- •А. П. Маругин
- •1. Основные элементы силовых электронных устройств
- •1.1. Силовые электронные ключи
- •1.2. Силовые диоды
- •1.2.1. Статические характеристики диода
- •1.2.2. Динамические характеристики диода
- •1.2.3. Защита силовых диодов
- •1.2.4. Основные типы силовых диодов
- •1.3. Силовые транзисторы
- •1.3.1. Основные классы силовых транзисторов
- •1.3.2. Статические режимы работы транзисторов
- •1.3.3. Динамические режимы работы силовых транзисторов
- •1.3.4. Обеспечение безопасной работы транзисторов
- •1.4. Тиристоры
- •1.4.1. Принцип действия тиристора
- •1.4.2. Статические вольт-амперные характеристики тиристора
- •1.4.3. Динамические характеристики тиристора
- •1.4.4. Типы тиристоров
- •1.4.5. Запираемые тиристоры
- •2. Схемы управления электронными ключами
- •2.1. Общие сведения о схемах управления
- •2.2. Формирователи импульсов управления
- •2.3. Драйверы управления мощными транзисторами
- •3. Пассивные компоненты и охладители силовых электронных приборов
- •3.1. Электромагнитные компоненты
- •3.1.1. Гистерезис
- •3.1.2. Потери в магнитопроводе
- •3.1.3. Сопротивление магнитному потоку
- •3.1.4. Современные магнитные материалы
- •3.1.5. Потери в обмотках
- •3.2. Конденсаторы для силовой электроники
- •3.2.1. Конденсаторы семейства мку
- •3.2.2. Алюминиевые электролитические конденсаторы
- •3.2.3. Танталовые конденсаторы
- •3.2.4. Пленочные конденсаторы
- •3.2.5. Керамические конденсаторы
- •3.3. Теплоотвод в силовых электронных приборах
- •3.3.1. Тепловые режимы работы силовых электронных ключей
- •3.3.2. Охлаждение силовых электронных ключей
- •4. Принципы управления силовыми электронными ключами
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Фазовое управление
- •4.3. Импульсная модуляция
- •4.4. Микропроцессорные системы управления
- •5. Преобразователи и регуляторы напряжения
- •5.1. Основные виды устройств преобразовательной техники. Основные виды устройств силовой электроники символически изображены на рис. 5.1.
- •5.2. Трехфазные выпрямители
- •5.3. Эквивалентные многофазные схемы
- •5.4. Управляемые выпрямители
- •5.5. Особенности работы полууправляемого выпрямителя
- •5.6. Коммутационные процессы в выпрямителях
- •6. Импульсные преобразователи и регуляторы напряжения
- •6.1. Импульсный регулятор напряжения
- •6.1.1. Импульсный регулятор с шим
- •6.1.2. Импульсный ключевой регулятор
- •6.2. Импульсные регуляторы на основе дросселя
- •6.2.2. Преобразователь с повышением напряжения
- •6.2.3. Инвертирующий преобразователь
- •6.3. Другие разновидности преобразователей
- •7. Инверторы преобразователей частоты
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Инверторы напряжения
- •7.2.1. Автономные однофазные инверторы
- •7.2.2. Однофазные полумостовые инверторы напряжения
- •7.3. Трёхфазные автономные инверторы
- •8. Широтно-импульсная модуляция в преобразователях
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Традиционные методы шим в автономных инверторах
- •8.2.1. Инверторы напряжения
- •8.2.2. Трехфазный инвертор напряжения
- •8.3. Инверторы тока
- •8.4. Модуляция пространственного вектора
- •8.5. Модуляция в преобразователях переменного и постоянного тока
- •8.5.1. Инвертирование
- •8.5.2. Выпрямление
- •9. Преобразователи с сетевой коммутацией
- •10. Преобразователи частоты
- •10.1. Преобразователь с непосредственной связью
- •10.2. Преобразователи с промежуточным звеном
- •10.3.1. Двухтрансформаторная схема
- •10.3.3. Схема каскадных преобразователей
- •11. Резонансные преобразователи
- •11.2. Преобразователи с резонансным контуром
- •11.2.1. Преобразователи с последовательным соединением элементов резонансного контура и нагрузки
- •11.2.2. Преобразователи с параллельным соединением нагрузки
- •11.3. Инверторы с параллельно-последовательным резонансным контуром
- •11.4. Преобразователи класса е
- •11.5. Инверторы с коммутацией в нуле напряжения
- •12. Нормативы на показатели качества электрической энергии
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Коэффициент мощности и кпд выпрямителей
- •12.3. Улучшение коэффициента мощности управляемых выпрямителей
- •12.4. Корректор коэффициента мощности
- •13. Регуляторы переменного напряжения
- •13.1. Регуляторы напряжения переменного тока на тиристорах
- •13.2. Регуляторы напряжения переменного тока на транзисторах
- •Вопросы для самоконтроля
- •14. Новые методы управления люминесцентными лампами
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •620144, Г. Екатеринбург, Куйбышева ,30
1.3.2. Статические режимы работы транзисторов
Силовые транзисторы являются полностью управляемыми приборами, которые могут быть представлены в виде четырехполюсников с выходными, передаточными и входными характеристиками.
