Нагрузка

-0 45V

Вход переменного тока

] 2 3

Выходное напряжение

-о f

Конденсаторы и отсекают постоянный ток

Д, и создают смешение

Дд выполняет роль температурного компенсатора

Рис. 1.25. Однокаскадный выпрямитель с общим эмиттером

Таким образом, транзистор может выполнять роль усилителя тока.

3 Для получения усилителя напряжения нужно в цепь коллектора включить резистор R,. Изменение тока через транзистор вызовет соответствующее изменение напряжения на резисторе Rj (см. рис.1.25).

Смещение в этой схеме создается сопротивлениями R., и R вместо батареи, которая использовалась в схеме рис. 1.24. Сопротивление Rg предназначено для компенсаиии температурных изменений. Так, при повышении температуры будет расти ток эмиттера, но это вызовет большее падение напряжения на резисторе Rg, но при этом уменьшится и смешение на базе, что приведет к снижению тока эмиттера. Включенный параллельно резистору Rg конденсатор Cg отводит переменную составляющую на землю, предотвращая ее воздействие на базу.

4 Транзистор может работать в трех вариантах, наименования которых зависят от того, какой из трех его электродов является общим для входа и выхода. По этому признаку есть схемы с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором. Их характеристики представлены на рис. 1.28.

27 Полевой транзистор

1 Если обычный транзистор управляется током и имеет низкое входное сопротивление, то полевой транзистор обладает большим входным сопротивлением и управляется непряжением.

Выходное гппрптинпение

Способ вкшпчвнин

с общим эмиттером

Усиление по току

Большое [50... 500)

Усиление по напряжению

Большое

Среднее (около 2 кОм)

С обшей базой

Меньше 1.0 [около О.ЭЭ)

Большое

Низкое [около 50 Ом)

с общим коллектором

Большое

Меньше 1.0

Очень высокое [около 1 МОм)

Смешение не показано Рис. 1.26. Варианты включения транзисторов

Electrical systems

2 Зак. ЗХЧЛ

Управляющий электрод [р - проводимость)

Управляющий электрод

Контактное сопротивление

Электрическое поле стремится уменьшить ширину канала

к потребителю

Канал с

п-проводимостью

От источника к потребителю

Управляющий электрод

4 Канал с

р-проводимостью

От источника к потребителю

Рис. 1.27. Полевой трензистор

2 Конструкция полевого транзистора показана на рис. 1.27. Область с р-проводимостью (вентиль) с двух сторон охватывает область с п-проводимостью, образующую канал. Ток проходит вдоль канеле от источника к потребителю и управляется напряжением, приложенным между вентилем и источником.

Поле, создаваемое вентилем, упревляет сужением канала, по которому течет ток. Транзистор с каналом, имеющим р-проводимостью работает аналогичным образом, но при обратной полярности источника.

3 Дальнейщее развитие полевых транзисторов привело к появлению метапп-оксидных транзисторов, в которых вентиль отделен от п- или р-канала слоем изолятора.

2В Силовые устройства на базе полевых транзисторов

1 Силовые металл-оксидные полевые транзисторы активно вытесняют обычные транзисторы из автомобильного электрооборудования. На основе такой технологии производятся интегральные микросхемы, объем сбыте которых, по подсчетам специалистов, в 90-х годах достигнет примерно половины всех силовых транзисторных устройств.

В связи с тем, что металп-оксидные транзисторы управляются напряжением, т.е. требуют для управления ничтожно малой мощности, тепловыделение в них в десять раз ниже, чем в схемах с обычными транзисторами.

Это позволяет включить усилители мощности непосредственно в схему электронного блока управления автомобилем и его системами, что дает ряд преимуществ, в том числе - сокращение длины управляющих цепей.

29 Упревление потоками мощности

1 Работы в области соверщенствования металл-оксидных транзисторов привели к появлению саморегулирующихся силовых устройств. Эти устройства являются промежуточным звеном между электронной системой управления и исполнительным устройством.

Обычно исполнительные устройства представляют собой соленоиды и электродвигатели, управляемые с помощью реле. По сравнению с полупроводниковыми приборами, реле обладают низкой надежностью и не могут давать ответа на запрос об их собственном состоянии, или о состоянии нагрузки.

2 Идеальное управляющее устройство дпя автомобиля должно обладать малым сопротивлением источник-потребитель , быть совместимым с логическими элементами, быть защищенными от перегрузок и давать информацию о своем состоянии. Наконец, выключаться должно топько положительное напряжение, обратный провод разрываться не должен.

3 Одним из таких рещений, основу которого составляет интегральный усилитель мощности, является PROFET.

Защиту от перенапряжения при откпючении индуктивной нагрузки обеспечивает стабилитрон. Для зашиты от перегрева на модуле установлен датчик температуры, по сигналу которого устройство немедленно отключается при достижении температуры 15СРС.

