Автоколивальних схема з насичуючої сердечником, незважаючи на чудові властивості і хороші характеристики інших типів інверторів, зберігає фундаментальне значення в напівпровідникових схемах перетворення. Пов’язано це, перш за все, з простотою і економічністю притаманними схемою. У міру розвитку методів проектування та доступності досконаліших компонент, недоліки цієї схеми поступово стали

менш істотними. Хоча принципові схеми не піддалися протягом минулого десятиліття істотно зміни, к.к.д. інвертора і перетворювача з насичуючої сердечником постійно поліпшувався.

Не багато поки ще було сказано про проблему запуску таких інверторів. Займаючись аналізом коливань, зручно прийняти, що пуск вже відбувся або що для нього створені умови. Допускаючи це, читач не відволікає свою увагу від основного предмета обговорення. В реальному світі апаратних засобів, часто необхідно приділити особливу увагу початкового пуску, а також відновленню коливань після некритичного ушкодження схеми.

Цікава ситуація показана на рис. 3.1. У цій експериментальній установці інвертор з насичуючої сердечником просто вимикається при короткозамкненою навантаженні. Звичайно, добре, що це так. Обидва транзистора повертаються в стан «вимкнено», або в гіршому випадку в стан холостого ходу з малим значенням струму, визначеним ланцюгами зсуву. Властива цій схемі захист надійна, і, при відповідним чином розробленою схемою, цей стан може зберігатися як завгодно довго. Однак коли коротке замикання видалено, інвертор почнеться нормально працювати. Зверніть увагу, що видалення несправності не викликало кидка струму в первинній обмотці, який відбувається при першому підключенні джерела постійної напруги. Чому інвертор повинен заробити, коли джерело постійної напруги вже підключений, і Ви просто ліквідовуєте коротке замикання в нагрузочной обмотці?

Рис. 3.1. Експеримент, пов’язаний з режимом пуску інвертора.

Схема, наведена на рис. 3.2а, дозволяє зрозуміти це явище. На малюнку зображений двотактний генератор зі зворотним зв’язком Хартлі. Зверніть увагу на схожість між цією схемою і схемою інвертора на рис. 3.2В. У інвертора немає окремого конденсатора, підключеного до пер-

первинних обмотці з метою утворення резонансного контуру, але можна врахувати наявність паразитної ємності. Резонансна частота такого «коливального контуру» повинна бути дуже високою очевидно набагато вище частоти прямокутних коливань інвертора. Хоча добротність Q такого резонансного контура дуже низька, це компенсується надзвичайно високою крутизною потужних транзисторів. Існує ще одна дрібниця, що заважає запобігти роботу інвертора в режимі високочастотного генератора зі зворотним зв’язком. Справа в тому, що цей режим роботи важко було вловити через його нетривалість. Щоб перевести роботу схеми в режим перемикань потрібно відносно небагато періодів роботи в «лінійному» режимі. Зауважимо, що один транзистор без другого утворює асиметричний генератор Хартлі. Таким чином, коли на одному транзисторі напруга прямого зміщення більше ніж на іншому, або коли один транзистор включений, а інший вимкнений, велика можливість виникнення описаного вище явища. Саме переходом з режиму коливань з L З контуром в режим перемикань починається робота інвертора, коли видаляється коротке замикання в нагрузочной обмотці.

(А) Двотактний генератор с (В) Схема інвертора з

зворотним зв’язком Хартлі. насичується сердечником.

Рис. 3.2. Схеми генераторів Хартлі: одна призначена для високочастотних коливань і інша, утворена непреднамерено.

В інших схемах інвертора, еквівалентний LC генератор зі зворотним зв’язком може не бути схемою Хартлі. Однак це не змінює механізму пуску. Є й інші обставини, при яких цей короткочасний режим запуску, у вигляді коливань LC генератора стає важливим. Наприклад, напруга живлення, що подається на інвертор, може змінюватися не стрибком, а поступово. Така ситуація має місце при наявності фільтра з великою постійною часу, блокувальних конденсаторів або дроселя фільтру. Крім того, у деяких джерел живлення штучно зроблено повільне зміна напруги при їх включенні, щоб запобігти руйнівні перехідні процеси в устаткуванні. Той факт, що інвертор не завжди потребує «струсах» не завжди оцінюється. Можливо, що більшість заходів, пов’язаних з пуском, призначене для того, щоб послабити ефект різкого включення постійної напруги. Проте використання транзисторів з високим коефіцієнтом посилення сприяє підтримці коливань LC генератора. На щастя, більшість методів, призначених для самозбудження при різкому включенні постійної напруги, створюють умови, сприятливі для запуску з використанням короткочасних коливань LC генератора. У будь-якому випадку, звичайно найгірша ситуація для пуску спостерігається в разі граничних навантажень і низьких температур.

Чотири часто використовуваних способу запуску інверторів з насичуючої сердечником показані на малюнках з 3.3 по 3.6. Хоча на них зображені схеми із загальним емітером, ті ж самі ідеї застосовні до всіх самозбудні інверторів з насичуючої сердечником. По суті, метою тут є забезпечення малої величини напруги прямого зміщення, по крайней мере, в одного з транзисторів. На рис. 3.3 напруга прямого зміщення на базах обох транзисторів формується за допомогою резисторів R1 і R2. Тут можна заперечити: це може привести до того, що обидва транзистора опиняться в важких умовах. Цей випадок уже згадувався в попередньому розділі, де було підкреслено, що така ситуація малоймовірна через неможливість абсолютного балансу в двох половинах двотактної схеми. Найгірше, що може статися, це можливість виникнення короткочасного стану, коли одночасно проводять обидва транзистора; стійкою ця ситуація бути не може тому, що напруга прямого зміщення, необхідне для насичення транзистора, виходить в динамічному, а не в статичному стані схеми. Тобто схема повинна перебувати в стані коливання, і, отже, не буде зафіксована в одному стані.

Рис. 3.3. Схема, що забезпечує запуск з одним дільником напруги для обох баз. Фірма Motorola Semiconductor Products.

Приблизні значення R1 і R2 легко обчислюються. Потім досвідченим шляхом, змінюючи в невеликих межах розрахункові величини, домагаються оптимізації режиму запуску інвертора і робочих характеристик. Початковий напруга зсуву бази VB для германієвих транзисторів можна прийняти рівним 0,3 В, для кремнієвих транзисторів приблизно 0,5 В. Якщо задано напруга живлення КСС, то значення R1 і / ^ можна отримати з рівняння:

Рис. 3.6. Схема запуску із змінним напругою зсуву. Фірма Motorola Semiconductor Products.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.