Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного питания. Целью изобретения является повышение надежности работы силового транзисторного ключа. С этой целью генератор 16 формирует стробирующие импульсы, подаваемые на вход генератора 17 для формирования пилообразного напря жения и на вход триггера 20 для установки его в исходное состояние . В результате сравнения пилообразного напряжения и напряжения источника 18 опорного сигнала компаратор 19 формирует импульсы, которые инвертированы элементом 2И-НЕ 21 и транзистором 5 и поступают на выходную обмотку трансформатора тока. По достижении током коллектора силового Транзистора заданного значения напряжение на обмотке обратной связи трансформатора тока достигает напряжения уставки источника 15. На выходе компаратора 14 появляется сигнал логической единицы, производя переключение триггера 20 в нулевое состояние , что приводит к запиранию силового транзистора. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (511 4 Н 02 M 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

Ю к5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4287984/24-07 (222 21.07.87 (46) 07 ° 03.89. Бюп. Ф 9 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) М.В.Гельман, Х.К.Харасов, А.В.Велин и А.Ю.Степанов (53) 621.316.727(088.8) (56) Патент США Р 4447741, кл. Н 02 M 7/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 989701, кл. Н 02 М 1/08, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного питания. Целью изобретения является повьппение надежности работы силового транзисторного ключа. С этой целью генератор 16 формирует стробирующие импульсы, подаваемые на вход генератора 17 для формирования пилообразного напряжения и на вход триггера 20 для установки его в исходное состояние. В результате сравнения пилообразного напряжения и напряжения источника 18 опорного сигнала компаратор l9 формирует импульсы, которые инвертированы элементом 2И-НЕ 21 и транзистором 5 и поступают на выходную обмотку трансформатора тока, »о достижении током коллектора силового

:транзистора заданного значения напряжение на обмотке обратной связи трансформатора тока достигает напряжения уставки источника 15. На выходе компаратора 14 появляется сигнал логической единицы, производя переключение триггера 20 в нулевое состояние, что приводит к задиранию силового транзистора. 4 ил.

1464268

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного питания.

Целью изобретения является повышение надежности работы силового транзисторного ключа.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для управления силовым транзисторным ключом;на фиг. 2— принципиальная схема устройства; на фиг. 3 — приведена зависимость насыщения на переходе база-эмиттер транзистора от тока базы; на фиг. 4— осциллограммы напряжений и токов в некоторых точках устройства.

Устройство для управления силовым ! транзисторным ключом l (фиг. 1) содержит положительный вывод источника 20

2 питания, общую шину 3, блок 4 управления, маломощный транзистор 5, эмиттером соединенный с общей шиной

3, а базой - с выходом блока 4 управления, две выходные коеммы 6 и 7, 25 трансформатор 8 тока, имеющий вторич1 ную обмотку 9-10, началом соединенную с базой, а средним выводом с эмиттером силового ключа 1, концом соединенную с выходной клеммой 6, первич- 30 ную. обмотку 11, одним выводом соециненную с коллектором маломощного транзистора 5, а другим через огра,. ничивающий элемент 12 с положительным выводом источника 2 питания, Обмотку 13 обратной связи, одним выводом соединенную с общей шиной 3, компаратор 14, к неинвертирующему входу которого подсоединен второй вывод обмотки 13 обратной связи, а к выходу †. вход блока 4 управления, регулируемый источник 15 напряжения уставки максимального тока, вход которого соединен с положительным выВОдОМ 2 источника питания а ВыхОд 45 с инвертирующим входом компаратора

14.

Блок 4 управления (фиг. 2) содержит генератор 16 стробирующих импульсов, генератор 17 пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора 16 стробирующих импульсов, источник 18 регулируемого опорного напряжения, компаратор 19, инвертирующий вход которого подсое)5 динен к выходу генератора 17 пилообразного напряжения, .а неинвертирующий вход - к выходу источника 18 регули-. руемого опорного напряжения, триггер

20, вход С синхронизации которого присоединен к выходу генератора 16 стробирующих импульсов, а вход К установки в нулевое состояние — к выходу компаратора 14, элемент 2И-HE 21, к входам которого присоединены выходы компаратора 19 и триггера 20.

На графике (фиг. 3) представлена зависимость напряжения насыщения

U Ä« транзистора от тока базы Т .

На графике (фиг. 4) приведены осциллограммы напряжений на выходах генератора 16 стробирующих импульсов

U 16,,генератора 17 пилообразного напряжения U, источника 18 регулируемого опорного напряжения Но;,, компаратора 19 U<< на выводах выходной обмотки 9 U тока в коллекторной цепи силового ключа 1 I напряжений на выводах обмотки 13 обратной связи Н„, на выходе регулируемого источника 15 напряжения уставки максимального тока Н, компаратора 14 U

Устройство работает следующим о бра зом.

