П4.1. Нижний ключ

Для моделирования режима нижнего ключа соберем исследовательскую схему (рис П4.1). Транзистор Q1 пока выбираем типа “Ideal”. Прибор М1 контролирует скорость вращения, М2 – напряжение на коллекторе ключевого транзистора Q1, М3,4 – токи статорной и роторной обмотки. Ток базы транзистора при моделировании задается источником тока I1 и выбирается заведомо больше, чем ток базы насыщения.

Рис П4.1. Схема для выбора транзистора нижнего ключа

Нажав клавишу пуск моделирования, зафиксируем токи и напряжение на ключе. Напряжение Uкэ насыщенного транзистора составляет 0.077 В, ток коллектора насыщения Iк нас=1,5 А. Для получения характеристики управления ключа (рис П4.1) используем режим моделирования Analysis/Parameter Sweep. Вариации параметров проводим для источника тока I1 в базе транзистора, а выходное напряжение контролируем на коллекторе транзистора. Из графика видно, что при токе на входе больше 17 мА транзистор входит в насыщение.

Передаточные характеристики ключей на некоторых транзисторах из библиотеки EWB показаны на рис П4.12.

Транзистор 2N2712 (National)

Транзистор ZTX1047A (Ztex)

Рис П4.2. Передаточные характеристики ключей на разных транзисторах.

Видно, что транзистор 2N2712 (фирмы National) при существующих токах базы в насыщение не входит; не пригоден для данной задачи. Транзистор FMMT38B (фирмы Ztex) насыщается при токе базы I1>3 мА и напряжение на насыщенном транзисторе составляет Uкэ нас=0.138 В, что можно считать удовлетворительным.

Рис П4.3. Схема нижнего ключа и его характеристика управления

Для того чтобы управлять ключом от логического элемента, необходимо, чтобы входной ток управления ключом не превышал выходного тока ЛЭ. Транзистор должен иметь большой коэффициент усиления по току b, или предпочтительнее использовать составной транзистор, как показано на рис П4.3. Усиление по току выполняется дополнительным маломощным транзистором, возьмем 2N2712 фирмы National. Резистор R1 в цепи базы Q1 обеспечивает гальваническую связь эмиттера транзистора Q2 с землей, чтобы начальный эмиттерный ток запертого транзистора Q2 не приоткрывал транзистор Q1. Результат моделирования в режиме Analysis/Parameter Sweep приведен на рисунке рядом. При входном токе свыше 40 мкА транзистор входит в насыщение и напряжение на коллекторе насыщенного транзистора Uкэ_нас составляет 0.914 В, что конечно больше чем у одиночного транзистора, но тоже приемлемо.