5.8. Силовой каскад

На принципиальной схеме, приведенной на рис. 5.2 конденсаторы C5 и С6 вместе с силовыми транзисторами VT9и VT10 образуют схему полного моста, в диагональ которого последовательно с конденсатором С7 включена первичная обмотка силового импульсного трансформатора ТVЗ. Параллельно каждому силовому транзистору VT9 иVT10 установлен защитный диод VD23 и VD24 соответственно устраняющий выбросы напряжения в моменты коммутации транзисторов, а также служащий для создания пути частичного возврата энергии, запасенной в силовом импульсном трансформаторе, в источник первичного питания. Наличие конденсатора С7 исключает насыщение сердечника трансформатора ТVЗ при возникновении асимметрии временных интервалов протекания тока через первичную обмотку ТVЗ. Конденсатор С7 устраняет постоянную составляющую в цикле перемагничивания сердечника и этим исключает увеличение токовой нагрузки на одном из силовых транзисторов. К первичной обмотке трансформатора ТVЗ подключена RС цепь на элементах R48 и С25, которая предназначена для гашения паразитных высокочастотных колебаний.

Силовой каскад работает под управлением колебаний, сформированных ШИМ-регулятором. С помощью трансформатора ТV2 осуществляется согласование уровней импульсных колебаний его первичной цепи и входом силового каскада. Входная сигнальная цепь усилителя мощности образована вторичными обмотками трансформатора ТV2 и элементами, установленными между этими обмотками и базами транзисторов VT9 и VT10.

Каждая из вторичных сигнальных обмоток трансформатора ТV2 подключается к соответствующему силовому транзистору между базовой цепью пассивных элементов и эмиттером этого транзистора. Включение вторичных обмоток согласующего трансформатора ТV2 выбрано таким образом, чтобы обеспечить подачу отпирающих импульсов в базовые цепи транзисторов VT9 и VT10 в противофазе. Микросхемой IС1 сформированы две последовательности, поступающие на двухтактный усилительный каскад на транзисторах VT7 и VT8. Во время коммутации VT7 и VT8 во вторичных обмотках трансформатора ТV3 наводится эдс самоиндукции. Во время закрывания транзистора VT8 импульс положительной полярности появляется на вторичной обмотке, подсоединенной к базовой цепи транзистора VT9. Соответственно при запирании транзистора VT7 аналогичный сигнал возникает на обмотке, соединенной с базовой цепью VT10. Каждый из транзисторов в паре VT7 и VT8управляет силовым транзистором. Сигналы управления, т. е. импульсы положительной полярности, разнесены во времени и разделены паузами – интервалами «мертвая зона».

Транзисторы VT9 и VT10 работают в ключевом режиме. Включаясь поочередно, они попеременно подключают вывод первичной обмотки ТVЗ (точка соединения эмиттер VT9 – коллектор VT10), то к положительному потенциалу источника первичного напряжения (положительная обкладка конденсатора С5), то к отрицательному (отрицательная обкладка конденсатора С6). При открытом транзисторе VT9 через первичную обмотку трансформатора ТVЗпротекает ток по цепи: положительная обкладка конденсатора С5 – переход коллектор-эмиттер транзистора VT9 – первичная обмотка трансформатора ТVЗ – конденсатор С7 – точка соединения конденсаторов С5 и С6. В течение этого интервала происходит частичная подзарядка конденсатора С6, разрядка конденсатора С5 и перемагничивание сердечника трансформатора ТVЗ. В течение «мертвой зоны» значение заряда на конденсаторах С5 и С6практически не меняется, так как постоянная времени разряда этих конденсаторов через резисторы R30 и R31гораздо больше интервала «мертвой зоны». В течение «мертвой зоны» оба силовых транзистора VT9 и VT10закрыты. В этот момент их можно рассматривать, как пару высокоомных сопротивлений, включенных последовательно. Одинаковые по величине сопротивления транзисторов образуют делитель напряжения. Напряжение на коллекторе VT10 устанавливается на уровне, равном половине напряжения питания силового каскада, и сохраняет свое значение в течение всего интервала «мертвой зоны». При открывании транзистора VT10направление протекания тока через первичную обмотку трансформатора ТVЗ изменяется на противоположное.

Для ускорения процесса переключения в базовую цепь транзистора VT9 включена цепочка: конденсатор С21 – диод VD21 – резистор R36. Аналогичная последовательность из элементов С22, VD22 и R37 имеется в базовой цепи транзистора VT10.

В начальный момент возникновения положительного напряжения на обмотке, подключенной к базовой цепи транзистора VT9 (положительная обкладка конденсатора С21), конденсатор С21 разряжен и представляет собой коротко замкнутую цепь. По цепи: конденсатор С21 – резистор R40, переход база-эмиттер транзистора VT9 – начинает протекать максимально возможный ток. Такой скачок тока позволяет произвести резкое открывание транзистора VT9. По мере зарядки конденсатора С21 происходит падение уровня тока, протекающего через него в базу транзистора VT9. Когда конденсатор С21 полностью зарядится, ток, поступающий через него, снизится до нуля. Напряжение на обкладках конденсатора определяется падением напряжения на диоде VD21 и резисторе R36, через которые протекает ток базы транзистора VT9, поддерживающий его в открытом состоянии после зарядки конденсатора С21. По окончании положительного импульса в обмотке трансформатора ТV2 и начала «мертвой зоны», резко благодаря заряженному конденсатору С21 меняется полярность напряжения, приложенного к переходу база – эммитер транзистора VT9. Это приводит к ускоренному закрыванию транзистора VT9 и рассасыванию избыточных носителей в базе.