5. Защита Вентилей от перенапряжения со стороны потребителя

Защита преобразователей от перенапряжений, вызванных коммутациями самих вентилей, осуществляется при помощи RC-цепочек, включаемых параллельно вентилям, например В1-В3 (см. рисунок 1.7.б). С увеличением мощности вентиля значения емкости С изменяются от 0,1 - 0,5 до 0,5 – 10 мкФ, сопротивлений R от 5 – 50 до 20 – 80 Ом.

Защита вентилей от перенапряжений, возникающих вследствие электромагнитной энергии в индуктивностях нагрузки при ее отключении, осуществляется также при помощи RC-цепочек. В схеме фильтра Ф3 (см. рисунок 1.7, в) используются лавинные вентили В2, В3, допускающие работу в условиях обратного пробоя, и вспомогательные тиристоры В1, В4. При повышении напряжения на зажимах фильтра побивается вентиль В2. За счет падения напряжения на резисторе R4 создается положительный потенциал на управляющем электроде тиристора В1, и последний отпирается. Если запасенная энергия велика и R1C1-цепочка не в состоянии ограничить перенапряжение на уровне лавинообразования В2, пробивается вентильВ3. после чего открывается тиристор В4 и подается сигнал на систему управления, которая создает дополнительный контур для разряда электромагнитной энергии (или отключает силовую схему).

5. Схемы включения транзисторов

Транзистор – полупроводниковый прибор, обладающий полной управляемостью, то есть управляющим воздействием может быть открыт, закрыт, открыт не полостью. Наибольшее применение транзисторы находят в системах управления преобразователями; вместе с тем разработка мощных транзисторов позволит с успехом применять их также в силовой схеме преобразовательных устройств.

Основу транзистора составляет трехслойная полупроводниковая структура с двумя p-n-переходами. Различают транзисторы типа p-n-p и n-p-n (рисунок 1.8, а, б). В полупроводниковой структуре типа p основными носителями зарядов являются положительно заряженные «дырки», в структуре типа n – отрицательно заряженные электроны

В усилительный каскад транзистор может быть включен тремя различными способами (рисунок 1.9): по схеме с общей базой (а), с общим эмиттером (б) и с общим коллектором (в). Различные схемы имеют разные свойства, но принцип усиления в них одинаков.

а) б) в)

Рисунок 1.9. Включение транзистора по схеме с общей базой (а), с общим эмиттером (б) и общим коллектором (в).

Схема с общей базой. Входной сигнал прикладывается к выводам эмиттер – база, а источник питания коллектора и сопротивление нагрузки включены между выводами коллектора и базы. Усилитель, собранный по схеме с общей базой, обладает малым входным сопротивлением (единицы Ом) и большим выходным сопротивлением (сотни кОм). Малое входное сопротивление – существенный недостаток схемы с общей базой. В многокаскадных усилителях входное сопротивление оказывает шунтирующее действие на выход предыдущего каскада, снижая коэффициент усиления этого каскада по мощности и напряжению (по току усиления нет). Поэтому между каскадами с общей базой, необходима установка согласующих трансформаторов, что усложняет схему в целом.

Схема с общей базой дает усиление по напряжению и мощности порядка 1000.

Схема с общим эмиттером. Входной сигнал также прикладывается к выводам эмиттер-база, но источник питания коллектора и последовательно соединенное с ним нагрузочное сопротивление включены между выводами эмиттера и коллектора. Общим для входной и выходной цепей является эмиттер.

Основная особенность схемы с общим эмиттером заключается в том, что входным током в ней является не ток эмиттера, а малый по величине ток базы I_б. Поэтому входное сопротивление каскада с общим эмиттером значительно выше, чем входное сопротивление каскада с общей базой, и составляет сотни Ом. В многокаскадном усилителе на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, можно обходиться без согласующих устройств между каскадами.

Важнейшим достоинством схемы с общим эмиттером является большой коэффициент усиления по току:

k_i =  I_к / I_б. (1.11)

Обычно отношение  I_к / I_б обычно обозначается буквой β:

, (1.12)

где α = 0,9 – 0,99, смотри формулу (1.9).

Коэффициент усиления по напряжению для схемы с общим эмиттером имеет примерно такой же порядок, что и для схемы с общей базой. Чем ближе коэффициент α к единице, тем выше усиление по напряжению и току.

Коэффициент усиления по мощности для схемы с общим эмиттером

. (1.13)

оказывается высоким и может достигать нескольких тысяч.

Схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель) рисунок (рисунок 1.9, в). Входной сигнал подводится между базой и точкой заземления. Сопротивление нагрузки R_н включено не в коллекторную, а в эмиттерную (общий электрод всегда «свободен»). Коэффициент усиления по току

k_i =  I_к / I_б. = 1/(1-α). (1.14)

Входное сопротивление схемы с общим коллектором очень велико (порядка десятков и сотен кОм), а выходное сопротивление, наоборот, мало и составляет десятки или сотни Ом. Каскад с общим коллектором имеет коэффициент усиления по напряжению меньше единицы (k_U = 0,9 - 0,95). Данная схема применяется в основном в качестве согласующего устройства между выходами усилителей и низкоомной нагрузкой.

Сравнительные свойства схем включения транзисторов приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Тип схемы	Усиление			Сопротивление
	КU	Ki	Kp	Входное, Ом	Выходное, Ом
ОБ ОЭ ОК	до 1000 100 1	1 10-100 10	до 1000 до 10000 10	Единицы Сотни Десятки тысяч	Сотни тысяч Десятки тысяч сотни