Устройство для защиты силового транзистора

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к устройствам защиты переключающего транзистора импульсных преобразователей постоянного напряжения, в коллекторе которого включена индуктивная нагрузка. Целью Г изобретения является повьнпение К1Щ и надежности. Поставленная цель достигается тем, что в момент формирования фронта коллекторного напряжения то ком, накопленным в индуктивности рассеяния нагрузки, заряжают конденсатор первой демпфирующей DRC-цепи, подключенной параллельно коллектору и эмиттеру силового транзистора, заряженный ранее до остаточного напряжения , который затем в течение времени открытого состояния силового транзистора разряжают до остаточного напряжения , а до достижения кол лекторного напряжения величины остаточного напряжения конденсатора, первой демпфирующей DRC-цепи заряжают конденсатор второй демпфирующей DRC цепи, подключенной параллельно первой , который затем в течение открытого состояния силового транзистора разряжают до нулевого напряжения. 2 ил. Г fa TS 1 i оо со О5 ГчЭ о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 Н 7 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ю

1 !

2) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4130596/24-07 (22) 08;10.86 (46) 15.05.88. Бюл. У 18 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (?2) Б.С;Сергеев и Б.А.Солдатов (53) 621. 316, 925 (088. 8) (56) Патент США Ф 3818311, кл. Н 02 M 7/44, 1972.

Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры/Под ред.

Г.С.Найвельта. М.: Радио и связь, 1986, с. 44, рис. 10.бв. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО

ТРАНЗИСТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты переключающего транзистора импульсных преобразователей постоянного напряжения, в коллекторе которого включена индуктивная нагрузка. Целью

ÄÄSUÄÄ 1396204 А1 изобретения является повыщение КПЛ и надежности. Поставленная цель достигается тем, что в момент формирования фронта коллекторного напряжения то ком, накопленным в индуктивности рассеяния нагрузки, заряжают конденсатор первой демпфирующей DRC-цепи, подключенной параллельно коллектору и эмиттеру силового транзистора, заря" женный ранее до остаточного напряжения, который затем в течение времени открытого состояния силового транзистора разряжают до остаточного напряжения, а до момента,цостижения коллекторного напряжения величины остаточного напряжения конденсатора первой демпфирующей DEC- цепи заряжают конденсатор второй демпфирующей DRCцепи, подключенной параллельно первой, который =,àòåì в течение открытого состояния силового транзистора разряжают до нулевого напряжения.

2 ил.

1396204

Изобретение относится к устройствам защиты переключающего транзистора импульсных преобразователей постоянного напряжения, в коллекторе которо-> го включена нагрузка с индуктивностью рассеяния, которая может образовывать импульс коллекторного перенапряжения, и может бьггь использовано также в различных исполнительньгх устройствах 1О автоматики и электроники, где переключающий транзистор работает на индуктивную нагрузку.

Цель изобретения — повышение КПД устройства и надежности его работы за15 счет улучшения степени демпфирования импульса и получения более надежной области безопа.ской работы (ОБР), т,е. повысить эффективность импульсных преобразователей напряжения, 20

На фиг.1, изображена схема устройства защиты силового транзистора; на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Г

Устройство защиты состоит из первой 1 и второй 2 демпфирующих РКСцепей, подключенных параллельно коллектору и эмиттеру силового транзистора 3, который последовательно соединен с источником 4 питания и наг- ЗО рузкой 5. Каждая демпфирующая DRCцепь состоит иэ последовательного соединения конденсаторов 6 и 7 и диодов 8 и 9, параллельно которым подключены разрядные резисторы 10 и 11.

Для определенности изложения устройства нагрузка 5 изображена в виде однотактного преобразователя с обратным включением выпрямительного диода.

Однако это не является ограничением 10 для применения предложенного устройства в других видах преобразователей.

Временные диаграммы (фиг.2) изображают: эпюру тока коллектора i> силового транзистора 3; эпюру его кол- 1 лекторного напряжения П <, эпюры напряжения U и U, на конденсаторах

6 и 7 первой 1 и второй 2 демпфирующих ВЕС-цепей соответственно.

Устройство защиты силового транзистора работает следующим образо.1.

