Эффективным путем устранения несимметрии в работе силовых транзисторов инвертора является применение схемы стабилизации коэффициента глубины насыщения транзистора или применение схем предварительного усилителя с пропорционально-токовым управлением. Для стабилизации коэффициента глубины насыщения транзистора последовательно с базовыми обмотками W2 (рис. 3.31) включена дополнительная обмотка трансформатора Wfl, которая через дополнительный диод УВдоп подключается к коллектору силового транзистора [29]. Напряжение дополнительной обмотки выбирается равным 1 В для компенсации падения напряжения на дополнительном диоде.

w,

Е>

VD2 VD3 VD4

О

Рис. 3.31. Электрическая схема предварительного усилителя с дополнительной обмоткой трансформатора

Схема стабилизации глубины насыщения работает следующим образом. При отпирании силового транзистора ток управления, протекающий через резистор R1, является суммой базового тока и тока диода УВдоп. Соотношение между этими составляющими тока управления определяется статическими характеристиками транзистора и разностью напряжений на дополнительной обмотке и на диоде УВдоп. Если указанные напряжения равны, то на коллектор-

ном переходе открытого транзистора напряжение равно нулю, что соответствует граничному режиму работы силового транзистора. По мере увеличения тока коллектора происходит перераспределение токов базы и диода, обеспечивающее поддержание неизменного статического режима. При достижении током коллектора максимального значения ток диода снижается до нуля. Далее транзистор выходит в активную область и диод УПдоп запирается напряжением на коллекторном переходе.

Использование ненасыщенного режима работы силового транзистора приводит к повышению остаточного напряжения на переходе коллектор-эмиттер и, следовательно, к увеличению мощности статических потерь Рст, определяемых выражением

Рст = (Use + идоп - UnpVDflon)lK,

где Пдоп - напряжение на дополнительной обмотке;

ПпрУОдоп - прямое падение напряжения на диоде УВдоп-

В сетевых источниках электропитания увеличение мощности Рст статических потерь незначительно и может компенсироваться снижением мощности динамических потерь. На рис. 3.32 показаны составляющие мощности статических и динамических потерь для инвертора полумостового типа на транзисторах 2Т847А в диапазоне частот до 100 кГц.

Область равенства статических и динамических потерь

20 30 40 50

f ,кГч

Рис. 3.32. Зависимость мощности Рпот потерь в транзисторах инвертора от частоты fnp преобразования

Для высоковольтных переключающих транзисторов наблюдается существенная зависимость напряжения Ubt обратносмещенного вторичного пробоя от коэффициента насыщения и запирающего тока базы в момент запирания [26, 30]. Поэтому основным способом

обеспечения надежной работы транзисторов является использование малонасыщенного и ненасыщенного режимов открытого транзистора. Кроме того, необходимо обеспечение сравнительно небольших запирающих токов Хвзал < (0,2...0,3)1кнас и обязательный контроль за соблюдением положения динамической траектории переключения в пределах области безопасной работы.

Следует отметить, что действие схемы стабилизации глубины насыщения в конкретном предварительном усилителе мощности ограничено уровнем переключаемого тока коллектора. Превышение этого уровня приводит к значительному росту времени tpac рассасывания и времени выключения транзистора. На рис. 3.33 приведена экспериментальная зависимость, из которой следует, что с увеличением тока 1к коллектора растет время tpac рассасывания. Однако схема предварительного усилителя благодаря связи базы с коллектором должна стабилизировать коэффициент насыщения транзисторов, т. е. время рассасывания должно оставаться стабильным.

1,8 1,8 1,4 1,2 1,0 0,8 0,0 0,4 0,2 О

1.,А

Рис. 3.33. Зависимость времени рассасывания от тока коллектора транзистора типа 2Т841А при температуре окружающей среды 25 °С

В работе [31] предложено объяснение ползченного эффекта, которое основано на представлении напряжения перехода коллектор-эмиттер в виде зависимости: