Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя

 

Изобретение относится к электро-; технике, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано при защите от вторичного пробоя выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и работающего в импульсном режиме . Цель изобретения - повышение надежности защиты выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. При увеличении тоФнг .1

09) SU On (594 Н02Н 7 10!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю с©

CO

Ж с©

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3870917/24-07 (22) 21.03.85 (46) 23.09.86.Бюл. У 35 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) С.Л.Исупов, В.А.Прянишников, В.И.Семеновых и В.М.Чапайкин (53) 621.314.925.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1023509, кл. Н 02 Н 7/12, 1980 .

Авторское свидетельство СССР

У 675584, кл. Н 03 F 9/00, Н 02 Н 7/10р 1974 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ВЫХОДНОГО СИЛОВОГО ТРАНЗИСТОРА ИМПУЛЬСНОГО УСИЛИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электро-, технике, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано при защите от вторичного пробоя выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и работающего в импульсном режиме. Цель изобретения — повышение надежности защиты выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. При увеличении то1259 ка коллектора выходного транзистора (BT) 5 вспедствие его разогрева напряжение на конденсаторе 19 возрастает, одновременно происходит возрастание напряжения на инверсном входе компаратора 14. В момент локализации тока в ВТ 5 происходит уменьшение коэффициента прямой передачи тока транзистора и уменьшение тока коллектора. Таким образом, напряжение на инверсном входе компаратора

14 начинает уменьшаться, в то время как напряжение на его прямом входе остается неизменным. Это приводит к срабатыванию компаратора 14 и открыванию транзистора 13, через кото399 рый начинает протекать весь базовый ток BT 5, что приводит к его запиранию. В момент окончания импульса напряжения на клемме 2 триггер Шмитта

22 вырабатывает напряжение, поступающее на управляющий вход ключа 21.

Последний замыкается и переводит устройство защиты от вторичного пробоя в исходное состояние. Таким образом, в устройстве контролируется изменеwe тока ВТ 5 во время нахождения в активном режиме и защита осуществляется в момент появления в токе коллектора максимума, вызываемого локализацией тока в кристалле. 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при защите от вторичного пробоя выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и работающего в импульсном режиме.

Цель изобретения — повышение надежности защиты выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - осциллограюы тонов в транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, при электрическом режиме, соответствующем предпробойному состоянию.

Устройство содержит три входные клеммы 1-3, причем первая клемма 1 соединена с первым выводом резистора

4, второй вывод которого соединен с базой .выходного транзистора 5, которая соединена с первым выводом резистора 6, второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора 7, первым выводом резистора 8„ второй вывод которого сое" динеи с коллектором первого вспомогательного транзистора 9, эмнттер которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора 7 и первым выводом резистора 10, второй вывод которого соединен с входной клеммой 2, база первого вспомогательного транзисто5

l5

2S

ЗО

2 ра 9 соединена через резистор 11 с коллектором выходного транзистора 5 и первым выводом резистора 12, второй вывод которого соединен с входной клеммой 3. Кроме того, устройство содержит второй вспомогательный транзистор 13, коллектор которого соединен с базой выходного транзистора 5, а база - с выходом компаратора 14, инверсный вход которого соединен через резистор 15 с прямком входом операционного усилителя 16 и первой обкладкой второго конденсатора 17, эмиттером выходного транзистора 5, первым выводом резистора

l8 второй вывод которого соединен с вторым выводом резистора 4, эмиттером второго вспомогательного транзистора 13, первой обкладкой третьего конденсатора 19 вторая обкладка которого соединена с прямым входом компаратора 14, катодом диода 20, анод которого соединен с выходом операционного усилителя 16, инверсный вход которого соединен с катодом диода 20 и выходом ключа 21, вход которого соединен с входной клеммой

1 и второй обкладкой второго конден,сатора 17, управляющий вход ключа

21 соединен с выходом триггера Шмитта 22, вход которого соединен с входной клеммой 2.

В предлагаемом устройстве контролируется изменение тока транзистора во время нахожцения в активном режиме, и защита осуществляется в момент появления в токе коллектора мак" симума, вызываемого локализацией тока в кристалле. 5

В качестве критерия для определения момента развития вторичного пробоя .используется изменение коэффициента прямой передачи тока транзистора Н, о котором судят по величине 10

2I тока коллектора. При разогреве транзистора во время действия электрического режима Н, увеличивается . В предпробойном электрическом и тепловом режимах транзистора возникает ло- f5 кализация тока коллектора, т.е. увеличение его плотности на определенном участке структуры силового транзистора, что приводит к уменьшению

Н . Поскольку локализация тока явля 20 ется первой стадией вторичного пробоя, то по уменьшению величины Н, можно судить о предпробойном состоянии транзистора. Значение Н, при постоянстве базового тока опреде- 25 ляется по изменению тока коллектора выходного транзистора.

В некоторый момент времени t< (фиг.2) наблюдается начало уменьшения тока коллектора Х„g (после време-30 ни t показан пунктиром). В момент времени t соответствующий началу перехода однородного распределения тока коллектора в неоднородное, происходит срабатывание защиты силового транзистора и отключение тока базы gr ° . Для определения момента локализации тока и прекращения подачи на выходной .силовой транзистор опасного электрического режима может быть использовано предлагаемое устройство.

