Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к схемам управления силовыми полупроводниковыми приборами, и может быть использоваио для построения силовых транзисторных ключей, потенциально изолированных от системы управления. например, в статических преобразователях частоты. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности устройства за счет снижения напряжения на дополиительных трансформаторах. Цель достигается тем, что основной трансформатор Д используется в качестве разделительного трансформатора для передачи сигнала с формирователя импульсов меньшей длительности при наличии управляющего сигнала и большей длительности при его отсутствии на селектор длительности импульсов, формирующий сигнал отпирания силового транзистора 9 при наличии импульсов меньшей длительности и сигнала запирания силового транзистора 9 при наличии импульсов большей длительности, а также в качестве трансформатора питания элементов селектора длительности импульсов 6. I з.п. ф-лы, 3 ил. ГГ i СЛ С оо оо Oi ai Cpv2.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1511 4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4190665/24-07 (22) 03.02.87 (46) 23,08. 88, Бюл, У 31 (71) Кемеровский технологический институт пищевой промыщпенности (72) А,Л.Абалаков, Н,М.Дворак, К.Б.Носов и И,П.Ларионова (53) 621.316.727 (088.8) (56) Электротехника, 1982, 11 3, с. 20- 21.

Патент Японии 11 57-36823, кл. Н 02,М 1/08, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к схемам управления силовыми полупроводниковыми приборами, и может быть ислольэовано для построения силовых транзисторных ключей, потенциально изолированных от системы управления, „„80„„1418865 А1 например, в статических преобразователях частоты. Целью изобретения яв" ляется упрощение конструкции и повышение надежности устройства за счет снижения напряжения на дополнительных трансформаторах. Цель достигается тем, что основной трансформатор 4 ис— пользуется в качестве разделительного трансформатора для передачи сигнала с формирователя импульсов меньшей длительности при наличии управляющего сигнала и большей длительности при его отсутствии на селектор длительности импульсов, формирующий сигнал отпирания силового транзистора 9 при наличии импульсов меньшей длительности и сигнала запирания силового транзистора 9 при наличии импульсов большей длительности, а также в качестве трансформатора питания элементов селектора длительности импульсов 6, 1 э.п. ф-лы, 5 ил.!

4! 8865!

Устройство также содержит последовательно соединенные выпрямитель 4 и фильтр 15. Выход фильтра 15 соединен с выводами литания селектора 6 длительности импульгон с первичными обмотками дополнительных трансформаторов 7 и 8, я вход н», »рямнтеля 14 соединен с второй вторичной обмоткой основного трансфармятора й.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к схемам управления силовыми полупроводниковыми приборами и может быть ис1

5 польэовано для построения силовых транзисторных ключей потенциально изолированных от системы управления, например, для использования в статических преобразователях частоты.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности.

На фиг !1 приведена блок-схема устройства; на фиг,2 — схема селектора длительности импульсон; на фиг.3 схема формирователя узких импульсов при наличии управляющего сигнала и широких импульсов при его отсутствии; на фиг.4 — временные диаграммы работы формирователя импульсов; на фиг.5- 20 временные диаграммы работы селектора длительности импульсов, Устройство (фиг.1) состоит из генератора 1 прямоугольных импульсов, формирователя 2 узких импульсов при 25 наличии управляющего сигнала и широких импульсов при его отсутствии, первый вход которого. соединен с выход дом генератора 1, второй вход соединен с шиной.3 сигнала управления, а 30 выход соединен с первичной обмоткой основного трансформатора 4, вторичные обмотки которого соединены с входом управляемого выпрямителя 5 и с входами селектора 6 длительности им35 пульсов, Упранля»»х»ие- входы управляемого выпрямителя 5 соединены с вторичными обмотками дополнительных трансформаторов 7 и 8, а выход управляемого выпрямителя 5 предназначен для подключения к входу силового транзистсра 9. Выходы селектора 6 длительности импульсов подключены к первичным обмоткам дополнительных трансформаторон 7 и 8. Управляемый 45 выпрямитель 5 образован перным 10, вторым 11, третьим 12 и четвертым 13 тиристорами, соединенными н два тиристорных ключа.

Селектор длительности импульсов (фиг.2) содержит первый одновибратор !

