Ключевые режимы генератора с внешним возбуждением

Основные энергетические показатели генератора с внешним возбуждением – мощность и к.п.д. в значительной мере определяются формой импульса коллекторного тока и формой выходного напряжения. В обычном, моногармоничес-ком режиме класса «В», «С» при синусоидальной форме напряжения мощность тепловых потерь на активном элементе (лампе, транзисторе) в первом приближении может быть определена площадью взаимного перекрытия мгновенных значений выходного тока и напряжения (см. рисунок 3.29).

Рисунок 3.29 - Волновые диаграммы ГВВ в моногармоническом режиме.

Мощность потерь заметно падает, а к.п.д. растет с уменьшением угла отсечки θ. Однако, уменьшение θ при сохранении импульсного значения тока, которое ограничено допустимым значением для конкретного активного элемента, неизбежно приведет к падению величины первой гармоники, а значит и выходной мощности.

Практически работа генератора с углами отсечки менее 60˚ становится не желательной, или даже невозможной вследствие низкого использования активного элемента по мощности, снижения коэффициента усиления и перегрузки входной цепи.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для повышения эффективности генератора необходимо, чтобы при прохождении тока через активный элемент напряжение на его электродах было близким к 0. При гармонической форме напряжения это возможно лишь при достаточно «узком» импульсе тока, а значит при относительно малой мощности генератора.

Чтобы получить от генератора номинальную мощность (т.е. при «широком» импульсе тока) необходимо соответствующим образом изменить форму выходного напряжения. Эта идея была реализована в ключевых режимах, получивших условное название класс «D» и «Е».

Для режима класса «D» характерна «прямоугольная» форма (меандр) либо выходного напряжения, либо тока, либо напряжения и тока одновременно. При этом, как правило, используется угол отсечки 90⁰ и двухтактная схема генератора.

Варианты сочетания выходных напряжений и токов в генераторах класса «D» представлены на рисунке 3.30.

Рис. 3.30 – Волновые диаграммы токов и напряжений

в режимах класса «D»

В периодической литературе генератор, соответствующий варианту рисунок 3.30а, иногда именуют переключателем напряжения (ПН); варианту 3.30б - переключателем тока (ПТ); варианту рисунок.3.30в – переключателем тока и напряжения (ПТН).

На практике применение нашли варианты «а»и «в». В частности, режим аналогичный ПН реализуется в схеме последовательного резонансного инвертора (ключевой генератор с последовательным фильтрующим контуром).