4.2. Динамический расчет транзисторного ключа.

Граничные частоты коэффициента передачи в схеме с общим эмиттером для транзисторов, входящих в состав ключа:

f_гр.3 = f_гр.4 =3 МГц; f_гр.5 = f_гр.6 =10 МГц.

Собственные постоянные времени транзисторов при работе в активной зоне

 = 1/(2**f_гр.):

₃ =₄ =1/(2**3*10^-6)= 0,05 мкс; ₅ =₆ =1/(2**10*10^-6)= 0,016 мкс.

Для силовых транзисторов VT1 и VT2:

f_гр.1 = f_гр.2 =5 МГц; ₁ =₂ =1/(2**5*10^-6)= 0,032 мкс.

Время включения и выключения оптрона соизмеримо с постоянными времени транзисторов и также должно учитываться: t_в.оп. = t_{выкл.оп.} =0,1 мкс.

Расчет времени включения ключа проведем, приняв следующие допущения:

Ток базы VT6 меняется по линейному закону за время tв.оп, ток базы каждого из последующих транзисторов нарастает так же линейно за время, равное времени выключения предыдущего транзистора. Так как относительная крутизна фронта базового тока  =t_в.(i+1)/_i , где i - номер транзистора в ключе, для всех транзисторов принимаем такие значения, что , то время включения можно найти из трансцендентного уравнения: .

Результаты расчетов приведены в таблице

Параметр	Транзистор
	VT6	VT5	VT3	VT2	VT1
Кнас	1	1	1	1,5	1
i ,мкс	0,016	0,016	0,05	0,3	0,3
	0,1/0,016= 6,25	0,116/0,016=7,25	0,132/0,05= 2,64	0,182/0,3= 0,607	0,318/0,3= 1,06
tв, мкс	0,116	0,132	0,182	0,318	0,574

Таким образом, включение ключа происходит за время, не превышающее tвкл. = 0,574 мкс. При определении времени отключения учтем, что оно складывается из времени включения транзистора VT4, которое можно считать равным времени включения VT3 (tв = 0,182 мкс), времени рассасывания избыточного заряда в транзисторе VT2 (t_р2), времени запирания в транзисторе VT2 (t_р2),время рассасывания VT1 (t_р1).

Определим в начале запирающий базовый ток VT2:

мА.

Коэффициент запирания транзистора VT2:

Постоянная времени транзистора в режиме насыщения на порядок превосходит постоянную времени в активной зоне. Примем _н= 10.Если предположить, чтоVT2 запирается идеальным импульсом, то:

мкс.

С учетом времени нарастания тока, равного t_в4,получим:

t_р2 =0,5 t^I_Р2+ t_В4=0,5*0,045+0,182= 0,2 мкс.

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

мкс.

Примем К_НАС.1=1,1 и предполагая, что после запирания VT2 базовый ток I_Б1 имеет форму, близкую к идеальному импульсу, получим:

мкс.

Время запирания выходного транзистора ключа:

мкс.

Полное время отключения ключа:

t_ВЫКЛ=t_Р2+t_3.2+t_Р1+t_3.1=0,2+0,009+0,146+0,193=0,548 мкс.

Оценим динамические потери в выходном транзисторе ключа, считая предварительно, что частота ШИП не превышает 20 кГц. Потери на этих пере зарядах коллекторной емкости и дополнительные потери в течении времени рассасывания блокирующего диода, учтем коэффициентом запаса =1,5

Падение напряжения на переходе коллектор – эмиттер открытого ключа

Потери в открытом транзисторе без учёта пульсаций тока

Суммарные потери мощности в выходном транзисторе в самом неблагоприятном режиме работы инвертора превышают допустимые Р_к.доп = 0,3 Вт что свидетельствует, при наличии теплоотводящего радиатора, о работоспособности спроектированного ключа.