леиня. В свою очередь, цепь управления (как р-п переходе характеризуется напряжениями и токами в прямом и обратном на правлениях.

Общая мощность Р, рассеиваемая на тиристоре, состоит из мощности потерь в прямом и обратном направлениях по основной цепи и на управляющем электроде

Рт = ср тоаж т + Ру.ср таж т- (2.13)

Надежность тиристоров в ИВЭ как любого полупроводникового прибора обеспечивается выбором безопасных электрических и тепловых режимов работы.

Максимально допустимые токи по основной цепн определяются конструкцией тиристора. Нагрев тиристора зависит от падения напряжения и действующих значений токов по основной цепи и управляющему электроду. Отношение между максимальным значением постоянного тока в открытом состоянии и его средним значением

откр таж/откр.ср таж= 157 (2.14)

должно учитываться при расчете режимов работы. Обеспечение тепловых режимов тиристоров и их расчет проводятся по вычисленным потерям мощности (2.13) по методике, изложенной в гл. 13.

Максимально допустимое напряжение (прямое и обратное) ограничивается областью электрического пробоя тиристора, поэтому номинальное рабочее напряжение должно выбираться с запасом

/ном.т«(0,6-0,7)(/вкл.т. (2.15)

Для увеличения макси.мально допустимого обратного напряжения управляющий электрод тиристора соединяют через резистор с катодом, нли он должен находиться под отрицательным потенциалом по отношению к катоду. Для обеспечения надежной работы номинальное обратное напряжение на тиристоре не должно превышать (0,6-0,7) i/oOp.moxT-

Прямое напряжение включения Увкл.т (рис. 2.7, в) является критическим напряжением, при котором тиристор, имеющий предельную температуру корпуса, переходит в открытое состояние при отсутствии тока управляющего электрода. Превышение этого напряжения может привести к разрушению структуры тиристора. Поэтому перевод тиристора из запертого состояния в проводящее не рекомендуется производить увеличением прилагаемого к нему напряжения при отсутствии тока управляющего электрода. Существенное влияние иа устойчивость к самооткрыванию тиристора за счет увеличения напряжения Увкл.т или скорости его нарастания dUkj d оказывает также соединение управляющего электрода с катодом через резистор сопротивлением нескольких сотен ом.

Качество н надежность работы тиристоров существеиио зависят от режима работы цепи управления, входные вольт-амперные характеристики которой имеют большой разброс от образца к образцу одного и того же типа приборов. Кроме того, ток и напряжение управления (как и в любом полупроводниковом приборе) изменяется при изменении температуры перехода. Поэтому для каждого типа тиристоров существует граница минимальных значений напряжения отпирания Уу.от-т и тока /у.от.т. выше которых тиристор надежно включится в диапазоне изменения температуры от минимального до максимального значений.

В справочных данных обычно приводится максимально допустимая средняя мощность управления Ру.сртахт "отя тиристоры, как

правило, управляются короткими импульсами и для цепи управления необходимо знать допустимую импульсную мощность Ру.и.тах т. которая превышает среднее значение мощности. Для прямоугольных управляющих импульсов

Ру.Итах1 - Р7-сртах1~ (2.16)

где Гц - период повторения; t„.y - длительность импульса управления.

При синусоидальном управляющем импульсе

Ру.и тоол т = 4Ру.ср теая т- (2-17)

Кривые допустимой мощности совместно с областью границы отпираний Уу.отт, 7у.от.т позволяют построить нагрузочные прямые и определить выходные параметры источника сигнала управления.

При расчетах цепи управления рабочая точка при всех условиях эксплуатации должна находиться внутри области семейства входных вольт-амперных характеристик.

2.4. Транзисторы

Основные параметры. В современных источниках электропитания транзисторы иашли широкое применение; онн используются для усиления сигналов постоянного и переменного тока, генерирования колебаний синусоидальной или прямоугольной формы или в качестве силовых ключей для преобразования постоянного тока в переменный. В слаботочных цепях управления ИВЭ используются маломощные транзисторы общего применения, а для силовых цепей ИВЭ разработано много типов специальных мощных транзисторов, которые могут пропускать и коммутировать токи от единиц до нескольких десятков ампер, надежно работать при напряжениях до 1000 В.

Транзистор может быть включен в схему ИВЭ одним из трех способов: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) или общим ко-лектором (ОК) в зависимости от того, какой вывод берется общим для входного и выходного сигнала. В каждой схеме включения транзистор характеризуется рядом параметров, определяющих его физические свойства, режимы эксплуатации или максимально допустимые режимы. Из большого числа параметров отметим только важнейшие, которые иаибо."ее часто используются при расчетах ИВЭ.

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером характеризует отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданных постоянном обратном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера в схеме ОЭ:

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер УЭнас - напряжение между выводами коллектора и эмиттера в режиме насыщения при заданных токах 1 и /g.

Коэффициент насыщения транзистора - отношение тока базы в режиме насыщения /внас к току базы иа границе насыщения

нас=/Бнас/Б. (2-19)

Одним нз основных параметров транзистора в режиме эксплуатации является постоянный ток, протекающий через коллекторный переход Ij и его максимально допустимое значение Ктах- в импульсном режиме транзистор способен пропустить импульсный ток /jh и его максимально допустимое значение к и max которые зависят от частоты повторения и длительности импульса.

По постоянному напряжению транзистор характеризуется следующими параметрами: {/jg

постоянное напряжение, приложенное между выводами коллектора и эмиттера. Если это напряжение измеряется при заданном токе коллектора и /g = О, то оно обозначается Уэо " граничное значение t/кэогр которое больше максимально допустимого напряжения /цэтал: мак-

симально допустимого импульсного напряжения коллектор эмит-

tj4 4нр

t а)

б 8в1КЛ

«нас

к? нас

рас СП

тер и,

КЭ и max-

Рис. 2.8. Импульсный режим

работы транзистора: а - входное напряжение; 6 - входной ток; в - ток коллектора; г - напряжение на коллекторе

Ток коллектора и напряжение на нем определяют максимально допустимую мощность рассеяния

к пшх = max KЭ max- -

Частотные свойства транзистора характеризуются граничной частотой frp, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме ОЭ экстраполируется к единице. Существенное влияние на частотные характеристики транзистора оказывает емкость коллекторного перехода - емкость между выводами базы и коллектора транзистора при заданных обратном напряжении коллектор-база я токе эмиттера.

При работе в режиме переключений (например, в импульсных стабилизаторах, статических преобразователях) транзистор характеризуется рядом временных параметров, сущность которых видна из рис. 2.8, иллюстрирующих режим переключения схемы с ОЭ. При подаче на вход транзистора отпирающего сигнала £/вкл (рис. 2.8, о) ток в его коллекторе (рис. 2.8, в) из-за инерционности носителей появляется не сразу, а спустя некоторое время, называемое временем задержки /дд, а затем за время нарастания <нр ток коллектора достигает своего максимального значения /i„ac, а напряжение насыщения Уэнас (ряс. 2.8, е) становится минимальным. Интервал времени, являющийся суммой времени задержки и нарастания, составляет время включения транзистора

вкл = зд+нр. (2.21)