Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых регулируемых усилителях мощности. Целью изобретения является упрощение и уменьшение габеТритов трансформатора тока путем увеличения диапазона изменения индукции магнитопровода. При положительном импульсе напряжения управления транзистор 7 отпирается, образуя короткозамкнутый контур: диод 11 - обмотка 5 - транзистор 7. Ток из первичной обмотки 3 трансформируется в обмотку 5. Под действием ЭДС носителей заряда ток базы транзистора 1 изменяет направление. Напряжение питания приложено к транзистору 9, а транзистор 13 закрыт из-за задержки, вносимой конденсатором 18. По окончании процесса рассасывания носителей заряда транзисторный ключ 1 закрываi СЛ . Uynp

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (11) А1 (51) 4 Н 02 М 1/08

f ж(/ Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3917683/24-07 (22) 28.06.85 (46) 15.03.87.Бюл. N 10 (72) И.И. Филиппов (53) 621.316.728 (088.8) (56) Герасимов А.А., Лукин А.В.

Опадчий Ю.Ф. Особенности проектирования высокочастотных однотактных преобразователей — Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И.Конева, М.: Радио и связь, 1982, вып. 13, с. 21-23.

Авторское свидетельство СССР

))- 989701, кл. Н 02 М 1/08, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫИ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых регулируемых усилителях мощности. Целью изобретения является упрощение и уменьшение габаритов трансформатора тока путем увеличения диапазона изменения индукции магнитопровода. При положительном импульсе напряжения управления транзистор 7 отпирается, образуя короткоэамкнутый контур: диод 11 — обмотка

5 — транзистор 7. Ток из первичной обмотки 3 трансформируется в обмотку 5. Под действием ЭПС носителей заряда ток базы транзистора 1 изменяет направление. Напряжение питания приложено к транзистору 9, а транзистор 13 закрыт из — за задержки, Я

Я вносимой конденсатором 18. По окончании процесса рассасывания носителей заряда транзисторный ключ 1 закрыва1297189 ется и по обмотке 5 протекает ток намагничивания, замыкающий диоды 16 и 17. Напряжение на транзисторе 9 равно нулю и транзистор 13 закрыт.

После смены направления ток намагничивания протекает через транзисторы 9 и 7. Напряжение питания приложено к обмотке 5, перемагничивая магнитопровод трансформатора 2. По

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых регулируемых усилителях мощности, преобразователях постоянного напряжения. 5

Целью изобретения являются упроще. ние устройства и уменьшение габаритов трансформатора тока, путем увеличения диапазона изменения индук- 1п ции магнитопровода, На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — петля гистерезиса магнитопровода трансформатора тока.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом 1 содержит трансформатор 2 тока, первичная обмотка

3 которого включена последовательно 2п с транзисторным ключом 1, вторичная обмотка 4 подключена к его управляющему переходу, а управляющая обмотка 5 одним выводом соединена с общей клеммой 6 питания через первый уп- 25 равляющий транзистор 7, а вторым выводом подключена к второй клемме 8 питания через второй управляющий транзистор 9, в цепь эмиттера которого включен резистор 10. Замыкающий ЗО диод 1 1 подключен между общей клеммой 6 питания и вторым выводом управляющей обмотки 5. Первый резистивный делитель 12 средним и первым крайним выводами подключен к управляющему переходу третьего управляющего транзистора 13, а вторым крайним выводом подключен через стабилитрон 14 к второму выводу управляющей обмотки 5. Второй резистивный делитель 15 подключен к клеммам 6 и 8 питания, при этом средний вывод делителя 15 окончании перемагничивания транзистор 9 переходит в режим стабилизации тока, напряжение на нем возрастает, что приводит к пробою стабилитрона

14 транзистора 13. В результате транзистор 9 закрывается и ток намагничивания замыкается через транзистор 7, диод 11 и обмотку 5 цо конца паузы. 2 ил.

< и коллектор транзистора 13 подключены к базе второго транзистора 9, а эмиттер транзистора 13 соединен с клеммой 8 питания. Первый управляющий транзистор 7 зашунтирован диодом 16, а диод 17 подключен между вторым выводом управляющей обмотки

5 и клеммой 8 питания. Управляющий переход транзистора 13 зашунтирован конденсатором 18.

Устройство работает следующим образом.

В интервалах времени, когда под действием нулевого значения управляющего напряжения U транзистор 7 закрыт, силовой транзисторный ключ 1 находится в насыщенном состоянии под действием тока, трансформируемого из первичной 3 во вторичную 4 обмотки трансформатора 2 тока. Рабочая точка по петле гистерезиса магнитопровода (фиг. 2} перемещается по кривой а-b-c. Транзистор 9 открыт напряжением, снимаемым с делителя

15, а транзистор 13 закрыт, так как его базовая цепь обесточена закрытым транзистором 7, С появлением положительного импульса напряжения U>„ транзистор 7

1 отпирается, образуя короткозамкнутый контур; диод 11 — обмотка 5 транзистор 7. Ток иэ первичной обмотки 3 начинает трансформироваться в обмотку 5. 1(роме того, под действием

ЭДС носителей заряда ток базы транзистора 1 изменяет направление, В результате через обмотку 5 протекает ток

r U — + Х вЂ” + ? — Х вЂ” (1) И» М4 М»

5

5 5 5

1297189 где I„ — ток нагрузки, протекающий через транзисторный ключ 1;

I — ток рассасывания носителей

f p заряда из базы транзисторного ключа 1; 5

1 — ток, протекающий от источника питания через транзистор 9, задаваемый резисторами делителя 15 и резистора 10; — ток намагничивания трансформатора 2;

Ы,Ы,,W — числа витков обмоток 3 — 5.