Блок 4 управления формирует ШИИсигнал. При положительном напряжении на базе управляемый транзистор

5 отпирается, через обмотку 11 управления трансформатора 8 тока проуекает ток, ограниченный элементом

12. На выходной обмотке 9 появляется запирающее силовой ключ 1 напряжение. При нулевом напряжении на базе управляемый транзистор 5 запирается, в обмотке 11 управления прерывается ток. По закону самоиндукции на обмотках трансформатора 8 тока напряжение меняет полярность, на выводах выходной .обмотки 9 возникает отпирающее силовой ключ 1 напряжение. В коллекторной цепи силового ключа 1 появляется ток. Протекающий по входной обмотке 10 ток обеспечивает протекание тока в выходной обмотке 9, поддерживая силовой ключ 1 в открытом состоянии. Запирание силового ключа 1 вновь происходит при отпирании управляемого транзистора 5;

Блок 4 управления работает следующим образом.

Генератор 16 формирует стробирующие импульсы, подаваемые на вход генератора 17 пилообразного напряжения, выходное напряжение которого подает14642 ся на инвертирующий вход компаратора 19. Источник 18 регулируемого опорного напряжения формирует опорное напряжение U подаваемое на неинап вертирующий вход компаратора 19.

Сравнивая пилообразное напряжение генератора 17 и постоянное напряжение

U Ä источника 18 опорного напряжения, компаратор 19 формирует импульс 1О ное напряжение. На обмотке 13 обратной связи появляется напряжение, пропорциональное напряжению на переходе база-эмиттер силового ключа 1.

Кампаратор 14 производит сравнение 16 напряжения на обмотке 13 с напряжением уставки источника 15. Если напряжение на обмотке 13 обратной связи ниже напряжения уставки, то на выходе компаратора 14 устанавливается . 2О напряжение, соответствующее логическому нулю. При этом на неинвертирующем выходе триггера 20 устанавливается логическая единица. При такой ком-. бинации сигналов элемент 21 работает 25 как инвертор импульсов, поступающих с компаратора 19, разрешая работу силового ключа 1. Если напряжение на обмотке 13 обратной связи .выше напряжения уставки источника 15, то 30 на выходе компаратора 14 появляется напряжение, соответствующее логической единице. При этом на неинвертирующем выходе триггера устанавливается напряжение, соответствующее логическому нулю.

При такой комбинации сигналов логический элемент 21 имеет на выходе логическую единицу, что соответствует запертому состоянию силового 40 ключа 1. Логический нуль на выходе триггера 20 держится до прихода на

его вход С синхронизации стробирующего импульса от генератора 16. Если во время прихода стробирующего им5 пульса напряжение на обмотке 13 об- ратной связи ниже напряжения уставки источнйка 15, то на выходе компаратора 14 устанавливается логический нуль и триггер 20 переключается в 50 состояние, когда на его неинвертирую- щем выходе устанавливается логическая единица, разрешая отпирание силового ключа.

График фиг. 3) показывает, что с ростом тока базы силового ключа 1 растет напряжение на его переходе база-эмиттер. Учитывая, что в уст« ройстве ток базы пропорционален то68

4 ку коллектора, напряжение У исЭ нас пользуется как показатель величины коллекторного тока силового ключа 1.

Генератор 16 формирует стробирующие импульсы U (фиг. 4), подаваемые ha вход генератора 17 для формирования пилообразного напряжения и на вход триггера 20 для восстановления его в исходное состояние. Сравнивая пилообразное напряжение Uä с напряжением Б „ источника 18 опорного напряжения, компаратор 19 формирует импульсы U На выходную обмотку 9 приходят импульсы U инвертирован9 ные логическим элементом 21 (U ) и управляемым транзистором 5. В момент линейно нарастающий ток I1 < коллектора достигает заданного значения, напряжение U на обмотке 13 обратной связи достигает напряжения уставки U источника 15.

На выходе компаратора 14 появляется напряжение U уровня логической единицы, производя переключение триггера 20 в состояние, когда на его выходе логический ноль U . Переключение триггера 20 приводит к запиранию силового ключа 1 и прерыванию тока Т» коллектора °

Таким образом, устройство позволяет ограничивать ток коллектора силового ключа и, следовательно, повышает надежность работы и расширяет функциональные возможности устройства.

Формула изобретениЩ

Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее источник питания, маломощный транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной устройства, коллектор— с началом первичной обмотки трансформатора тока, конец которой через ограничивающий элемент соединен с положительным выводом источника питания, база маломощного транзистора подключена к выходу блока управления, начало вторичной обмоткИ трансформатора тока предназначено для подключения к базе силового транзистора, конец — для подключения к нагрузке а-средний вывод — к эмиттеру силового транзистора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы силового транзисторного ключа, введены pery64268 д

7,4

7,3

ФМ4

Составитель А.Киселев

Техред g,дидык, Корректор В-Гирняк

Редактор В.Петраш

Ъ .Тираж 645 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 831/57

ВНИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óèãîðîä, ул. Гагарина,101

5 14 лируемый источник напряжения уставки максимального тока и компаратор, а трансформатор тока выполнен с дополнительной обмоткой обратной связи, причем вход регулируемого источника напряжения уставки максимального тока соединен с положительным выводом источника питания, выход подключек к инвертнрующему входу компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с началом дополнительной

5 обмотки обратной связи трансформатора тока, конец которой соединен с общей шиной устройства, а выход компаратора соединен с входом блока управления маломощным транзистором.

7,г

77