0,4 0,3 0,2

Озбн

О 5 SO !5 20 О 0,2 0,4 0,5 0,8 1,0 й Рис. 3-16. Характеристики транзистора 2Т803А.

Небольшие всплески коллекторного тока и сходство процессов при коммутации транзисторов в описанных схемах преобразователей с обратной связью -по току (см. гл. 1) позволяют использовать для расчета коммутационных потерь формулы, выведенные для расчета потерь в схемах с базовой коммутацией [Л. 11], введя коэффициент схемы к, численно равный относительному увеличению коллекторного тока в момент коммутации (рис. 1-7):

PK=4Uihrfkkc, (3-45)

где г = 1/2т;/ - среднее время жизни неосновных носителей в области базы; - граничная частота транзистора для схемы с общим эмиттером; /- частота песбта-зователя; /:,. - коэфф.щиент коммутационных потерь, зависящий от степени насыщения транзистора Л.

Зависимость кк от степени насыщения, рассчитанная по [Л. 50], приведена на рис. 3-17. Формула (3-45) справедлива при условии постоянства входного напряжения преобразователя Ui во время коммутации, т. е. для схем с емкостным накопителем энергии на входе преобразователя.

Если на входе нет конденсатора, то напряжение на в..;оде преобразователя при работе от термоэлектрического генератора будет увеличиваться до термо-э. д.с. холостого хода из-за уменьшения входного тока преобразователя, поскольку ток во включающемся транзисто-

0.16

0,12

0,10

Рис. 3-17. Зависимость коэффициента коммутационных потерь кк от степени насыщения jV.

ре начинает нарастать только после полного выключения выключающегося транзистора. При согласовании нагрузки с термогенератором напряжение холостого хода источника равно 2Ui. Если принять закон изменения входного тока преобразователя во время коммутации лннеГшы.м, то тогда среднее значение -напряжения на входе преобразователя в течение коммутации будет равно 1,5 U] и формула для подсчета коммутационных потерь будет иметь вид:

Як 5,3[/,/,т[ксх. (3-46)

В двухтрансформаторных преобразователях с обратной связью по току (см. рис. 1-14) всплеск коллекторного тока во время коммутации отсутствует, поэтому для этих схем в формулах (3-45) и (3-46) надо полагать kc= 1 [Л. 50]!.

Для низкочастотны.х германиевых транзисторов типов П210 и ГТ403 с f=10 кГц при частотах 1000 Гц и ниже и входных напряжениях t/i=il,5-f-6 В статические потери в 4-12 раз превышают коммутационные потери.

Статические потери в высокочастотных кремниевых транзисторах типа 2Т803 (табл. 3-10) в 4,6-5,4 раза превышают статические потери германиевых транзисторов, а коммутационные потери пренебрежимо малы (/ = 30 МГц). В связи с этим при выборе типа транзистора предпочтение следует отдавать низкочастотным гер.маниевы.м транзистора.м, имеющи.м минимальные статические потери.

Как следует из табл. 3-10, оптимальный ток значительно меньше номинального тока транзисторов, поэтому нагрев транзисторов практически отсутствует и расчеты можно проводить по характеристикам, снятым при рабочей температуре, равной температуре окружающей среды.

В схемах преобразователей с добавочным трансформатором тока типа рнс. 1-16 встает задача определения его коэффициента трансформации кт, оптимального с точки зрения к. п. д. Если первичная обмотка трансформатора включена в коллекторную цепь, а вторичная замкнута на переход эмиттер - база (см. рис. 1-16,в), то этот коэффициент трансформации будет близок к отношению коллекторного тока к базовому току [ктк= = /к о).

Расчет оптимального значения k при данном / = == const можно провести аналитически, учитывая, что

характеристики UaK.n==f{k) и UQ.n=\{k) при этом близки к линейным зависимостям (рис. 3-6 и 3-12):

/эк.н=Яко+й£к; /эб.п= Uo-kU.

(3-47) (3-48)

Тогда потери напряжения в транзисторном ключе определяют и потери мощности, которые надо минимизировать:

(3-49)

где Т1тр -коэффициент полезного действия трансформатора тока.

Приравняв нулю первую производную dUnldk, получим уравнение для определения опт:

Як-/со/Лтр/г2 = 0,

рещая которое находим:

(3-50)

K = VU64\pEV (3-51)

Для оптимального кот минимальное значение [/кл иб , Г 1

и - F -

V-rirAVU E,. (3-52)

Характерно, что значение копт совпадает со значением k, при котором суммарные статические потери на переходах эмиттер - коллектор и эмиттер - база достигают минимума.

Преобразователи с обратной связью по току (см. гл. 1) будут иметь наибольший к. п. д. при коэффициентах преобразования напряжения, соответствующих копт.

Таблица 3-11