Глава 6 Бесконтактные эа (бэа).

Без физического разрыва электрической цепи. Основной элемент полупроводник на базе полупроводниковых усилителей.

«+»: 1. отсутствие контактов, которые имеют низкую износостойкость. Срок службы неограничен; 2. высокое быстродействие ( =доли мс – доли мкс).

3. пожаро- и взрывобезопасность; 4. ↑ стойкость к динамическим перегрузкам.

«-»: 1. наличие гальванической связи в положении «отключено» => ↓ глубина коммутации, под которой понимается:

, для КЭА = .

2. БЭА имеет в 50 раз большее падение напряжения от , чем КЭА:

15 мВ – КЭА, 750 мВ – БЭА.

3. БЭА допускает в 1000 раз < длительность перегрузки, чем КЭА.

4. БЭА допускает в (3-10) раз < перенапряжения, чем КЭА.

5. БЭА боятся и - скорости нарастания U и I.

Область применения:

1) при малой мощности, когда требуемые параметры этим способом не осуществить. 3) От аппарата требуется ряд функций.

§ 6.1 Полупроводниковые реле на дискретных элементах.

П.П реле находят широкое применение в качестве наиболее чувствительных с Рсраб=1 мкВт, так и в качестве силовых на мощность нескольких кВт.

Транзисторный усилитель основа ПР. ПР выполняется на базе транзистора импульсных или релейных усилителях. Под импульсным усилителем- однокаскадный усилитель , VT которого работает в ключевом режиме. Усилитель представляет простейший VT ключ.

Р елейный У в отличие от импульсного имеет гистерезисную характеристику управления, такая хар-ка обеспечивает высокое помехоустойчивость и быстродействие. Первое условие в релейном У осуществляется с пом ПОС. Для реализации ОС число кА каскадов в усилителе д.б. не менее двух. Базовая схема на рис 6.1.

Анализ показывает, что при насыщении входного VT выходной входит в отсечку. Если е_у↑→VT призакроется→Uкэ↑→φ_{коллектора}↓→φ_базы↓→VT2 приоткроется. в результате выходной силовой VT должен работать в ключевом режиме ( насыщение или отсечки). «--»Невозможность надёжной отсечки VT2. Этот недостаток отсутствует в схеме 6.1.в путём введения дополнительного источника Еб с резистором Rб, Rс или диодом. Еб- источник базового смещения. создаёт на резисторе Rс запирающее Uз.

Р езультирующее напряжение на эмиттерном переходе Uб=Uз- Uк1. Этот же результат в схеме с VD и Rб. И за счёт падения U на диоде. «--»Через диод протекает силовой ток ( нужен мощный диод), поэтому схемы применяются в маломощных цепях.

Для правильной и стабильной работы каскадов активная зона второго каскада О2 Н2 должна полностью укладываться в активной зоне 1 ого О1 Н1 рис. Выполнение этого условия Uб₂=Uз- Uк1= Uбо₂=(0.5…1)В. е_у= е_у.о2 отсекает VT2. е_у= е_у.н2, для насыщения VT2 нужно ↑I_б2 нужно ↓Rк₁ (рис 6.1в). I_б2= I_бн2=Ек/Rнβ_н2.

§ 6.2. Полупроводниковое реле с ос по напряжению.

Э л схема на рис 6.3. с принятым положительным направлением токов и напряжений. ОС по U осуществляется путём подачи Uвых=Uкэ₂ на вход усилителя R_ОС=R₀.

П оскольку вых сигнал снимается с коллектора VT2 и подаётся на вход усилителя параллельно ЕУ, то такая ОС называется коллекторной или параллельной. Данная ОС является ПОС, то есть усиливает действие входного сигнала. е_у↓. Iу↓- VT1 призакроется →Uкэ1↑→I_б2↑→VT2

приоткроется → Uкэ2↓ VT2 ещё более призакроется →φ₁ на эммитрерном переходе ≈0.

На рис 6.4. (а) исходная хар- ка управления без ОС I_б1= Iу+ Iо, так как VT управляется током, то введение ОС те же выходные параметры п.п. реле, что и без ОС будут получены при прежнем I_б1, то есть при Iу меньшем на величину Iо. При этом будет меньше е_у.

то есть характеристика сместится в право, но Iо=f(е_у);

1 ) VT2 находится в отсечке , , то есть участки характеристики управления 1 ого и 2 ого каскадов соответствующие режиму отсечки VT2 (левее точки О2 смещается в право на величину . 2) VT2 находится в активной зоне. По мере приближения к режиму насыщения VT2 φ₂ ↓ в результате . По этому по мере приближения VT2 к насыщению характеристики каскадов с ОС сближаются с хар-ками без ОС. 3) VT2 в насыщении, в этом режиме доли вольта, поэтому . Значит участки хар-ки левее точки Н2 при введении ОС практически не изменяются. Введение ПОС увеличивает крутизну участков хар соответствующих активной зоне. Крутизна характеристик будет тем выше чем глубже ОС, ↑ОС достигается ↓Rо. При Rо< Rо.кр знак крутизны изменяется и усилитель переходит в релейный режим работы (6.4 б).

Для рассматриваемой схемы Rо.кр= Rу- внутреннее сопротивление упр сигнала. 1 Если управление усилителем от источника U, когда Rу→0, то Rо.кр→0 в результате в усилителе релейного режима не выполнимо. 2 Если управление ведётся от источника тока тогда Rу→∞, Rо.кр→ ∞ тогда условие релейного режима можно выполнить.

П.П.р с ОС по U хорошо согласуются с источником тока и не согласуются с источником U.

И з характеристик управления видно, это определяется положением точки (рис 6.4 б).

Сдвиг т. происходит под действием на величину , .

определяется положением точки , в которой VT2 находится в режиме насыщения независимо от величины , поэтому сдвига точки нет и не зависит от .

характеризует ширину релейной характеристики и определяет .

. При . При , , ; при релейный режим прекращается.

З ависимость и на рис 6.5 (б)

БТ управляется током, то значение VT1 и при срабатывании и возврате не зависят от тока и контактного реле не зависит от сопротивления цепи управления.

в момент ср. и возврвта будет постоянным не зависимо от .

; ; ; .

Поэтому с модули ; . Различные U из за того, что возвращение происходит более интенсивно, из-за влияния на реальный ток – , протекающий через вход реле (эмиттерный) переход VT1.

Т.о. возрастание обусловлено 2-мя причинами: и ОС , поэтому идёт круче; обусловлено только 1 причиной .