Система управления импульсным ключом

3. Система управления импульсным ключом.

 

3.1. Предоконечный каскад.

Выбор транзисторов в предоконечном каскаде проводится по следующим параметрам :

1. U_n < U_{бэо max(силового ключа)}

2. I_кmax = I_{б(силового ключа) max} + 50%

3. U _{кэ max} = 2U_n + 30%

Примем Un = 5 B

Тогда :

U _{кэ max} = 13 В

I_кmax = 1.358 А

Для как можно большего уменьшения тока управления необходимо в предоконечный каскад поставить транзистор с большим коэффициентом усиления. Важным условием так же является широкая полоса рабочих частот.

По этим параметрам выбран составной высокочастотный транзистор КТ972Б со следующими параметрами :

I _{к max} = 4А ; U _{кэ max} = 45 В ; b = 750 ; U _{бэо max} = 5 В ; U _{кэ нас} = 1.5 В

К_IД = b / 3 = 250 Динамический коэффициент передачи по току

Определим ток базы составного транзистора :

I_{б max} = I_кmax / K_IД = 0.005 А

Ток базы достаточно мал, значит можно уже использовать микросхему.

Для более быстрого отключения силового транзистора необходимо притянуть накопившиеся на его базе заряды к отрицательному полюсу источника питания.

Для этого необходимо использовать транзистор типа p - n - p .

Произведем выбор этого транзистора .

1. U _{кэ max} = 2U_n + 30%

2. I_кmax = I_{б(силового ключа) max} + 50%

Выбран транзистор 2Т830А со следующими параметрами :

I _{к max} = 2А ; U _{кэ max} = 25 В ; b = 25 ; U _{бэо max} = 12 В ; U _{кэ нас} = 0.6 В

3.2. Управление ключом поручим АЦП .

K554CA3Б

3 W

4  2

7 Q

R

8 R  9

11 Q

6 +U

-U

Выберем компаратор К554СА3Б со следующими параметрами:

U_n = +/-15 B (+/-1.5 В) ; I_пот1 < 7.5 mA ; I_пот0 = 5 mA ;

U_cм < 7.5 mB ; I_вхср < 0.25 mkA ;

Для управления импульсным ключом необходимо на его вход подавать управляющие импульсы, преобразованные из аналоговых сигналов задания и сигнала с датчика температуры. Для этой цели выберем широтно импульсную модуляцию ШИМ - 1. Я реализую ШИМ - 1 модулятор на компараторе. Более точная модуляция в данном проекте не требуется т.к. на входе компаратора сигнал не сложной формы. А ШИМ - 1 более прост в настройке ( легко можно посмотреть на экране осциллографа ). На один вход компаратора подаются контрольные импульсы с генератора пилообразных импульсов. На другой вход компаратора подаются сигнал задания и сигнал с датчика температуры, обработанные определенным образом.

На выходе компаратора образуются управляющие импульсы.

3.3. Генератор пилообразных импульсов.

Генератор пилообразных импульсов сделаем на основе генератора прямоугольных импульсов построенного на логических элементах.

Генератор прямоугольных импульсов построим на основе микросхемы К561ЛН2 ,выполненной по технологии КМОП . Эта микросхема содержит 6 логических элементов НЕ три из которых мы используем. На входы оставшихся трех элементов подадим логический уровень 1 .

+15 B

R4

1 1 1 R7 VT

C2

R1 R2 R3 C1

VD

Произведем расчет и выбор навесных элементов микросхемы.

Генератор будем строить на частоту f = 10 Кгц , что соответствует периоду Т = 100 мкС .

Из этого условия выбираем сопротивление R4, принимая величину емкости С2 = 820 пФ.

R4 C2 = 100мкС R4 = 1.22 10⁵

Из ряда резисторов выбран номинал R4 = 130 Ком .

Величина параллельного сопротивления резисторов R2 R3 должна находиться в пределах от 3 до 4 кОм, чтобы не перегрузить логический элемент по току.

Пренебрегая R2 выберем R3 = 3.6 кОм .

Длительность импульса на выходе последнего логического элемента должна находиться в пределах 1...2 мкс. Примем длительность импульса tи = 1.5 мкс. В моей схеме длительность импульса определяется С1 R3 = tи . Отсюда определим величину емкости С1.

С1 = 4.167 10^-10 Ф

Выберем величину емкости С1 из ряда емкостей С1 = 3.9 10^-10.

С1 R3 = 1.404 мкС. Это значение удовлетворяет нашему промежутку.

В моей схеме период импульса определяется С1 R2 = Т.

Отсюда найдем величину сопротивления R2

R2 = 2.564 10⁵ Ом

Из ряда резисторов выберем номинал R2 = 2.7 10⁵ Ом.

Величина сопротивления R1 должна находиться в пределах