Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение может быть использо-. вано в транзисторных преобразователях напряжения и тока, позволяет уменьшить потери мощности. Устройство содер;кит транзисторньш ключ 4, транзистор 11 паузы, которые управляют с помощью трансформатора 6 управления работой силового транзисторного ключа 7. Коллектор транзистора паузы через резистор 12 соединен с базой транзис

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1 288840 (21) 4169000/24-07 (22) 29. 12.86 (46} 07. 08 .88. Бюл. У 29 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

ТомскоМ институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.Н.Мишин, В.А.Пчельников и В.В.Леонов (53) 621.316. 727(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1288840, кл. Н 02 М 1/08, 1987.

„;SU„„1415359 A 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение может быть использовано в транзисторных преобразователях напряжения и тока, позволяет уменьшить потери мощности. Устройство содержит транзисторный ключ 4, транзистор 11 паузы, которые управляют с помощью трансформатора 6 управления работой силового транзисторного ключа

7. Коллектор транзистора паузы через резистор 12 соединен с базой транзис1415359

10 тсрногo ключа 4, баэо-эмиттерный переход которого эашунтирован обратным диодом 5. Для уменьшения времени рассасывания носителей в области базы силового транзисторного ключа 7 используется форсирующий ключ, время работы которого задается времязадающей цепью 19. При включении ключа транзистора 11 паузы через резисторы

12 начинает протекать ток, Падение тока является отпирающим для форсирующего ключа 15, По окончании управляющего импульса времязадающей цепи

19 форсирующий ключ 15 закрывается и резистор ограничивает ток через коллектор транзистора 11 паузы. Форсирующий ключ 23 сбеспечивает форсиро1

Изобретение относится к преобразовательной технике, может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления силовыми транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока и является усовершенствованием устройства по авт. св.

М - 1288840.

Пель изобретения — уменьшение потерь мощности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства, 15

Устройство содержит источник 1 питания подключенный положительным вы7 водом через резисторы 2 и 3 к коллектору и базе транзисторного ключа 4, ба оэмиттерный переход которого за- 20 шунтирован прямосмешенным диодом 5.

Транзисторный ключ 4, соединенный змиттером с началом первичной обмотки трансформатора 6 управления, открывает силовой транзисторный ключ 7. Уст- 25 ройство содержит также источник 8 смещения, к отрицательному выводу которого подключен катодом диод 9, зашунтированный конденсатором 10. Диод

9 и конденсатор 10 предназначены для 30 уменьшения времени запирания транзистора 11 паузы, коллектор которого вание г< ка базы силов«г

2 через резистор 12 соединен с базой транзисторного ключа 4.

Транзистор 11 паузы запирает силовой транзисторый ключ 7 ° Работой устройства управляет источник 13 управляющих импульсов, одHlfм ttыводом соединенный через обтяную шину питания источников 1 и 8 с концом первичной обмотки трансформатора 6 управления, а другим выводом подключенный непосредственно к базе транзистора 11 паузы и через резистор 14 — к катоду диода

9. Эмиттер транзистора 11 паузы соединен через прямосмещенный диод 9 с источником 8 смещения. Для уменьшения времени рассасывания носителей в области базы силового транзисторного ключа 7 используется форсирующий ключ 15, соединенный эмиттером с катодом диода 5 и катодом диода 16, шунтирующим переход база-эмиттер форсирующего ключа 15. Бремя работы ключа 15 определяется параметрами последовательно включенных в его базовую цепь резистора 17 и конденсатора 18, образующих времязадающую цепь 19.

Для уменьшения времени разряда кон. денсатора 18 в нерабочий период резистор 17 зашунтирован обратным диодом 20, анод которого подк <иочен к коллектору транзистора 11 пау .ы. Резистор 21 задает ток эап<зраннч ф< рсирую14 1 5359 щего ключа 15 после окончания управ— ляющего импульса времязадающей цепи

19. Чтобы ограничить бросок тока через форсирующий ключ 15, его коллектор подключен к отрицательному выводу источника 8 смещения через резистор 22. Форсирующий ключ 23 поцключен эмиттером к положительному выводу источника 1 питания, а через резис- 10 тор 24, ограничивающий бросок тока через форсирующий ключ 23, — к аноду диода 5.

Резистор 25 и диод 26 шунтируют базоэмиттерный переход форсирующего 15 ключа 23.,пиод 26 анодом подключен к базе форсирующего ключа 23. Время работы ключа 23 определяется параметрами последовательно включенных в его базовую цепь резистора 27 и конденса- 20 тора 28, образующих времязадающую цепь 29. Для уменьшения времени разряда конденсатора 28 резистор 27 зашунтирован обратным диодом 30, анод которого подключен к коллектору тран- 25 эисторного ключа 4. Первичная обмотка трансформатора 3 1 тока включена в коллекторную цепь силового транзисторного ключа 7, а вторичная обмотка подключена концом к общей шине пита- З0 ния источников 1 и 8, а началом — к аноду диода 32, катодом подключенного к коллектору транзисторного ключа 4.

На фиг. 2 обозначены напряжение

33 на первичной обмотке трансформатора 6 управления, ток 34 базы силового транизсторного ключа 7.

Устройство работает следующим образом.