Биполярные транзисторы в силовых схемах включаются по схеме с общим эмиттером, а полевые — с общим истоком. На рис. 1.13 представлена схема биполярного транзистора типа п- р- п с общим эмиттером, нагрузкой Rн и сопротивлением в цепи управления с источником напряжения .
Выходной характеристикой в этой схеме является зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер , а входной – тока базы от напряжения база-эмиттер . Соответственно передаточными характеристиками будут зависимости = 𝑓() или = () с учетом значения сопротивления нагрузки . Выходные характеристики при разных значениях тока базы представлены на рис. 1.14. В этой же системе координат дано зеркальное отображение линейной нагрузочной характеристики (прямая аb), определяемой сопротивлением нагрузки Rн.
Рис. 1.13. Транзисторный ключ Рис. 1.14. Выходные характеристики
с эмиттером общим биполярного транзистора
Прямая аb пересекает ось абсцисс в точке, соответствующей напряжению питания Е, а ось ординат — в точке, соответствующей максимальному значению тока нагрузки Е/RН. Наклон нагрузочной характеристики определяется углом γ (tg γ = ). Различают основные статические режимы работы транзистора: насыщения, отсечки и активный (на рис. 1.14 этим режимам соответствуют области А, В и С).
Схема МОП- транзистора с каналом n-типа, включенного с общим истоком, представлена на рис. 1.15. Управление транзистором осуществляется подачей напряжения затвор-исток . Очень высокое входное сопротивление полевых транзисторов делает практически нецелесообразным использование статической входной ВАХ для определения параметров цепи управления. Поэтому при расчетах режимов работы полевых транзисторов используют передаточные ВАХ, позволяющие определить напряжение с током стока . Характер ВАХ зависит от типа полевого транзистора. На рис. 1.16 показаны передаточные ВАХ МОП - транзисторов с индуцированным 1 и встроенным 2 каналами n-типа.
В транзисторе с индуцированным каналом ток увеличивается, если значение напряжения становится больше порогового значения напряжения и начинает образовываться электропроводящий канал. Далее, по мере увеличения характеристики и, следовательно, обогащения его канала ток увеличивается. При встроенном канале МОП- транзистор может работать в режиме обогащения или обеднения канала носителями электрических зарядов.
Рис. 1.15. Схема включения Рис. 1.16. Статистические передаточные
МОП - транзистора характеристики МОП- транзистора
Когда напряжение иGS = 0, в транзисторе со встроенным каналом протекает ток стока , что соответствует открытому состоянию. Если иgs > 0, то происходит обогащение канала и ток увеличивается, а при иGS < 0 уменьшается из-за обеднения канала. При напряжении иGS = транзисторов с каналом n-типа ток равен нулю. Область ВАХ с крутыми участками соответствует открытому состоянию транзистора. Закрытое состояние наступает при иGS < , когда ток уменьшается до некоторого малого остаточного значения. Этот режим называется режимом отсечки. Пологие участки ВАХ соответствуют активному режиму.