Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения -.уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности. Источник 3 питания .подключен к эмиттерам основного и вспомогательного транзисторов 1 и 2. Формирователи 4 и 5 импульсов подключены к базам транзисторов 1 и 2. За счет введения в форсирующий узел 10 диода 13 и резистора 14 и введения второй первичной обмотки 9 сокращается время включения силового транзистора 1. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг. f

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4148351/24-07 (22) 14.11.86 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (71) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н.Д. Псурцева (72) А,П. Басов и В.И. Заика (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

II 974521, кл. Н 02 If 1/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 936283, кл. Н 02 М 3/337, 1980 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к преоб„„SU„„1443091 А1 разовательной технике и макет быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения †. уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности. Источник 3 питания .подключен к эмиттерам основного и вспомогательного транзисторов 1 и 2: формирователи 4 и 5 импульсов подключены к базам транзисторов 1 и 2.

За счет введения в форсирующий узел

10 диода 13 и резистора 14 и введения второй первичной обмотки 9 сокращается время включения силового транзистора 1. 2 ил.

1443091

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания.

Целью изобретения являетсл уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, иа фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принципы действия устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит оснонной 1 и вспомогательный 2 транзисторы, эмиттеры которых объединены и связаны с первым выводом источника

3 питания, первый формирователь 4 управляющих сигналов, подключенный к управляющему переходу основного транзистора 1, второй формирователь

5, включенный между базами основного

1 и вспомогательного 2 транзисторов, вторичную обмотку 6 выходного трансформатора, нагруженную на управляющий переход силового транзистора 7, 25 первую первнч обмотку 8, выполненную с отпайкой, начало которой связано с коллетором основного транзистора 1, вторую первичную обмотку 9, подключенную концом к коллектору 30 вспомогательного транзистора 2, а началом к второму выводу источника 3 питания, формирующий узел 10, содержащий первый диод 11, подключенный между началом перви"-шой обмотки

9 и концом первичной обмотки 8, цепь из последовательно вклю- енных конденсатора 12, второго диода 13, шунтированпого резистором 14, при этом указанные диоды связаны между собой одноименными электродами.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: управляющий сигнал 15 — на выходе первого формиро-ателя 4, уп . равляющий сигнал 16 — на выходе вто45 рого формирователя 5, форма 17 — напряжения на конденсаторе 12, форма

18 — управляющего напряжения па вторичной обмотке 6 выходного трансформатора.

Устройство работает следующим образом.

На интервале времени 0-t с формирователя 5 подается управляющий сигнал 16 на базу вспомогательного транзистора 2, который включается к первичной обмотке 9 выходного трансфор-. матора прикладывается напряжение источника 3 питания. Трансформированная ЭДС во вторичной обмотке 6 прикладывается к управляющему переходу силового транзистора 7 в обратном (запирающем) направлении. С этого момента начинается процесс формированного рассасывания носителей заряда с управляющих переходов силового транзистора 7 с последующим переводом его в режим отсечки.

На этом же интервале времени с части (W z ) первичной обмотки 8 выходного трансформатора происходит заряд конденсатора 12 по контуру, содержащему диод 11 ирезистор 14. Полярность напряжения на конденсаторе

12 показана на схеме (фиг. 1), а амплитуда определяется соотношением

UpnW z

Нс я

К моменту времени t,, когда снимается управляющий сигнал 16 с транзистора 2, практически заканчивается заряд конденсатора 12 до напряжения, равного ЭДС части W,z первичной обмотки 8, при условии, что постоянная времени заряда, определяемая емкостью конденсаторов 12 и сопротивлением резистора 14, на порядок меньше периода повторения процессов. После выключения транзистора

2 закон изменяется, ЭДС на обмотках выходного трансформатора определяется электромагнитными процессами.

Б момент времени Т/2 с формирователя 4 подается управляющий сигнал

15 на базу основного транзистора 1 и включает его. При этом к части

М1, первичной обмотки 8 прикладывается сумма напряжений источника 3 питания и конденсатора 12 через открытый транзистор 1 и диод 13. С этого момента трансформированная ЭДС на вторичной обмотке 6 меняет свою полярность .и на интервале времени

Т/2-t z формируется импульс напряжения для форсированного включения силового транзистора 7 с амплитудой, определяемой соотношением (Uu +U.) з

U3

ы„ где Н р„, Н, U3 — напряжение источника 3 питания, на конденсаторе 12 и на вторичной обмотке 6 соответственно, з 1443091 4

С момента времени t2, когда закан- .транзистора вследствие вторичного чивается перезаряд конденсатора 12 пробоя снижается. до напряжения, определяемого соотношением U = — — — — —, диод 13 запиБ 11П%12 5

11 12 . рается и ток первичной обмотки S замыкается по контуру, состоящему из источника 3 питания, диода 11, первичной обмотки 8 и открытого транзистора 1. Амплитуда ЭДС на вторичной обмотке 6 уменьшается до уровня, определяемого соотношением

U = — — — —, и расчитанной иэ услоЦил ЧЭ 11 12 вия, чтобы обеспечить режим управления силовым транзистором 7 на границе его насыщения.

В момент времени Т, определяющий период повторения процессов, снимается управляющий сигнал 15 с базы основного транзистора 1 и подается с формирователя 5 управляющнй сиг- 25 нал 16 на базу транзистора 2. В дальнейшем происходящие процессы в схеме аналогичны описанным. Подбором коэффициента трансформации отпайки

М1 первичной обмотки 8 величины З0

11 емкости конденсатора 12 и сопротивления резистора 14 можно получить на вторичной обмотке 6 управляющий импульс для форсированного включения силового транзистора 7 необходимой амплитуды и длительности.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет сокра. тить время включения силового тран- 40 эистора, как следствие, уменьшить средние коммутационные потери и повысить его надежность. Сокращение времени включения силового транзистора способствует уменьшению пиковой мощ- 45 ности потерь на коммутационном интервале, вероятность выхода из строя

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее основной и вспомогательный транзисторы, эмиттеры которых предназначены для подключения к первому выводу источника питания, выходной трансформатор, первая первичная обмотка которого выполнена с отпайкой, а ее начало подключено к коллектору основного транзистора, вторичная обмотка предназначена для подключения началом к эмиттеру силового транзисторного ключа, а концом — к его базе, первый формирователь управляющих прямоугольных импульсов, подключенный между базой и эмиттером основного транзистора, второй формирователь прямоугольных управляющих импульсов, синхронизированный задним фронтом входного сигнала, вход которого подключен к выходу первого формирователя, а выход — к базе вспомогательного транзистора, конденсатор и первый диод, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью уменьшения коммутационных потерь и повышения надежности, оно снабжено вторым диодом и резистором, трансформатор снабжен второй первичной обмоткой, причем первые электроды диодов, первый вывод резистора и начало второй первичной обмотки трансформатора предназначены для подключения к второму выводу источника питания, конец второй первичной обмотки подключен к коллектору вспомогательного транзистора, второй электрод первого диода подключен к концу первичной первой обмотки трансформатора, а конденсатор — между отпайкой первой первичной обмотки и точкой соединения второго электрода второго диода и второго вывода резистора.

1443091

Составитель В.Бунаков

Техред Л.Сердюкова Корректор H.Êoðîëü

Редактор О.Головач

Заказ 6391/50 Тираж ббб Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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