнала, то через эмиттерный переход будет протекать обратный ток / 8о, но ток / ко при этом уменьша­ ется незначительно и его можно считать минимально воз­ можным током коллекторной цепи в состоянии отсечки. Величина тока /ко зависит от величины рабочего напряже­ ния и температуры

I кО = I кОп Н- I кОт>

где / коп — ток поверхностной проводимости, который в ра­ бочем диапазоне напряжений почти прямо пропорциональ­ но зависит от напряжения на переходе; /к0т — тепловой ток обусловлен термогенерацией неосновных носителей,

7

ставляющие легко определить, измерив Допри рабочем на­ пряжении и при напряжении не более 1 в, в последнем слу­ чае /кО = 7к0т-

Преимущества состояния отсечки в схеме ОБ — боль­

Увеличение тока утечки при разомкнутой цепи базы объ­ ясняется тем, что ток / ко, протекая через эмиттерный пере­ ход, создает небольшое смещение, которое приоткрывает транзистор. Возникшая таким образом положительная обратная связь увеличивает количество неосновных носи­ телей, что способствует образованию лавинного пробоя в

При включении резистора между базой и эмиттером уме­ ньшается напряжение смещения и ток через транзистор / кэ0.

8

На границе состояния насыщения в схеме ОБ А = 1. Особенностью состояния насыщения в схеме ОБ является то, что при А > 1 напряжение между коллектором и базой транзистора имеет полярность, согласную с полярностью источника питания. Это позволяет коммутировать цепи с на­ пряжением источника питания менее одного вольта.

щения:

а — для транзисторов 1Т906А в схеме ОБ; б — для транзисторов 1Т901А в схеме ОЭ.

В схеме ОЭ транзистор достигает границы насыщенного состояния при токе базы

где В — статический коэффициент усиления транзистора в схеме ОЭ на границе насыщения.

Глубина насыщения в схеме ОЭ

стоянии. На границе состояния насыщения в схеме ОЭ б = = 1. Падение напряжения на открытом транзисторе б/к$ всегда имеет полярность, встречную с полярностью источ­ ника, и зависит от глубины насыщения (рис. 2).

Транзистор в состоянии насыщения рассчитывают обыч­ но либо на минимальное падение напряжений б/кэ, либо на

10