ЕоО-

Srr-All

SIT-AIS

SIT-BSt

siT-вгг

:rs Rs

Vp

SIT-BIS

SIT-Bll

тСе CcT

siT-Агг

SIT-a21

777777

D:30JHn r,:25(n) Сд:0.004(;/Р)

SIT A,

ZZZZCr

Id d j 1

S I T - Bj

ffi d d Й

S I T - Aa

S I T - B,

Яис. Схема ВЧинвертора

иаСИТ. 2. 12ici

Рис. 4.43а. Схема инвертора на400кГц. JкбТ

I- в7 >-e

-ЛЛг

77777

kVW*--O

Puc. 4.436. Схема формирователя импульсов управления СИТ типа 2SK183.

Рис. 4.44а Блок-схема в/ч инвертора на СИТ.

sskibse

- Се Т1 С, т-

Рис. 4.446. Схема формирования импульсов управляющего тока СИТ.

VDl R2

CY $VD3

VTl VT2

i LVD5

связи позвопипо улучшить температурную стабильность широкополостного усилителя и время нарастания его переходной характеристики.

4.10. Инверторы индукционного нагрева

На рис. 4.40 изображена структурная схема резонансного инвертора для индукционного нагрева с выходной мощностью 12 кВт. выходной частотой 100 кГц; активные эле,менты инвертора СИТ ПТ типа 2SK183 (Vdso - 800 В, Id - 60 А).

Инвертор состоит из формирователя импульсов управления 1, собственно резонансного инвертора 2,

Рис. 4.45. Ключ на СИТ с истоковым запиранием.

схемы нагрузки 3 и схемы контроля 4. Принципиальная схема ФИУ СИТ представлена на рис. 4.41, а схема высокочастотного инвертора (100 кГц) - на рис. 4.42,

КПД такого инвертора составил 94%.

Основные принципиальные схемы инвертора .для индукционного нагрева (400 кГц, 3 кВт) приведены на рис. 4.43а - схема резонансного инвертора, 4.436 - схема формирователя импульсов управления СИТ типа 2SK183. КПД инвертора составил 87%.

4.11. Экономичный преобразователь для электротермии

Силовая схема преобразователя (рис. 4.44а) содержит управляемый трехфазный тиристорный выпрямитель, дроссель Ld(100 мГн) с сердечником из трансформаторной стали, воздушная индуктивность (100 мкГн), конденсатор фильтра Cd (I нФ).

Трансформатор 1 на ферритовом сердечнике (WI -2000, UI - 250 в) обеспечивает согласование выходного напряжения инвертора с напряжением параллельного резонансного контура; трансформатор тока 2 согласует ток контура с током нагрузки. В структурную схему входят также: рабочая катушка 3 и нагревэамый образец 4, регулятор токв 5, генератор 6, элактрон-ный ключ 7, регулятор фазового угла между током и напряжением на выходе инвертора 8, датчик опорного постоянного тока 9.

Для исключения перенапряжений, возникающих при выключении СИТ, в инверторе используется принцип астественной коммутации.

Схама формирователей импульсов управления СИТ изображена на рис. 4.446.

4.12. Ключевые устройства на основе СИТ

Серьезной проблемой с точки зрения обеспечения надежной работы ключа на основе СИТ является сужение ОБР из-за обратного вторичного пробоя. Существенное увеличение максимально допустимого напряжения выходного СИТ, достигаемое благодаря снижению влияния обратного вторичного пробоя, и одновременное увеличение быстродействия при выключении обеспечивается при истоковом запирании. В таком ключе (рис. 4.45) импульс управления подаатся на вспомогательный низковольтный и быстродействующий транзистор VT2, включенный последовательно с основным СИТ VT1 в истоковую цепь.

При открывании VT2 в затвор VT1 через резистор R2 от источника Ei - Uci поступает отпирающий ток и нафузка подключается к силовому источнику. Запирание VT2 приводит к обрыву цепи истока VT1, и ток стока последнего за ыкэется через стоковую часть управляющего перехода VT1, диод VD1 и источник Е1, вре я рассасывания снижается практически до нуля. Истокоаый ток равен нулю и обратный вторичный пробой невозможен. Источник Е2 формирует запирающее смещение на нормально открытом СИТ VT1.

Другой пример ключевого электронного устройства на СИТ - однофазный инвертор с широтно-импульс-ной модуляцией. Структурная схема инвертора представлена на рис. 4.46 и содержит следующие блоки: 1 - солнечная батарея, мощность которой меняется во времени в зависимости от интенсивности солнечного излучения и температуры; 2 - формирователи импульсов управления (ФИУ) СИТ; 3 - сеть переменного тока; 4 - микропроцессорный регулятор компенсации раактивной мощности и оптимизации значения мощности, поступающей от солнечной батареи в сеть переменного тока; 5 - формирователь ШИМ - импульса; 6 - нагрузка.