Замыкание транзистора источника 40

13 управляющих импульсов приводит к отпиранию транзистора 11 паузы.Через первичную обмотку трансформатора

6 управления, диод 5 и резистор 12 начинает протекать ток, что приводит 45 к включению форсирующего ключа 15, причем длительность его проводящего состояния определяется параметрами конденсатора 18 и резистора 17 времязадающей цепи 19 и выбирается боль- 50 шей, чем время рассасывания носителей в базе силового транзисторного ключа

7. При этом через диод 5 и первичную обмотку трансформатора 6 управления протекает ток, величина которого зависит от величины сопротивления резистора 22 и должна бьггь достаточной для быстрого запирания силового ключа 7.

Напряжение на первичной обмотке трансфс рматора 6 (33, фиг. 2) управления в данный момент примерно равно напря— жению источника 8 смещения, что достигается выбором величины сопротивления резистора 22 много меньшей величины сопротивления резистора 12. Транзисторный ключ 4 надежно закрыт напряжением открытого диода 5, На вторичной обмотке трансформатора 6 управления индуцируется напряжение, являющееся запирающим для силового транзсторного ключа 7, причем скорость его нарастания, величина и малая индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 6 управления определяют высокую скорость нарастания и величину (в пределах допустимого для данного типа транзистора) обратного базового тока 34, (фиг. 2), т.е. его

1 форсирование, что ведет к быстрому рассасыванию носителей иэ области базы силового транзисторного ключа и уменьшению времени его переключения из области насьпцения в область отсечки.

По окончании заряда конденсатора

18 форсирующий ключ 15 закрывается, напряжение на первичной и вторичной обмотках (33, фиг. 2) трансформатора

6 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового транзисторного ключа 7, а ток через резистор

12 и транзистор 11 паузы увеличивается, так как магнитопровод трансформатора 6 управления начинает насыщаться, пои этом напряжение на эмиттере транзистора 11 паузы остается постоянным и равно напряжению источника 8 смещения. При размыкании транзисторного ключа источника 13 управляющих импульсов транзистор 11 паузы закрывается, ток через диод 5 прерывается, что приводит к отпиранию транзисторного ключа 4 током резистора 3, причем напряжение на конденсаторе 10, заряженном до напряжения прямосмещенного диода

9, способствует быстрому запиранию транзистора 11 паузы через резистор

14 °

При открывании транзисторного ключа 4 через резистор 2 и первичную обмотку трансформатора 6 управления начинает протекать ток, создавая падение напряжения на резисторе 2, что приводит к включению форсирующего ключа 23, причем длительность его проводящего состояния определяется параметрами конденсатора 28 и резис!

4 5359 тора 27 времязадающей цепи 29. Через первичную обмотку трансформатора 6 управления протекает ток, неличина которого определяется сопротивлением резистора 24 и должна быть достаточной для быстрого отпирания силового транзисторного ключа 7. Напряжение на первичной обмотке трансформатора

6 управления (33, фиг. 2) н данный момент примерно равно напряжению источника 1 питания, так как величина сопротивления резистора 24 много мень. ше величины сопротивления резистора 2. 15

При нключении силового транзисторного ключа 7 по первичной обмотке трансформатора 31 тока начинает протекать ток. Ток вторичной обмотки трансформатора 31 тока через диод

32 и открытый транзисторный ключ 4 протекает через первичную обмотку трансформатора 6 управления, обеспечивая величину базового тока силового 5 транзисторного ключа 7, необходимую для насыщения открытого силового тран-. зисторного ключа 7 для данного тока коллектора. В то же время конденсатор

18 времяэадающей цепи 19 разряжается через диоды 16 и .20 и резистор 12, обеспечивая подготоку форсирующего ключа 15 к следующему включению. При очередном включении траэисторного ключа 4 конденсатор 28 разряжается через диоды 26 и 30 и резистор 2, 35 обеспечивая подготовку форсирующего ключа 23 к следующему включению.

Изобретение позволяет уменьшить 40 потери мощности в устройстве для управления силовым транзисторным ключом как эа счет снижения коммутационньм потерь в силовом транзисторном ключе, так и за счет снижения потерь мощности на элементах устройства.

Все это при использовании устройства н различных типах преобразователей, работающих с повышенной частотой, недет к повышению КПД преобразователей и целом.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзисторным ключом по авт, св, 1288840, отл ич а юще ес я тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, ннедены второй форсирующий ключ, три дополнительных резистора, три дополнительных диода, дополнительный конденсатор и трансформатор тока, причем эмиттер второго форсирующего ключа соединен с положительным полюсом источника питания, коллектор через первый дополнительный резистор с эмиттером транзисторного ключа, базоэмиттерный переход второго форсирующего ключа эашунтиронан параллельно соединенными вторым дополнительным резистором и первым дополнительным диодом, анод которого подключен к базе второго форсирующего ключа, которая через последовательно соединенные дополнительный конденсатор и третий дополнительный резистор, заlIpjHTHpoBBHHbIH вторым дополнительным диодом, подключена к коллектору транзисторного ключа, первичная обмотка трансформатора тока предназначена для подключения к коллектору силового транзисторного ключа, вторичная обмотка одним выводом через третий дополнительный диод подключена к коллектору транзисторного ключа, а другим выводом — к отрицательному полюсу источника питания.

14 153 59

Составитель А.Меркулова

Редактор П. Гереши Техред Л.Олийнык Корректор М.Васильева

Заказ 3881/52 Тираж 665 Подписное

ВПИИПИ 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