Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к электротехнике и является дополнительным к авт. св. № 1127053. Цель изобретениярасширение диапазона регулирования и повышение помехоустойчивости. Устройство содержит основной транзисторньй ключ (ТК) .4, источник 5 смещения, ключевой элемент 6, источник 8 управляющих импульсов, трасформатор управления (ТУ) 9, формирукжий узел tO, помехоподавляющий блок (ПВ) 24. ПолоW с: исо СО tvD К

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (19) (И) 912

А2 (5)) 4 Н 02 И 1 08

/ ФС(/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /@

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1127053 (21) 3769150/24-07 (22) 09.07.84 (46) 07.05.86. Бюл, N - 17 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72} В.Н. Иишин и В.А. Пчельников (53) 621.316. 727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1127053, кл. Н 02 И 1/08, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫИ КЛЮЧОИ (57) Изобретение относится к электро» технике и является дополнительным к авт. св. Ф 1127053. Цель изобретениярасширение диапазона регулирования и повышение помехоустойчивости. Устройство содержит основной транзисторный ключ (ТК) .4, источник 5 смещения, ключевой элемент б, источник 8 управляющих импульсов, трасформатор управления (ТУ) 9, формирующий узел tO, помехоподавляющий блок (ПВ) 24. Поло)2299 жительное напряжение прямосмещенного

Ьазоэмиттерного перехода ТК 4, тран sHcTopa 28 и ПБ 24 не влияет на работу всего устройства. На данном интервале времени с начала интервала паузы на ТК 4 форсирукиций импульс напряжения на первичной обмотке ТУ 9 по величине превышает напряжение параметрического, стабилизатора, состоящего из резистора 29, конденсатора (К) 25 и стабистора 26, и запирает диод (Д) 27. По окончании формирующего импульса возникает положительный

12 выброс напряжения, вызванный ЭДС самоиндукции, при этом Д 37 открывается и положительный выброс напряжения подавляется отрицательным напряжением

К 25. Таким образом, подавляются импульсы помехи. ПБ 24 отключается по окончании интервала паузы ТК 4.

Введение ПБ 24 позволяет повысить помехоустойчивость устройства, дает возможность применить принцип пропорционально-токового управления силовыми транзисторами с повышенным К?Щ.

2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления силовыми транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока, и является усовершенствованием устройства по основному авт ° св. к" 1127053.

Целью изобретения является расшире ние диапазона регулирования и повышения помехоустойчивости устройства !О для управления силовым транзисторным ключом, На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом; 15 на фиг.2 — временные диаграммы, ил.люстрирукнцие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 питания, подключенный через коллекторный 2 и базовый 3 резисторы соответственно к коллектору и базе основного транзисторного ключа 4, источник

5 смещения, ключевой элемент 6, первый силовой электрод, которого под- ключен к резистору 7„ источник 8 управляющих импульсов, соединенный с общей шиной питания обоих источников 1 и 5, трансформатор 9 управления, форсирующий узел 10, первый диод 11, зашунтированный конденсатором

12 к катоду которого подключены два резистора 13 и 14 и второй диод 15, причем первый силовой вывод форсирующего узла 10, соединенный с источником 5 смещения, через первый резистор 35

13 подключен к управляющему входу форсирующего узла 10 и катоду первого диода 11, второй силовой вывод форсирующего узла 10 соединен с резистором

7 ключевого элемента 6, катодом второго диода 15 базой основного транзисторного ключа 4 и его базовым резистором 3, при этом ключевой элемент

6 вторым силовым электродом соединен . с анодом первого диода 11, а управляющим электродом — с вторым резистором

14 и выводом источника 8 управляющих импульсов, другой. вывод которого через первичную обмотку трансформатора 9 управления подключен к аноду второго диода 15 и эмиттеру основного транзисторного ключа 4, вторичная обмотка трансформатора 9 управления подключена к баэоэмиттерному переходу силового ключа 16.

Форсирукпций узел 10 выполнен на транзисторе 17, эмиттер .которого, соединенный с анодом обратного диода 18, является первым силовым выводом форсирующего узла 10, коллекторный резистор 19 образует второй силовой вывод форсирующего узла 10 а база подключена к катоду обратного диода

18 и конденсатору 20 КС-цепочки 21, являющейся управляющим входом узла

10, резистор 22 которой зашунтирован разрядным диодом 23.

Помехоподавлякиций блок 24 содержит параллельно соединенные конденсатор

25 и стабистор, 26, диод 27, транзистор 28 и два резистора 29 и 30, причем стабистор 26 анодом подключен к положительному зажиму источника 5 смещения,а катодом- к катоду диода 27 . и через первый резистор 29 помехоподавляющего блока 24 к отрицательному зажиму источника 5 смещения, анод диода 27 соединен с коллектором транзистора 28, база которого через второй резистор 30 помехоподавляющего блока

24 подключена к катоду второго диода

15, а эмиттер — к его аноду.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 31 — напряжение на первичной!б

I обмотке трансформатора управления без помехоподавляющего блока, 32— ток базы силового ключа без помехоподавляющего блока, 33 — напряжение на первичной обмотке трансформатора управления с помехоподавляющим блоком, 34 — ток базы силового ключа с помехоподавляющим блоком.