6, выход которого соединен с нходом иннертора 17 и первым входом первого элемента И-HE 18, выход которого подключен к первичной обмотке первого дополнительного трансформатора 7, Вход первого одновибратора 16 является входом блока 6 и соединен с первой вторичной обмоткой основного трансформатора 4, с вторым входом первого элемента И-HE 18 и с входом

R триггера 19. .Второй вход второго элемента И-НЕ 20 соединен с входом

R триггера 19, первый вход соединен с выходом инвертора 17, а его выход соединен с входом R триггера 19, неинвертирующий выход которого подключен к первичной обмотке нторого дополнительного трансформатора 8, а иннертирующий ныход триггера 19 соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ 18.

Формирователь 2 содержит второй однонибратор 21, выполненный на третьем 22 и четнертом ?3 элементах

И-HE пятый элемент И-НЕ 24 и выходной транзистор 25, коллектор которого соединен с первичной обмоткой оснонного трансформатора 4. Вторые входы третьего и четвертого элементов И-НЕ 22 н 23 соединены с выходом генератора прямоугольных импульсов 1 и шиной 3 сигнала управления соответственно.

Первый вход пятого элемента И-HE

24 соединен с выходом генератора 1, его второй вход соединен с выходом второго одновибратора 21, а выход соединен с входом выходного транзистора 25, Устройство работает следующим образом, На шину 3 сигнала управления (фиг.4) поступает сигнал 26, а с выхода генератора прямоугольных импульсов на вход формирователя 2 поступают, прямоугольные импульсл» 27, имеющие длительность l,» . .При уровне сигналя 26, равном логическому 0, что соответствует сигналу на выключение с»»лоного трянэистора 9, выходное напряжение 28 второго однонибратора 21 имеет постоянный уровень логичегкой »» ныхопной транэигтор 25 формировя геля 2 переключая гся им»»ульгям » ? 9 длительногтью !

1рн п<>гтупде»»ш» с ill надя ня включен»»е

4 э ляе !01 о выпрямителя 5 имеет попожиTå II íóю полярнîcть и силовoé транзиc тор 9 открыт. При длительности импульсов 29, равной,, селекгор 6 длительности импульсов формирует импульсы 34 и 35 управления, поступаюшие на управляющие входы тиристорон

11 и 13. Выходное напряжение 38 управляемого выпрямителя 5 имеет отрицательную полярность, что обеспечивает надежное запирание силового транзистора 9.

Питание элементов блока 6 осуществляется путем выпрямления и фильтрации выпрямителем 14 и фильтром 15 переменного напряжения, снимаемого с вторичной обмотки основного трансформатора 4, и, таким образом, исключается необходимость в использовании ю дополнительного потенциально изолированного источника питания, что повышает надежность устройства.

Повышение надежности устройства достигается и эа счет того, что потенциальная развязка шины 3 сигнала управления от высокого потенциала силового транзистора 9 и его нагрузки осуществляется всего лишь одним основным трансформатором 4, а дополнительные трансформаторы 7 и 8 используются только для исключения взаимовлияния тиристоров 10-13 управляемого выпрямителя 5. Разность потенциалов на обмотках дополнительных трансформаторов 7 и 8 определяется низким напряжением эмиттер-база силового транзистора 9, что позволяет снизить требования к качеству изоляции обмоток и, таким образом, упростить конструкцию дополнительных трансформаторов, и повысить надежность устройства в целом, 1 I 886

1. Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержашее генератор прямоугольных импульсс í, основной трансформатор, управляемый выпрямитель, входы которого соединены с одними выводами вторичных обмоток основного трансформатора, дру гие выводы которых объединены и предназначены для соединения с эмиттером транзистора ключа, выход выпрямителя предназначен для подключения к базе транзистора ключа, и два л<>полнительных трансформатора, ято1 и .— силового транзистора 9 длительность выходных импульсов 30 формирователя 2 меняется. В этом случае на шине 3 сигнала управления присутствует на5 пряжение 26, имеющее уровень логической "1", второй одновибратор 21 формирует длинные отрицательные импуль— сы 29, которые после суммирования на пятом элементе И-НЕ 24 с импульсами 10

27 генератора 1 определяют длительность ь выходных импульсов 29 формирователя 2.