Йапряжение питания приложено к транзистору 9, но транзистор 13 закрыт из-за задержки, вносимой конденсатором 18.

По окончании процесса рассасывания носителей заряда транзисторный ключ 1 закрывается и по обмотке 5 протекает только ток намагничивания

I, который замыкается через источник питания (клеммы 6 и 8), диоды

16 и 17, отдавая в источник энергию, накопленную- в трансформаторе 2. Напряжение на транзисторе 9 на этом интервале времени равно нулю и транзистор !3 остается закрытым. Иагнитопровод трансформатора 2 перемагничивается под действием напряжения питания (кривая с-d на фиг. 2).

После смены направления ток намагничивания I начинает протекать через транзисторы 9 и 7. Пока ток намагничивания мал по величине, падение напряжения на резисторе 10

35 меньше напряжения, задаваемого делителем 15, и транзистор 9 остается в насыщенном состоянии, Напряжение питания почти полностью приложено к обмотке 5, перемагничивая магнитопровод 2 по кривой d-e-а (фиг. 2).

По окончании перемагничивания ток намагничивания резко возрастает и суммарное падение напряжения на ре- 45 эисторе 10 и управляющем переходе транзистора 9 достигает напряжения, определяемого делителем 15. Транзистор 9 переходит в режим стабилизации тока и напряжение на нем воз- 5О растает, что приводит к пробою стабилитрона 14 и отпиранию транзистора 13, шунтирующего верхнее плечо делителя 15. В результате транзистор 9 закрывается и ток намагничивания замыкается через транзистор 7, диод 11 и обмотку 5 до конца паузы.

При запирании транзистора 7 ток намагничивания I переключается в обмотку 4, что приводит к лавинообразному отпиранию транзисторного ключа 1. Кроме того, происходит запирание транзистора 13, отпирание транзистора 9 и разряд конденсатора 18.

Далее процессы в схеме повторяются.

Если длительность открытого состояния ключа 1 такова, что гарантировано изменение индукции магнитопровода выше значения Br, т.е. рабочая точка, перемещаясь от точки а пройдет в точку Ь (фиг. 2), то конденсатор 18 можно не применять. В этом случае при отпирании транзистора 7 образуется короткозамкнутый контур на время раесасывания носителей заряда иэ транзисторного ключа 1, по аналогии с описанным. Кроме того, открывается транзистор 13, запирая транзистор 9, в результате чего ток через транзистор 7, описываемый выражением (1), уменьшится на величину I

После окончания проц :.са рассасывания заряда из транзисторного ключа 1, диод 11 запирается. Под действием тока намагничивания, протекающего от начала к концу обмотки 5, отпираются диоды 16 и 17, что ведет к закрытию транзистора 13.

Далее процессы в схеме протекают аналогично рассмотренным.

При отсутствии конденсатора 18 и малых значениях относительной длительности проводящего состояния ключа 1, когда рабочая точка, перемещаясь по петле гистереэиса от точки а, не доходит до точки Ь, ток намагничивания I не успевает измеР нить знак, т.е. направление протекания, Поэтому после очередного отпирания транзистора 7 и окончания процесса рассасывания носителей заряда иэ транзисторного ключа 1 диоды

16 и 17 не откроются и короткоэамкнутый контур сохраняется.

Транзистор 13 остается открытым, а транзистор 9 — закрытым и процесс перемагничивания трансформатора 2 не происходит. При следующем запирании транзистора 7, энергии, запасенной в трансформаторе 2, будет недостаточно для отпирания ключа 1.

Иэ изложенного следует, что конденсатор 18 позволяет поддерживать трантранзистор 13 в закрытом состоянии на интервале времени рассасывания носитепей заряда иэ силового тран1297189 го включен резистор, замыкающий диод, подключенный между общей клеммой питания и вторым выводом управляющей обмотки, первый резистивный делитель, средний и первый крайний выводы .которого подключены к управляющему переходу третьего транзистора, эмиттер которого соединен с второй клеммой питания, второй

10 резистивный делитель, стабилитрон и первый диод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и уменьшения габаритов трансформатора тока, оно снабжено вторым диодом, причем первый диод включен параллельно первому транзистору, второй диод подключен между вторым выводом управляющей обмотки и второй клеммой питания, второй вывод

2О первого реэистивного делителя подключен к второму выводу управляющей обмотки через стабилитрон, второй резистивный делитель подключен к клеммам питания, а его средний вывод и коллектор третьего транзистора подключены к базе второго транзистора. эистора и тем самым расширить диапазон регулирования длительности проводящего состояния силового транзистора.

По сравнению с известным предлагаемое устройство имеет более простую электрическую схему, меньшие габариты трансформатора тока эа счет большего диапазона изменения индукции магнитопровода и меньшее потребление тока от источника питания.

Формула и з обретения

Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого предназначена для включения последовательно с силовым ключом, вторичная обмотка предназначена для подключения к его управляющему и, а управляющая обмотка лервым выводом соединена с общей клеммой питания через первый транзистор, а вторым выводом подключена к второй клемме питания через второй транзистор, в цепь эмиттера котороф иГ2

Составитель В. Бунаков

Редактор Ю. Середа Техред Л.Сердюкова Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 792/59, Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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