Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

ности магнитного поля. Характер изменения магнитной индукции В (и магнитного потока Ф) при изменении напряженности поля Н определяется рядом факторов, таких, как магнитная «вязкость», возникновение вихревых токов и т. п.

Пусть до момента іі сердечник находится в состоянии —Вг (т. е. в сердечнике «записан» код «О»). В момент 11 поступает переключающий импульс с амплитудой Нт и длительностью іп.

С этого момента магнитная индукция В и вместе с ней напряже­ ние на обмотке до начинают возрастать: ■

К моменту t2 магнитная индукция достигает почти максималь­ ного уровня (насыщения) Вт fa Bs и напряжение на обмотке до становится близким к нулю; время переключения сердечника tn і из состояния 0 в состояние I определяется промежутком t2 — tu

189

в течение которого на выходной обмотке действует импульс за­ писи 1— импульс напряжения ul (t).

В момент /3 снимается перемагнпчнвающий импульс и рабочая точка из кривой B = f(H) перемещается за время ti,— 13 в точку '+5г, за это время на выходной обмотке создается импульс по­ мехи «пь Если теперь вновь подать намагничивающий импульс (рис. 2.64, импульс 2) той же полярности, что и предыдущий, та на обмотке w получатся лишь два импульса напряжения помехи. Импульсы помехи оказывают вредное влияние на работу магнит­ ных логических схем, и поэтому применяют специальные меры борьбы с ними (см. ниже). При подаче импульса 3 обратной по­ лярности сердечник переключается из положения 1 в положение 0; при этом на обмотке w появляется импульс «2(0 считывания / длительностью /П2-

Определим уровни импульсов напряжения и длительность пе­ реключения. Для простоты расчета будем аппроксимировать кри­

Заметим, что если ^ni < O2, то U, > U2, так как площадь, огра­ ниченная кривой «(0> при перемагничивании данного сердечника из одного состояния в другое постоянна:

Для переключения по предельной петле необходимо, чтобы амплитуда Нт входного импульса была больше некоторого уровня, а его длительность — значительной: в противном случае пере­ ключение пойдет по частному циклу.

Длительность переключения tn для данного сердечника зави­ сит от амплитуды переключающего поля Нт. Эта зависимость вы­ ражается приближенно формулой

где Sw— так называемый коэффициент переключения, величина которого зависит от материала сердечника; # 0 — пороговое поле (так называемое поле старта), примерно равное минимальному значению напряженности поля в сердечнике, которое еще вызы­ вает его перемагничивание по предельной петле гистерезиса.

Если снять экспериментально зависимость 1 !tn = f{Hm) и ап­ проксимировать ее прямой, то наклон этой прямой определит ве­

•190

чающего поля. Как видно из рис. 2.65, в слабых полях Н01 меньше, а Su,i больше, чем соответственно Н0 2 и SW 2 в сильных переклю­ чающих полях. Например, для сердечника типа 0,7ВТ при работе в диапазоне сильных полей:

= 0,5 • 10“6Э.с = 4 • 10"5Кл/м;

Я02 = 1,63 Э = 130 А/м,

а в области слабых полей:

■Staj = 0,8 ■ІО"6 Э. с =

-5

=6,4 • 10"° Кл/м;

#01 = 0,88 Э = 70 А/м.

Для современных ферритов при Нт ~ 5# 0:

= (0,5 ч- 2) мкс,

SK,, = (0,3 ч- 0,5) мкКл/см,

~(1,5-г- 6), причем это отношение меньше при больших Нс. Заметим, что ф-ла (2.196), устанавливающая связь между дли­

тельностью переключения сердечника ta и амплитудой намагничи­ вающего поля #,„, справедлива в том случае, если намагничиваю­ щий ток [и соответственно #(t)] является прямоугольным импуль­ сом. В более общем случае следует воспользоваться основным уравнением, описывающим динамику перемагничивания:

191

Интеграл в правой части ф-лы (2.198) является коэффициентом переключения при произвольном поле # (/):

(I0 = H0 l/w — ток, соответствующий полю старта Н0), т. е. коэф­ фициент S w пропорционален тому избыточному заряду

который вызывает перемагничивание сердечника.

Наоборот, заряд, переключающий сердечник, пропорционален

в нее подставить среднее значение Н за время переключения сер­ дечника.

Если входной переключающий импульс тока (или напряжен­ ности поля) имеет конечную длительность фронта іф, то длитель­ ность перемагничивания не больше At = /ф -f- tn.

При перемагничивавши сердечника в его магнитопроводе имеет место рассеивание энергии, обусловленное вихревыми токами и явлением гистерезиса; это приводит к повышению температуры сердечника. При большой скорости и высокойчастоте перемагни­ чивания рассеиваемая мощность и разогрев сердечника оказы­ ваются значительными, в результате чего существенно изменяются его магнитные свойства. Разогрев сердечника, а следовательно, и допустимое значение рассеиваемой мощности определяются не только условиями перемагничивания, но и условиями охлаждения.

При расчете переключающих устройств на магнитных сердеч­ никах следует брать параметры последних, соответствующие мак­ симальной рабочей температуре.

Э к в и в а л е н т н а я с х е м а с е р д е ч н и к а с П П Г п р и пе ­ р е м а г н и ч и в а н и и его и м п у л ь с о м п о с т о я н н о г о тока . В соответствии с основным уравнением динамики перемагничи­ вания (2.197) величину г(В) можно трактовать как удельное ди­ намическое сопротивление сердечника в процессе переключения.

192

Действительно, dB/dt пропорционально напряжению на обмотке сердечника, (Н — Н0) пропорционально перемагничивающему току, а г(В) является отношением этих двух величин.

Если, как отмечалось выше, аппроксимировать В(1) в процессе перемагничивания отрезками прямой, то dB/dt будет постоянной,

С учетом ф-лы (2.199) перепишем последнее равенство следую­ щим образом: Bs -\- Вг fa rcpS w, откуда

Таким образом, среднее удельное сопротивление можно найти по известным параметрам материала сердечника. Величина гср определяет усредненное значение dB/dt (при данном Н)\

Теперь установим связь между амплитудой перемагничивающего импульса тока / и средним значением напряжения на обмотке сердечника в процессе переключения:

Таким образом, в процессе перемагничивания импульсом тока сердечник можно представить эквивалентной схемой, содержащей