С целью зашиты от короткого замыкания в устройстве предусмотрен встроенный контроль выходного напряжения. Поскольку автомобильное электрооборудование часто работает в пусковых режимах, требующих большого тока, устройство не производит немедленного отключения нагрузки. Под коротким замыканием устройство понимает ситуацию, когда ток превосходит 25А более 40 секунд, после чего само отключается.

TEMPFET - усилитель мощности с защитой от перегрева

Ограничитель управляющего тока

К нагрузке

Стабилитрон -ограничитель напряжения

Ограничитель входного напряжения

Температурочувтвительный тиристор

Рис. 1.28. Усилитель мощности TEMPFET

Имеется также встроенная функция определения разрыва в цепи нагрузки, зашита от пониженного напряжения, а также обеспечена совместимость с присоединяемыми логическими микросхемами.

Если требуются не все указанные свойства, то можно обойтись более простым аналогичным устройством TEMPFET.

4 Устройство TEMPFET также использует металл-оксидную технологию и состоит из двух чипов, один из которых представляет собой обычный усилитель на полевом транзисторе п- ипир-типа, а второй - термочувтвительный тиристорный усилитель [см. рис.

ч.гв).

Термочувствительный тиристор начинает пропускать ток при температуре чуть ниже допустимой температуры устройства. При достижении этой температуры тиристор земыкает входной вентиль на источник, разряжая входной конденсатор, и тем самым отключает устройство.

30 Стабилитрон

1 Стабилитрон, ипи диод Зенера, испопьзуется обычно для ограничения напряжения. Областью его применения являются стабилизаторы и ограничители пиковых значений напряжения.

При напряжении на диоде ниже некоторого порогового значения он имеет очень высокое сопротивление, так что его цепь можно считать практически разомкнутой. При достижении напряжением

Применение диода Зенера для регулирования напряжения

Резистор для ограничения тока

Диод гд-

порогового значения наступает пробой диода и ток в нем лавинообразно возрастает, удерживая питаюшее напряжение практически на неизменном уровне (см. рис. 1.29].

31 Тиристор

1 Тиристор - это электронный выключатель. Он либо включен и пропускает достаточно большой ток, либо полностью выключен и тока не пропускает. Но в отличие от механического выключателя, тиристор не имеет подвижных контактов и может управляться небольшим током, который подводится к управпяюшему электроду. Тиристор состоит из четырех слоев полупроводника р-п-р-п.

2 После того, как ток на управляющем электроде открыл тиристор, дальнейшее изменение управляющего тока не оказывает на тиристор никакого воздействия и он постоянно будет находиться в открытом [проводящем) состоянии. Выключить тиристор можно лишь снизив почти до нуля напряжение анод-катод. Это свойство идеально подходит для управления конденсаторной системой зажигания [см. главу В) и ряда других устройств электрооборудования автомобиля.

3 Если напряжение на аноде положительно по отношению к катоду [см. рис. 1.30), то для включения устройства требуется подать на управляющий электрод импульс тока длительностью всего в несколько микросекунд.

В проводящем состоянии тиристор имеет примерно постоянное падение напряжения, примерно в 1 В, независимо от проходящего по нему тока.

Тиристор, пропускающий ток 10A, требует для своего включения импульс тока силой примерно ВО мА при напряжении 3 В.

- стабилизированное 35 Аналоговые и цифровые сигналы

Зенера<

Напряжение у пробоя

Эта часть характеристики не испопьзуется

Проводимость возникает лавинообразно при напряжении Zd. После этого напряжение Zd практически остается постоянным

1 Аналоговым называют непрерывный сигнал, плавно изменяющийся в соответствии с изменением некоторой физической величины. Например, в аналоговом режиме работают все стрелочные приборы автомобиля. Электронные приборы управления системами автомобиля могут выполнять вычисления в аналоговой форме, но бопее удобной дпя них явпяется цифровая форма сигнала.

2 Цифровые сигналы выражаются числами, причем в бортовых вычислительных системах наиболее удобным явпяется двоичный сигнал, который принимает только два знечения - О и 1.

Любое десятичное число может быть преобразовано в двоичную форму и наоборот.

Аналоговый сигнал также может быть преобразован в цифровую форму, а цифровой - в аналоговый. Примеры такого преобразования будут часто встречаться в этой книге, особенно при описании систем зажигания и топливоподачи. Так, терморезистор, измеряющий температуру, выдает аналоговый сигнал, но дпя того, чтобы его можно было использовать в компьютере, он сначала должен быть преобразован в цифровую форму [см. рис, 1.31).

Отабипитрон проводит ток в обратном направлении

Рис. 1.29. Стабилитрон (диод Зенера] - характеристика и способ применения