тока с точки зрения уменьшения суммарных статических потерь малоэффективно из-за большого коэффициента передачи тока составного транзистора. Отличительными особенностями составной структуры на высоковольтных транзисторах являются насыщение силовых транзисторов в значительно меньший коэффициент передачи тока; при этом процесс выключения составного транзистора может иметь различный характер в зависимости от уровня отключаемого тока [3]. Исследования таких ключей показали, что:

регулирование входного тока не только увеличивает быстродействие и уменьшает потери (особенно при выключении), но и качественно изменяет характер процесса выключения составных транзисторов, исключая перегрузку входного транзистора;

характер траектории рабочей точки выходного транзистора в ключе с минимальными потерями аналегичен таковому в ключе на одиночном транзисторе; при этом степень насыщения силовых транзисторов резко уменьшается с уменьшением тока нагрузки;

- эффективность-ключа с первым способом регулирования входного тока существенно снижается при малых (номинальных) токах нагрузки из-за уменьшения степени насыщения транзисторов и выхода их в активную область, а эффективность ключа с третьим способом регулирования входного тока снижается при малых токах нагрузки из-за увеличения степени насыщения транзисторов.

Дальнейшие исследования показали, что траектория рабочей точки выходного транзистора в ключе с минимальными статическими потерями в рабочем диапазоне тока нагрузки с достаточной точностью аппроксимируется линейной функцией.вида -.Ki+KiIh, где Ки В - коэффициент аппроксимации, характеризующий напряжение коллектор - эмиттер выходного транзистора при нулевом токе через ключ; К2, Ом - коэффициент аппроксимации, характеризующий наклон линейной функции тока через ключ.

Коэффициент Kz в рабочем диапазоне тока нагрузки численно равен остаточному выходному сопротивлению транзистора:

2 = = КЭвас к-

На значение коэффициента Ki большое влияние оказывает напряжение насыщающего источника f/нас; с увеличением; [/нас коэффициент Ki возрастает. Для двухкаскад-]88

и Ki

9+ТК

>

4-

<? + Г1С 9 9 9 9

>

>

Рис. 5. Функциональные схемы ключей с линейным регулированием ( ) и регулированием входного тока пропорционально /к с на* чальным смещением (б)

ных составных ключей значение коэффициента K\zi определяется из выражения

где /бэм.н - минимальное напряжение база-эмиттер выходного транзистора.

Следует ©тметить, что аналогичные результаты получены в [4], где использовалась упрощенная модель транзистора в области глубокого насыщения.

Функциональная схема транзисторного ключа с регулированием {/кэ по линейному закону приведена на рис. 3,а. Цепь управления представляет собой следящую систему-при этом во всем диапазоне тока нагрузки напряжение коллектор - эмиттер поддерживается равным

t/кэ = ({/ + {К + = /Сх + Л-

Кривые на рис. 2 для ключа с таким способом регулирования обозначены цифрой 6. Суммарные статические потери в ключах на различных типах транзисторов в широком диапазоне тока нагрузки превышают минимально возможные не более чем на 5 ... 10%, и в номинальном режиме они оказываются меньше, чем в ключах с первым вторым способами регулирования.

Схему транзисторного ключа (рис. 3,с) можно рекомендовать при изменении тока нагрузки в широком диапазоне для выходных каскадов как на одиночном, так и на составном транзисторах. При токе нагрузки, изменяющемся в менее широком диапазоне, может оказаться целесообразны применение ключей с регулированием входного тока сило-

вых транзисторов пропорционально току через ключ. Для схем с пассивным запиранием рекомендуется при этом вводить начальное смещение в закон регулирования входного тока. Функциональная схема транзисторного ключа с таким способом регулирования показана на рис. 3,6. Цепь управления силовыми транзисторами представляет собой следящую систему. Напряжение, пропорциональное сумме входного тока транзистора /вх и начального фиксированного тока Р, сравнивается в ДУ с напряжением, пропорциональным току через ключ /н. При этом во всем диапазоне тока нагрузки входной ток поддерживается равным

Значение тока /° определяется при минимальном токе нагрузки:

/ =[/бэмин ?бэ.

Траектория рабочей точки выходного транзистора при таком способе регулирования качественно аналогична таковой в ключе с регулированием входного тока силовых транзисторов без регисторов Рбэ по первому способу.

На рис. 4 приведены простые практические схемы, реализующие законы регулирования 0кэ(/н), близкие к оптимальным [4, 5]. Схема на рис. 4,а имеет меньшие потери на управление благодаря применению низковольтного входного транзистора с большим усилением. Схема на рис. 4,6 отличается меньшими потерями в цепи насыщения благодаря предельно малому значению [/нас-

В обеих схемах Ukss растет с током нагрузки благодаря увеличению Ubbi и [/бэз- Исследования показали, что квазиоптимальность закона регулирования сохраняется при из-

9 + H0C

<? +TK

Рис. 4. Практические схемы, реализующие квазиоптнмальные законы

регулирования кэ-а - с низковольтным влодным транзистором; б -с минимальным напряжением 1/нас