Устройство работает следующим об,разом.

В исходном состоянии транзисторы 45

5, 9 и 13 закрыты, а конденсаторы 7, 17 и 19 -разряжены, ключ 21 закрыт.

При поступлении на клемму 2 импульса напряжения U транзистор 5 в мо " э мент времени й, открывается током 50 конденсатора 7, Напряжение на коллекторе транзистора 5 падает, что приводит к открыванию транзистора 9.

Открытый транзистор 9 пропускает базовый ток транзистора 6 и обеспечива- Ы ет разряд конденсатора 7. В этот же момент времени срабатывает триггер

Шмитта 22 и формирует напряжение, 399 4 поступающее на управляющий вход ключа 21, который размьисается..

Если при подаче импульса напряжения на клемму 2 коллекторное напряжение транзистора 5 превышает критическое значение, то транзистор 9 не открывается и после заряда конденса" тора 7 подача базового тока транзистора 5 прекращается, он переходит в закрытое состояние. В случае появле- ния перегрузки или короткого замыкания в момент открытого состояния транзисторов 5 и 9 транзистор 9 закрывается и подача базового тока тран- . зистора 5 прекращается ° .

Если при подаче импульса напряжения на клемму 2 коллекторное напряжение транзистора 5 не превышает критическое значение, то транзистор

9 открывается, что приводит к протеканию базового и коллекторного токов транзистора 5. Протекание тока коллектора транзистора 5 создает на резисторе 18 падение напряжения, которое заряжает конденсатор 17 через резистор 15. Напряжение.кондейсатора 17 U,, является входным для пикового детектора, собранного на операционном усилителе 16, диоде 20 и конденсаторе 19.

При увеличении тока коллектора транзистора 5 вследствие его разогрева напряжение на конденсаторе 19

U« возрастает, и одновременно происходит возрастание напряжения на инверсном входе компаратора 14. В момент локализации .тока в транзисторе

5 происходит уменьшение Н, и уменьшение тока коллектора. Такйм образом, напряжение на инверсном входе компаратора 14 начинает уменьшаться, в то время как напряжение на его прямом входе остается неизменным.Это приводит к срабатыванию компаратора

14 и открыванию транзистора 13, через который начинает протекать весь базовый ток транзистора 5, что приво-дит к его запиранию.

В момент окончания и импульса напряжения на клемме 2 триггер Шмитта

22 вырабатывает напряжение, поступающее на управляющий вход ключа 21, который заьыкaeтся и переводит схему защиты от вторичного пробоя в исходное состояние.

Практически реализация предлагаемого технического решения возможна

5 !259399 Ь на современных интегральных микро- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с схемах, целью повышения надежности защиты

Таким образом, в предлагаемом уст- выходного силового транзистора, вклюройстве сохранены достоинства эащи- ченного по схеме с общим эмиттером, ть! от перегрузок выходного транэисто-; в него введены второй вспомогательра импульсного усилителя и устранены ный транзистор, седьмой и восьмой недостатки, связанные с невозмож- резисторы, второй и третий конденсаностью защиты транзистора от вторич» торы, диод, компаратор, операционный ного пробоя в момент времени, пред- усилитель, ключ и триггер Шмитта, шествующий началу вторичного пробоя. !0 причем коллектор второго вспомогаФ о р м у л а и з о б р е т е н и я тельного транзистора предназначен

Устройство для защиты от перегру- для соединения с базой выходного сизок выходного силового транзистора лового транзистора, а база - с выимпульсного усилителя, содержащее ходом компаратора, инверсный вход первый резистор, первый вывод кото- !5 которого соединен через седьмой рерого соединен с первой входной клем- зистор с пря»ым входом операционного мой, второй вывод предназначен для усилителя, первой обкладкой второго соединения с базой выходного сило- конденсатора, эмиттером выходного вого транзистора, база которого сое- силового транзистора, первым выводом динена с первым выводом второго ре- 20 восьмого резистора, второй вывод козистора, второй вывод которого сое- торого соединен с вторым выводом пердинен с первой обкладкой первого кон- вого резистора, эмиттером второго денсатора и первым выводом третьего вспомогательного транзистора, второй резистора, второй вывод которого сое" обкладкой второго конденсатора и динен с коллектором первого вспомо- >5 первой обкладкой третьего конденсагательного транзистора, змиттер кото- тора, вторая обкладка которого соедирого соединен с второй обкладкой нер- иена с прямым входом компаратора, вого конденсатора и первым выводом катодом диода, анод которого соедичетвертого резистора, второй вывод нен с выходом операционного усиликоторого соединен с второй входной 30 геля, инверсный вход которого соедиклеммой, база первого вспомогатель- нен с катодом диода и входом ключа, ного транзистора предназначена для выход которого соединен с первой соединения через пятый резистор с входной клеммой и второй обкладкой коллектором выходного силового тран- . второго конденсатора, управляющий зистора и первым выводом шестого вход ключа соединен с выходом тригрезистора, второй вывод которого сое- гера Шьытта, вход которого соединен динен с третьей входной клеммой, о т- с второй входной клеммой.

1259399

>и3

Фиа g

Составитель О.Меиерякова

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор В.Бутяга

Редактор И.Дербак

Заказ 5132/53, Тираи 612. . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москве, %-35, Рауиская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,r.уигород,ул.Проектная,4