6.8. Формирователи импульсов управления
ФИУ биполярного транзистора вырабатывает импульсы управления необходимой мощности и формы, чтобы выполнялись следующие условия:
снижение времени задержки на включение за счет повышенной амплитуды тока базы при включении;
уменьшение накопленного заряда в базе после включения путем снижения тока базы;
ускорение выключения транзистора за счет подачи на базу импульса обратного тока;
снижение тока утечки транзистора после его выключения за счет приложения обратного напряжения база-эмиттер.
Наилучшие формы тока базы iБ и напряжения база-эмиттер uБЭ, удовлетворяющие перечисленным условиям, показаны на рис. 6.14.
В аппаратах применяют различные по сложности ФИУ, обеспечивающие в той или иной степени приближение импульсов управления к форме, показанной на рис. 6.14. Для уменьшения потребляемой мощности применяют схемы ФИУ с парными (комплиментарными) транзисторами, работающими попеременно при включении и выключении. Один из вариантов схемы ФИУ показан на рис. 6.15.
Если импульс управления uу не подается (uу=0), то транзистор VT4 открыт. Открыт также транзистор VT2 током коллектора VT4. Силовой транзистор VT1 включен усиленным током эмиттера транзистора VT2. Транзистор VT3 заперт, т.к. потенциал его базы положительный по отношению к потенциалу на эмиттере. Конденсатор С заряжен током базы силового транзистора VT1.
В момент поступления импульса uу>0 транзисторы VT4 и VT2 закрываются, а транзистор VT3 включается напряжением конденсатора С. Разряжаясь, конденсатор создает запирающий ток базы силового транзистора VT1.
ФИУ полевого транзистора большой мощности реализуют по типовой схеме двухтактного эмиттерного повторителя на парных биполярных транзисторах (рис. 6.16).
В этой схеме учитываются особенности полевого транзистора:
при постоянном напряжении затвор – исток через затвор протекает незначительный порядка нескольких наноампер ток;
на процессы включения и выключения транзистора значительное влияние оказывает его входная емкость, скорость перезаряда которой определяет время включения и выключения транзистора.
Биполярные транзисторы в схеме на рис. 6.16 исполняют роль источников тока, ускоряющих перезаряд входной емкости полевого транзистора.
ФИУ тиристора вырабатывает и подает на управляющий электрод тиристора импульсы на включение тиристора. Импульсы подаются тогда, когда напряжение анод-катод тиристора положительно. В противном случае включение тиристора не произойдет.
Для ускорения включения тиристора при условии, что скорость нарастания анодного тока должна быть ограничена определенной величиной, импульс тока на включение должен иметь крутой фронт и повышенную амплитуду в начальный момент (рис. 6.17а).
Включающий импульс тока iу должен иметь необходимую длительность для гарантированного включения тиристора.
Типовая схема ФИУ с импульсным трансформатором TV приведена на рис. 6.17б для однооперационного тиристора VS. Диод VD1 и стабилитрон VD2 обеспечивают перемагничивание трансформатора и предотвращают перенапряжение на транзисторе VТ. Резистор R1 ограничивает ток коллектора транзистора VТ и одновременно ток iу управления тиристором. Резистор R2 защищает тиристор от включения помехами. Диод VD3 предотвращает появление отрицательного напряжения на управляющем электроде тиристора.
Схема ФИУ для двухоперационного тиристора значительно сложнее схемы приведенной на рис. 6.17. По топологии она близка к схемам ФИУ биполярного транзистора.