Работа селектора 6 длительности импульсов основана на сравнении 15 длительности импульсов 29 и входных импульсов 30 постоянной длительности 01, вырабатываемых первым одновибратором 16, При выполнении условия 1 =, на выходе второго 20 элемента И-НЕ 20 появляются отрицательные импульсы 31, переключающие триггер, при этом на вторичной обмотке дополнительного трансформатора 8 формируются импульсы 32 управ- 25 ления. Импульсы 33 управления формируются на вторичной обмотке дополнительной трансформатора 8 при обратном переключении триггера 19 входными импульсами 29.

При выполнении условия 7,". = Г, выходное напряжение 34 триггера 19 равно нулю, а выходное напряжение 35 первого элемента И-НЕ 18 повторяет форму входных импульсов 29. При этом на вторичных обмотках дополнительного трансформатора 7 формируются импульсы 36 и 37 управления.

Выходные импульсы 29 длительностью

7, или 1 формирователя 2 трансфор- 40 мируются основным трансформатором 4 в последовательность положительных и отрицательных импульсов, поступаюцих на вход управляемого выпрямителя 5.

На управляющие входы пар тиристоров 45 Ф о р и у л а и э о б р е т е н и я

10, 12 и 11, 13 через дополнительные трансформаторы 7 и 8 поступают импульсы 34-37 управления, сформированные селектором 6 длительности импульcoB ° HosIHpH0cTb пОстояннОГО напряже 50 ния 38 на выходе управляемого выпрямителя 5 определяется состоянием пар тиристоров 10, 12 и 11, 13, Если импульсы 29 имеют длительность 71, то селектор 6 длительности импульсов вырабатывает импульсы

36 и 37 управления, поступаюшие на управляющие входы тиристоров 10 и 12, Тогда выходное напряжение 38 управ5 l4 ные обмотки которых соединены с управляющими входами управляемого выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш ения надежности и упрощения конструкции, введены формирователь узких импульсов при наличии управляющего сигнала и широких импульсов при его от-утствии, селектор длительности импульсов и последовательно соединенные выпрямитель и фильтр, причем вход селектора длительности импульсов соединен с выводами одной из вторичных обмоток основного трансформатора, выход широких импульсов селектора длительности импульсов соединен с первичной обмоткой первого дополнительного трансформатора, а выход узких импульсов — с первичной обмоткой второго дополнительного трансформатора, вход выпрямителя соединен с выводами одной из обмоток основного трансформатора, вход формирователя узких импульсов при наличии управляющего сигнала и широких импульсов гри его отсутствии соединен с.выходом генератора прямоугольных импульсов, выход соединен с первичной обмоткой основного трансформатора, а выход фильтра подключен к входу питания селектора длительности импульсов и х первичным«обмоткам дополнительных трап>:форматоров.

2. Устройство по п,l, п т л и ч а5 ю щ е е с я тем, что формирователь узких импульсов при наличии управляющего сигнала и широких импульсов при его отсутствии содержит первый элемент 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, дифференцирующую

RC-цепочку> вход которой соединен с выходом первого элемента 2И-НЕ, второй элемент 2И вЂ” HF, первый вход которого подключен к выходу дифференцирующей RC-цепочки> второй вход является управляющим входом, формирователя узких импульсов при наличии управляющего сигнала и широких импульсов при его отсутствии, выход соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, третий элемент 2И-HE первый вход которого соединен с выхо25 дом второго элемента 2И-HE второй вход соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выходной транзистор, база которого соединена с выходом третьего элемента 2И-HE a коллектор соединен с первичной обмоткой основного т )ансформатора.

Фиг. 2

)418865

Составитель A.ÊHñåëåí

Техред И.Ходаннч Корректор С,с1ерни

Редан сор Н,Бобкова

Закзз 4165/54 Тираж 66з 11одписное

ВНИИПИ 1 осударственнс>го комитета СССР пс делам изобретений и откркстий

I! 3035, 11осква, Ж-35, Раушск:ан наб., д. 4/5!

1рс и,... евно-нолигр;сфнческс.е нрелнри>ттне, г. У+:г р с, ул. 11рс ектнан, 4