- •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.
1.8. Силовые электронные ключи на основе составных биполярных транзисторов
Недостатком силовых электронных ключей на основе биполярных транзисторов является низкий коэффициент передачи тока базы. Этот недостаток особо проявляется у высоковольтных транзисторов. Поэтому между электронным узлом, формирующим закон управления ключом и который обычно реализован на основе микросхем, приходится включать каскад усиления мощности.
Для повышения коэффициента передачи тока и исключения каскада усиления мощности силовые электронные ключи выполняют путем соединения в специальные схемы нескольких транзисторов или путем изготовления на одном кристалле нескольких транзисторов, соединения в специальные схемы.
1.8.1. Схема Дарлингтона
Н а рис.1.21 приведена схема электронного составного ключа, выполненного по так называемой схеме Дарлингтона. При подаче на вход схемы импульса с указанной полярностью, возникает ток в цепи: + (Uвх) – Rб – база-эмиттер VT1 – база-эмиттер VT2 – общий провод. Ток коллектора VT1 Iк1= β1 Iб1 , где β1 коэффициент передачи тока транзистора VT1, Ток эмиттера VT1:
Iэ1= Iк1+ Iб1= β1 Iб1+ Iб1=(1+ β1)Iб1,
Ток базы VT2 Iб2= Iэ1, а ток коллектора VT2: Iк2= β2 Iб2= β2 Iэ1= β2(1+ β1 ) Iб1.
Ток нагрузки: Iн= Iк2+Iк1= β2(1+ β1 ) Iб1+ β1 Iб1= (β2+ β1 β2 +β1 )Iб1, или приближенно , где результирующий коэффициент
Транзистор VT2 не входит в режим насыщения. Поскольку при его нахождении в режиме насыщения напряжение Uкб.2<0, и следовательно ток коллектора Iк1 транзистора VT1 прекратиться, что приведет к росту напряжения Uкэ.2 и Uкб.2. Поэтому напряжение Uкб2>0 и VT2 не насыщается.
Недостаток схемы Дарлингтона – большое падение напряжение на ключе по сравнению с возможным минимальным падением напряжения на VT2, работающем в одном режиме.
Диоды VD1 и VD2 необходимы для исключения выхода из строя транзисторов при их активном запирании, а так же для обеспечения режима активного запирания более мощного транзисторов, т.е. VT2. При запирании ключа полярность входного напряжения Uвх меняется на противоположную. Ток проходит по цепи Общий провод – база-эмиттер VT2 – база-эмиттер VT1 – Rб – - (Uвх). Этот ток обеспечивает разряд ёмкостей эмиттерных переходов транзисторов. Ёмкость эмиттерного перехода VT1 разряжаются до нуля быстрее, чем ёмкость эммиттерного перехода VT2 , т. к. VT1 имеет меньшую мощность и, соответственно, ёмкость эмиттерного перехода. При смене полярностей на эмиттерном переходе VT1 открывается диод VD1 и обратный ток через эмитерный переход транзистора VT2 продолжается, способствуя запиранию VT2. Если бы диод VD1 отсутствовал, то это привело бы к прерыванию тока в цепи базы VT2 после разряда ёмкости эмиттерного перехода первого транзистора. Следовательно прервался бы процесс активного запирания VT2. После разряда емкости эмиттерного перехода второго транзистора открывается второй диод и ток замыкается через оба диода. При пассивном запирании ключа диоды заменяют на резисторы.