Несущая частота инвертора равна 20 кГц, ШИМ - переключающий сигнал образуется при сравнении треугольной несущей с опорным сигналом... Схема ФИУ приведена на рис. 4.47 и обеспечивает время переключения СИТ не более 300 нС.

Передаваемая в нагрузку мощность 1,2 кВт, напряжение на СИТ (100-150) В.

На рис. 4.48 представлена функциональная схема высокочастотного генератора (ВЧГ) на СИТ, надежно работающего до 100 кГц с амплитудой выходного напряжания до 200 В и выходной мощностью до 2 кВт.

Генератор работает в автоколебательном режиме. Пусть формирователь импульсов управления ФИУ 1 дает отпирающий сигнвл для СИТ VT1, тогда излучатель ИД1 перестает излучать и от фотоприемного датчика на схему совпадения И2 поступает сигнал, запрещающий отпирание VT2. Отпирание VT2 приводит к

прекращению излучения ИД2 и на И1 поступает сигнал, запрещающий. формирование ФИУ2 отпирающего импульса для VT1. Такое построение ВЧГ позволяет с помощью программируемого одновибратора (НОВ) (например, на микросхемах типа АГЗ) программировать длительности открытого и закрытого состояний VT1, VT2, а также длительность пауз. Простыми средствами обеспечивается работа в пакетном режиме и ШИМ-ре-гулирование выходного С1нала. В данной схеме обеспечивается зещите от одновременного отпирения VT1, VT2 и КЗ в нагрузке, е текже появляется возможность построения многотактных и многоячейковых преобрезоваталей.

Увеличение емплитуды выходного нвпряжения при сохранении уровня надежности в подобных првобра-зоввтелях возможно в основном при переходе на ключи с истоковым зепирением.

Перспективно применен е СИТ в формирователях импульсов высокого напряжения, например, для зажигания лазеров и др. устройств с импульсным зажига-ниам или для импульсных испытаний. На рис. 4.49 изображена схема цифрового формирователя высокого напряжения на основе СИТ.

Данное устройство обеспечивает формирование напряжения произвольной формы и амплитуды в периодическом и однократном режимах, что обусловлено квантованием выходного импульса по амплитуде и по времени. При этом конденсаторы устройства обьеди-няют функции накопителей энергии и выравнивающих элементов. В результата обеспечивается равномерное распределение напряжения между СИТ и заземляющими диодами. Применение СИТ позволяет получить выходное напряжение амплитудой до 5 кВ с длительностью переднего фронта 200 нС, при этом значительно снижаются энергетические потери а активных элементах, повышаются быстродействие и КПД формирователя. Следует подчеркнуть, что длительность переднего фронта формируется цифровым образом, и может регулироваться в диапазоне (0,1-100 мкс) и более - ограничение накладывается значением запасаа-мой в конденсаторах энергией.

При использовании СИТ в аналого-ключевом режиме gB качестве аналогового ключа основные требования к транзистору формулируются следующим образом: низкое сопротивление в открытом состоянии ключа Гси, слабая зависимость зтого сопротивления от уровня коммутируемого анвлогового сигнала, достаточно широкий динамический диапазон по току и напряжению, малые межэлектродные емкости - при передаче высокочастотного сигнала. Простейший аналоговый ключ на СИТ изображен на рис. 4.50 и может работать как в полевом, так и в биполярном режимах.

Очевидно, что при работе в биполярном режиме достижимо очень малые отношения rJPn и малая модуляция сопротивления г, аналоговым сигналом, однако при зтом увеличиваются потери мощности в цепи управления. При работе аналогового ключа на СИТ в полевом режиме скэзыаается модуляция сопротивления открытого СИТ Гси аналоговым сигналом; для снижения модуляции необходимо, чтобы напряжение смещения затвора следило за изменениями аналогового сигнала. Такой матод иллюстрирует фрагмент аналогового ключа на рис. 4.50: для замыкания СИТ-ключа на базу р-п-р транзистора VT3 подается положительное запирающее напряжение, а на затвор р-кэ-нвльного МДП-транзистора VT1 - отрицательное отпирающее напряжение; при этом затвор СИТ оказывается связанным с его стоком, что обеспечивает постоянное отпирающее смещение, не зависящее от уровня аналогового напряжания. Можно добиться такого же эффекта, включив низкоомный резистор между затвором и истоком СИТ.

Следует подчеркнуть, что по. сраанению с МДП-транзистором применение СИТ в качестве аналогового ключа позволяет существенно упростить схему, т.к. в структуре СИТ в разомкнутом состоянии ключа не формируется диод и отсутствует эффект однополупе-риодного выпрямления, свойственный МДП-транзисто-рам (рис. 4.50).