В момент подачи открывающего импульса базового тока i < силовой транзистор 3 открыт, на протяжении длительности t„ e его коллекторной цепи существует коллекторный ток

За время t„ 6 (эпюра П „) успевает разрядиться через резистор

10 до напряжения U, a конденсатор

7 через резистор 11 разряжается до нулевого напряжения (эпюра Ц „) за время (г.„-t ). Их разряд осуществля— ется на открьггый силовой транзистор 3.

В момент времени (t„-t„) начинается спад тоха коллектора силового транзистора 3 (эг<юра i q) . Уменьшение тока 1 z приводит к увеличению напряжения на коллекторе (эпюра U,,), так как ток, накопленный в индуктивности рассеяния нагрузки 5, остается на этом этапе времени примерно постоянным и не может прекратиться мгновенно. Так как в этот момент времени параллельно коллектору и эмиттеру транзистора 3 подключена разряженная до нулевого напряжения емкость конденсатора 7, скорость увеличения напряжения коллектор-эмиттер на интервале времени t „ определяется величиной этой емкости (7) и величиной тока, накопленного в индуктивности рассеяния нагрузки 5. Увеличение емкости конденсатора 7 уменьшает напряжение ча транзисторе 3 во время t-=t Из- менением величины этой емкости можно достичь требуемых мгновенных значений напряжения U „ при наличии тока коллектора i, на участке t=t и которые определяются нормированной ОБР определенного типа транзистора, Таким образом, формирование траектории движения рабочей точки, удовлетворяющей заданной ОБР, производится второй DRC-цепью 2, Конденсатор 6 в это время заперт, так как напряжение на конденсаторе 7 меньше, чем

Ucioo

По мере заряда конденсатора 7 напряжение на нем становится равным U,. (через время t ) и открываетея диод

8, Если ранее фронт нарастания напряжения на коллекторе U определяется величиной индуктивности рассеяния нагрузки Ь и емкостью С g конденсатора 7, то сейчас, так как емкость С, конденсатора 6 больше, скорость увеличения напряжения U, становится меньшей. Начинается этап формирования амплитуды импульса коллекторного перенапряжения. Время этого этапа равно t, (эпюра П„ и U„.z).По окончании этого времени, т.е. времени равного 1/4 периода колебательного процесса контура, образованного .элементами 5 и 6, напряжение на коллекторе достигнет U „,,Следовательно, форми1396204 рование требуемой амплитуды импульса коллекторного перенапряжения 0„„ производится независимо и только первой демпфирующей цепью 1.

Таким образом, применение двух

DRC-цепей (1 и 2) позволяет независимо друг от друга формировать как требуемую ОБР.траектории движения рабочей точки силового транзистора, так и требуемую амплитуду импульса коллекторного перенапряжения.

В предлагаемом устройстве увеличивается КПД за счет того, что формирование ОБР пройсходит путем применения 15 довольно малой емкости С конденсатора 7, что также не оказывает существенного влияния на среднее значение выходного напряжения,и Его пульсации.

Кроме того, в предлагаемом устройстве 2п имеется возможность без значительных энергетических и аппаратурных затрат, изменять в лучшую сторону параметры траектории движения рабочей точки транзистора, уменьшить величину пуль- 25 саций напряжения на демпфирующем конденсаторе С1 (6) первой демпфирующей цепи, что положительно сказывается на его массогабаритных характеристиках, а также имеется независимость З0 регулировки постоянных времени двух

DXC-цепей, что дает возможность оптимизировать импульсные характеристики силового транзистора в импульсном преобразователе. формулаизобретения

Устройство для защиты силового транзистора, последовательно включенного в силовую шину и работающего на индуктивную нагрузку, содержащее первую демпфирующую DRC-цепь, предназначенную для подключения параллельно силовым электродам силового транзистора и включающую в себя последовательно соединенные конденсатор, время разряда до нулевого напряжения которого больше времени открытого состояния силового транзистора, и диод, параллельно которому подключен разрядный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, введена вторая демпфирующая DRC-цепь, подключенная параллельно первой демпфирующей DRC-цепи, и включающая в се— бя последовательно соединенные конденсатор, время разряда до нулевого напряжения которого равно времени открытого состояния силового транзистора, и диод, параллельно которому подключен разрядный резистор.

1396204

Составитель О.Мещерякова

Редактор А.Долинич Техред 3I. åðäþêoâà Корректор В.Бутяга, Заказ 2502/53 Тираж 656 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4