3.4. Выбор угла отсечки

Как отмечалось ранее, работа АЭ с отсечкой тока применяется прежде всего для повышения КПД коллекторной цепи

— коэффициент формы импульса тока. где g₁ = I _к1/ I _к0 = α ₁/α ₀

В режиме класса А (при Θ = 180°) коэффициент формы g₁( 180°) = 1, и при типичных значениях ζ_кр = 0,8...0,9 имеем КПД η_э = 0,4...0,45. Переход к работе с углом отсечки Θ = 90° при той же полезной мощ­ности Р₁ = 0,5U_нI_к] приводит к увеличению КПД в g₁(90°) = 1,57 раза, т.е. до значений η_э = 0,63...0,71, и, что самое главное, мощность, рас­сеиваемая коллектором Р_рас = [(1 - η_э)/ η_э]P₁, снижается при этом в 2,6...2,9 раза.

Чтобы решить, насколько оправдано дальнейшее уменьшение Θ, рассмотрим зависимость основных энергетических показателей кас­када от угла отсечки при заданной полезной мощности P₁. Считаем, что при Θ = 90° требуемая полезная мощность меньше номинальной мощности АЭ, т.е. Р₁ < [Р₁]_тах. Разрешив (3.4) относительно J_кp, найдем нормированную высоту импульса тока, необходимую для реализации заданной мощности Р₁:

. (3.6)

Сравнивая выражения J_кp = е_{к.э.min кр}/Е_к и ζ_кр = (Е_к - е_{к.э. min кр})/Е_к , приходим к простому соотношению

ζ_кр =1-J _кp . (3.7)

Рис. 3.3, а иллюстрирует зависимость величин J_кp, ,ζ_кр , g₁ и η _э от Θ при условии, что Р₁ = 0,5Р_1mах при Θ = 90°, т.е.

Р₁ = S_кp /32. Из (3.6) следует, что нормированная высота импульса тока J_кp мини­мальна при Θ = 120°, когда коэффициент α ₁(120°) = 0,536 максима­лен. При Θ, равном 180° и 90°, поскольку здесь α ₁, = 0,5, значения J_кp и, следовательно, ζ _кр одинаковы и мало отличаются от их экстре­мальных значений. При Θ < 75° требуемое значение J_кp резко возрас­тает. Это объясняется тем, что заданное значение I_к1 при уменьше­нии Θ может быть получено только при увеличении высоты импульса Фактически же для поддержания постоянной

мощности Р₁ ток I_к1 должен быть увеличен, чтобы скомпенсировать уменьшение ζ_кp и U_н, обусловленное ростом остаточного напряже­ния. Так как g₁(Θ) при уменьшении Θ растет, график η_э(Θ) имеет мак­симум, причем оптимальное значение Θ_опт лежит в пределах 50...75° и зависит от отношения заданной мощности Р₁ к максимально возможной

Ясно, что при увеличении η_э падает мощность, рассеиваемая на коллекторе. Однако, окончательно выбирая угол отсечки, следует иметь в виду, что при Θ < 75° резко увеличивается высота импульса тока и растет амплитуда возбуждения U_6.э, что приводит к значитель­ному увеличению обратного напряжения на эмиттерном переходе и, сле­довательно, к ограничениям по допустимым значениям i_к.доп и е_{б.э. доп}.

Кроме того, одновременный рост U_6.э и I_б1 = I_к1 / h_21э обусловливает резкое увеличение мощности возбуждения (т.е. падение К_Р, рис. 3.3, б). В результате рост мощности, рассеиваемой во входной цепи, может превысить выигрыш, связанный с повышением КПД коллекторной цепи. Иными словами, максимум общего КПД каскада смещается относительного Θ _0ПТ в сторону боль­ших углов отсечки Θ = 70...90°. Эти углы отсечки и рекомендуется выбирать при проектировании транзисторных усилителей мощности. Аналогичные рекомендации справедливы для ламповых усилителей.