Поясню.
Берем схему трансформатора с размагничивающей обмоткой. Подключаем ее к источнику питания через транзисторный ключ. Подключаем к вторичной обмотке резистор. Чтобы проще считать, коэффициент трансформации устанавливаем 0.5.
Тогда при открытом транзисторном ключе импульсное значение напряжения на нагрузке должно быть 312/2=156В. Реально будет немного меньше из-за потерь на ключе и диоде.
Пусть у нас сопротивление нагрузки будет 10, 20 и 40 Ом.
Считаем базовый ток ключа, чтобы при нагрузке 10 Ом транзистор был в насыщении (иначе он откроется не до конца и на нагрузке не получится 156В).
Для обеспечения этого тока считаем резистор в цепи базы (или тупо уменьшаем его, пока транзистор на зайдет в насыщение
) В нашем случае получается 5 Ом.
Теперь проводим моделирование, меняя степингом сопротивление R3 (три значения: 10, 20, 40 Ом). И смотрим входной импульс V(In), ток первичной обмотки трансформатора I(L1) и ток резистора нагрузки I(R3).
Как видно из графиков, ток первичной обмотки лишь при R3=10 равен длительности управляющего импульса (10мкс). Это означает, что транзистор при таком токе находится на границе насыщения, этапа рассасывания почти нет.
Если грубо, начался импульс управления - транзистор открылся. Закончился импульс управления - транзистор закрылся.
А вот при нагрузке 20 Ом всё уже не так. Длительность импульса управления всё те же 10 мкс, а транзистор открыт 17 мкс. Т.е. посте того, как пришла команда закрыться, транзистор еще 7 мкс открыт. Это следствие того, что ток коллектора уменьшился, а ток базы остался неизменным. Соответственно увеличилась степень насыщения и сформировался этап рассасывания. Это привело к тому, что за этап открытого состояния ключа в нагрузку передано энергии на 70% больше, чем это должно быть в том случае, когда транзистор закрывается сразу по окончании управляющего импульса. Соответственно, среднее значение выходного напряжения окажется на 70% больше расчетного.
Когда сопротивление нагрузки возрастает до 40 Ом, становится совсем плохо. Транзистор еще больше насыщается, еще больше увеличивается этап рассасывания.
Входной импульс дает команду транзистору открыться на 10 мкс, а транзистор на самом деле открывается на 23,5 мкс. В этом случае в нагрузку передается мощность в 2,3 раза выше, чем расчетная (при идеальном транзисторе).
Вот это и есть основной недостаток биполярного транзистора при работе в ключевом режиме - реальное время открытого состояния ключа заранее не известна, зависит от многих факторов (в частности, от тока нагрузки) и практически не поддается предварительному расчету.
В результате на выходе при изменении сопротивления нагрузки происходит совсем не то, что планирует разработчик
Но это полбеды. Беда в другом. Выбранная схема размагничивания трансформатора работоспособна только в том случае, если длительность импульса меньше половины периода. Иначе сердечник трансформатора замагничивается, ток ключа устремляется к бесконечности и он выгорает. В модели этого не будет, но трансформатор работать перестает, поскольку у его сердечника него магнитная проницаемость устремляется к единице и катушки оказываются несвязанными друг с другом.
Таким образом, в этой схеме сопротивление нагрузки произвольно менять нельзя, схема становится неработоспособной
Re: MicroCAP 9 Full