Устройство работает следующим образом. 20

При замыкании транзисторного ключа источника 8 (управляющих импульсов открывается ключевой элемент (транзистор)6, что, в свою очередь, приводит к отпиранию транзистора 17 благодаря 25 падению напряжения на резисторе 13, причем длительность проводящего состояния транзистора 17 определяется параметрами конденсатора 20 и резистора 22 RC-цепочки 21 и выбирается по величине большей, чем время расса-. сывания носителей в базе силового ключа 16. При этом через диод 15, и первичную обмотку трансформатора

9 управления протекает ток, величина

35 которого зависит от величины сопротивления резистора 19 и должна быть достаточной для быстрого запирания силового ключа 16. Величина напряжения 33 на первичной обмотке транс40 форматора 9 управления в данный момент близка к напряжению источника 5 смещения, что достигается выбором величины сопротивления резистора 19, много меньшей величины сопротивления

45 резистора 7. Транзисторный ключ 4 надежно закрыт напряжением открытого диода 15. На вторичной обмотке трансформатора 9 управления индуцируется напряжение, являющееся запирающим

50 для силовоготранзисторного ключа 16, причем скорость его нарастания, величина и малая индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 9 определяют высокую скорость нараста55 нин и величину (в пределах допустимого для данного типа транзистора) обратного базового тока 34, т.е. его

3 1229912 4 форсирование, что ведет к быстрому рассасыванию носителей из области базы силового транзисторного ключа 16 и значительному уменьшению времени его переключения из области насыщения в область отсечки.

По окончании заряда конденсатора

20 транзистор 17 закрывается, напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора 9 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового транзисторного ключа lá. При размыкании транзисторного ключа источ ника управлякнцих импульсов 8 ключевой элемент 6 закрывается, ток через диод 15 прерывается, что приводит к отпиранию транзисторного ключа 4 током базового резистора 3. При этом конденсатор 12, заряженный до напряжения прямосмещенного диода 11, начинает разряжаться через резистор !4 на базоэмиттерный переход ключевого элемента Ь, что способствует увеличению скорости его переключения и надежному запиранию. От источника

1 питания через резистор 2 и открытый транзисторный ключ 4 протекает ток первичной обмотки трансформатора 9 управления, который индуцирует во вторичной обмотке ток 34, являющийся отпирающим для силового транзисторного ключа 16, причем запас по индукции, созданный предварительным намагничиванием сердечника в предыдущем полупериоде, обеспечивает горизонтальность "полки" импульса базового тока силового транзисторного ключа 16 при минимальной индук" тивности рассеяния обмоток трансформатора 9. В это же время конденсатор

20 форсирующего узла 10 разряжается через диоды 18 и 23 и резистор 13 обеспечивая подготовку форсирующего узла 10 к следующему включению. Положительным напряжением прямосмещен- . ного базоэмиттерного перехода транзисторного ключа 4 транзистор 28 помехоподавляющего блока 24 заперт и помехоподавляющий блок 24 не влияет на работу всего устройства в целом на данном интервале времени. С началом интервала паузы на базоэмиттерный переход транзистора 28 через резистор 30 поступает отрицательный отпирающий импульс напряжения с прямосмещенного диода 15, приводя помехоподавляющий блок 23 в состояние готовности. Форсирующий импульс нап1229912

Формула изобретения

ВНИИПК Заказ 2457/56

Подписное

Тираж 631

Производств."полиграф. пред-е, г. Ужгород» ул. Проектная, 4 ряжения на первичной обмотке трансформатора 9 управления по величине превышает напряжение стабилизации параметрического стабилизатора, состоящего из резистора 29, конденсатора 25 и стабистора 26, и запирает диод 27. По окончании форсирующего импульса в условиях уменьшения коэффициента заполнения инвертора на 10 первичной обмотке трансформатора 9 управления возникает;положительный выброс напряжения 31, вызванный ЭДС самоиндукции, при этом диод 27 открывается и положительное напряжение 15 выброса подавляется отрицательным напряжением конденсатора 25. Таким же образом подавляются и импульсы помехи. По окончании интервала паузы транзистор 28 закрывается и помехо- 20 подавляющий блок 24 отключается.

Предлагаемое устройство для управ.ления силовым транзисторным ключом позволяет значительно расширить диа- 25 пазов регулирования инверторов при одновременном снижении коммутационных потерь в силовых транзисторах, кроме того, усовершенствование позволяет повысить помехоустойчивость gg преобразователя, дает возможность применять принцип пропорционапьнотокового управления силовы.и транзисторами ииверторов с высокой степенью надежности, что, s свою очередь, поз-. воляет увеличить КИД преобразователя в целом.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом по авт. св.

У 1127053, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения помехоустойчивости, в него введен помехоподавляюший блок, состоящий из параллельно соединенных конденсатора и стабистора, диода, транзистора и двух резисторов, причем стабистор анодом подключен к положительному зажиму источника смещения, катодом — к катоду диода и через первый резистор помехоподавляющего блока — к отрицательному зажиму источника смещения, анод диода подключен к коллектору транзистора помехоподавляющего блока, база которого через второй резистор . подключена к базе основного транзисторного ключа, а эмиттер — к эмиттеру основного транзисторного ключа.