Ключевой режим работы ВЧ транзисторного генератора

Помимо трех рассмотренных режимов работы ВЧ (недонапряженного, граничного и перенапряженного), в транзисторных гeнераторах, работающих в диапазонах волн от сверхдлинных до метровых, применяется также ключевой режим. Особенностью ключевого режима является выполнение следующего условия для тока и напряжения ключевого элемента: при

при , (9.1)

где - малое остаточное напряжение на замкнутом ключе; - момент переключения; Т - период колебаний.

В качестве ключевого элемента используются транзисторы и тиристоры (кремниевые управляемые вентили). Динамическая характеристика i=Ф(u) при ключевом режиме работы обусловливает работу транзистора только в двух областях - насыщения (ключ открыт) и отсечки (ключ закрыт).

Вид тока, напряжения и мощности

Следствием выполнения при

при ,является малая мощность, рассеиваемая в электронном ключе, имеем

.

При соответствующих формах тока и напряжения в ключевом генераторе можно получить высокий КПД, достигающий 90-95% в диапазоне длинных волн. Одна из таких схем, называемая генератором инверторного типа, приведена на рисунок а. В схеме транзисторы - электронные ключи - включаются попеременно, замыкая электрическую цепь то на источник Ек, то на землю.

Эквивалентная схема ключевого генератора инверторного типа приведена на рисунке б.. За счет подачи в противофазе прямоугольных импульсов на базы транзисторов половину периода ключ в схеме находится в положении 1, другую половину - в положении 2. Напряжение на ключах имеет прямоугольную форму, а ток, протекающий через контур, при добротности Q>10 близок к синусоиде. КПД такого ключевого генератора:

,

- напряжение насыщения транзистора, в 10 - 20 раз меньшее Ек.

 

 

 

Таким образом, малая мощность рассеивания в электронном приборе и высокий КПД - два преимущества, реализуемые при ключевом режиме работы, особенно ощутимы при повышенной мощности ВЧ генератора.

Реализация ключевого режима работы возможна при времени переключения , что ограничивает его использование с повышением частоты сигнала. При нарушении условия при , при , значительно возрастает мгновенная мощность в момент переключения, что неблагоприятно сказывается на ключевом элементе.