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

Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния тиристоров и защиты преобразователя, выполненного по однофазной мостовой схеме

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для контроля состояния электронных вентилей в устройствах защиты преобразователей

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах вторичных источников стаби лизированно1 о питания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано .для защиты вентильных преобразователей от токовых перегрузок, возникающих из-за перераспределения тока по параллельно соединенным вентилям

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазной активной и индуктивной нагрузки, в частности электродви-; гателей, от глубокого снижения, напряжения в питающей сети

Изобретение относится к электротехнике , может быть использовано в устройствах з равления реверсивных и нереверсивных тиристорных преобразователей и является усовершенствованием изобретения по авт

Изобретение относится к злектрЪ- технике и может быть использовано для защиты и отключения электропитающих устройств с разнополярными и разнопотенциальными уровнями стабилизированных напряжений в случае короткого замыкания, изменения или про падания одного, нескольких или всех контролируемых напряжений

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам дпя защиты вентильнык преобразовательных установок

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим высоковольтным преобразователям, и может быть использовано в блоках питания электронных приборов

Изобретение относится к устройствам защиты высоковольтных узлов и цепей электрооборудования пассажирских вагонов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазной нагрузки от неполнофазного режима работы

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники

Изобретение относится к устройству энергосбережения для источников питания с переключением режима работы (ИППРР (SMPS)), а более конкретно - к устройству энергосбережения с регулировкой коэффициента мощности, которая позволяет уменьшить потребление мощности в первичной обмотке трансформатора и использовать ее при управлении потребляемой мощностью дисплея

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным аппаратам защиты и коммутации (БАЗК) автономных объектов, используется для защиты электрической цепи постоянного тока

 

Наверх