Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №5 - Федорочев

Униполярные генераторы дают рекордные токи, в экспериментальных образцах до миллионов ампер, как правило, при невысоких напряжениях. Отсутствие пульсаций тока делает их весьма эффективными для питания электролизных установок, дуговых печей…

Узнать о последних достижениях в области униполярных генераторов по открытым зарубежным источникам автору не удалось. Дело в том, что униполярные генераторы весьма хороши для питания перспективных электромагнитных орудий сверхвысокой кинетической энергии (в опытных образцах, традиционно запитываемых от конденсаторных батарей большой мощности). А о роли, которая отводится таким орудиям как в перспективной космической ПРО, так и в системах более обычных вооружений бронетанковых, авиационных, хорошо известно.

Но это частности. Куда интереснее сам факт существования сугубо инженерного устройства, для описания которого необходима СТО.

(http://zpostbox.narod.ru)

1. Увеличение мощности транзистора.

Резисторы в цепях эмиттеров нужны для равномерного распределения нагрузки; уровень шумов уменьшается пропорционально квадратному корню из количества параллельно включённых транзисторов.

2. Защита от перегрузки по току.

Недостаток-снижение КПД из-за наличия датчика тока R.

Другой вариант — благодаря введению германиевого диода или диода Шоттки можно в несколько раз уменьшить номинал резистора R, и на нём будет рассеиваться меньшая мощность.

3. Составной транзистор с высоким выходным сопротивлением.

Из-за каскодного включения транзисторов значительно уменьшен эффект Миллера.

Другая схема — за счёт полной развязки второго транзистора от входа и питанию стока первого транзистора напряжением, пропорциональным входному, составной транзистор имеет ещё более высокие динамические характеристики (единственное условие — второй транзистор должен иметь более высокое напряжение отсечки). Входной транзистор можно заменить на биполярный.

4. Защита транзистора от глубокого насыщения

Предотвращение прямого смещения перехода база-коллектор с помощью диода Шоттки.

Более сложный вариант — схема Бейкера. При достижении напряжением на коллекторе транзистора напряжения базы "лишний" базовый ток сбрасывается через коллекторный переход, предотвращая насыщение.

5. Схема ограничения насыщения относительно низковольтных ключей.

С датчиком тока базы.

С датчиком тока коллектора.

6. Уменьшение времени включения/выключения транзистора путём применения форсирующей RC цепочки.

7. Составной транзистор

Схема Дарлингтона.

Схема Шиклаи.

Схемы Дарлингтона и Шиклаи с дополнительными транзисторами (нужны для увеличения входного сопротивления второго каскада по переменному току, и соответственно коэффициента передачи).

То же самое для схем Дарлингтона и Шиклаи с полевыми транзисторами на входе.

8. Широкополосный транзистор с высоким быстродействием (из-за уменьшения эффекта Миллера).

9. "Алмазный транзистор".

Особенность этого транзистора — отсутствие инверсии на коллекторе.

Возможные варианты его включения.

Схема с увеличенной вдвое нагрузочной способностью.

10. Мощный составной транзистор

11. Использование транзистора в качестве регулирующего элемента или в ключевом режиме.

Включение нагрузки в цепь коллектора.

Включение нагрузки в цепь эмиттера.

1. Простейший стабилизатор.

Диапазон нагрузки такого источника ограничен максимально допустимым током стабилизации стабилитрона. Токоограничительный резистор выбирают из расчёта R_min = E_п/I_{ст. max}.

При этом максимальный ток нагрузки I_{н. mах} = I_{ст. mах} — I_{ст. min}.

2. Использование маломощных высокочастотных транзисторов в качестве стабилитронов (4…9 В).

Напряжение стабилизации зависит от типа и буквы транзистора.

3. Стабилизатор последовательного типа — используется для увеличения нагрузочной способности генератора напряжения.

4. Улучшенные стабилизаторы параллельного типа (аналоги мощного стабилитрона).

Прецизионные источники опорного напряжения.

5. Суперэкономичный источник опорного напряжения с применением ГСТ на полевом транзисторе в микротоковом режиме.

6. Прецизионный кольцевой стабилизатор.

Имеет исключительно высокий коэффициент стабилизации за счёт встречного включения ГСТ (т. е. за счёт взаимостабилизации). При применении прецизионных стабилитронов Д818Е и токе через них 10 ма и более коэффициент стабилизации достигает 100 тыс. и более.

7. Простейший аналог стабилитрона.

Вариант с повышенной нагрузочной способностью. Напряжение стабилизации

U_ст = 0,5∙(1 + R₁/R₂).

8. Низковольтные аналоги стабилитронов.

1. Простейший генератор тока.

Ток нагрузки равен: I_н = (U_ст — U_бэ)/R₂. Выходное сопротивление такого источника равно выходному сопротивлению каскада с общим эмиттером. Недостаток — относительно низкое выходное сопротивление и наличие эффекта модуляции h_21э под действием U_к из-за изменения нагрузки.

2. Усовершенствованные генераторы тока.

С каскодным включением.

С усовершенствованным составным транзистором

3. Простые двуполюсные генераторы тока на ПТ.

4. ГСТ без стабилитрона.

Выходной ток равен: I_н = 0,66/R₂. При токах нагрузки более 3 ма в качестве VT2 нужно применять составной транзистор. Недостаток — низкая температурная стабильность.

5. Двуполюсный ГСТ.

6. Простейший отражатель тока.

Выходное сопротивление R_вых = R_кэ, выходной ток I_н = I_оп