Устройство для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем предотвращения приложения высокого напряжения к управляющему транзистору при отказе высоковольтного транзистора на время перегорания предохранителя, включенного в его коллекторную цепь. При отказе одного из высоковольтных транзисторов 2 происходит короткое замыкание его переходов и начинает протекать ток по цепи клемма 4 - предохранитель 3 - коллектор-базовый переход транзистора 2 - диод 11 - конденсатор 9 - клемма 8. При превышении напряжением на конденсаторе 9 порогового значения происходит пробой стабилитрона 20 и открытие тиристора 19, образующего цепь для выжигания предохранителя 3 в цепи отказавшего транзистора 2. После выгорания предохранителя 3 работа устройства восстанавливается. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д11 4 Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1343515 (21) 4235780/24 — 07 (22) 25.02.87 (46) 30.08.89. Бюл.11 32 (72) И.И. Филиппов и В.П. Фоминых (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1343515, кл. Н 02 М 1/08, 1985.

Ъ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНЫМ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ

КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевьж усилителях мощности, источниках электропитания ° Цель изобретения — повышение надежности путем предотвращения приложения высокого напряжения к управляющему транзисто—

ÄÄSUÄÄ 1504751 Д2

2 ру при отказе высоковольтного транзистора на время перегорания предохранителя, включенного в его коллекторную цепь. При отказе одного из высоковольтных транзисторов 2 про.исходит короткое замыкание его переходов и начинает протекать ток по цепи клемма 4 — предохранитель 3 коллектор-базовый переход транзисто— ра 2 — диод 11 — конденсатор 9 клемма 8. При превышении напряжением на конденсаторе 9 порогового значения происходит пробой стабилитрона ?О и открытие тиристора 19, образующего цепь для выжигания предохранителя 3 в цепи отказавшего тран- ф зистора 2. После выгорания предохранителя 3 работа устройства восстанавливается. 2 ил.

С."

3 150475

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, источниках электропитания и преобразо5 вателях электроприводов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем предотвращения приложения высокого напряжения к управляющему транзистору при 10 отказе высоковольтного транзистора на время перегорания предохранителя, включенного в его коллекторную цепь.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства при одинаковой (n-p-п) проводимости высоковольтных и управляющего транзисторов; на фиг.2— то же, при различной проводимости. !

Мощный высоковольтный транзисторный ключ 1 состоит из N параллельно 20 соединенных высоковольтных транзисторов 2, коллекторы которых через предохранители 3 подключены к первой выходной клемме 4, базовые выводы— к клеммам 5, а эмиттеры — к клемме 6.

Устройство (фиг. 1) для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом 1 содержит мощный высокочастотный управляющий транзистор 7, эмиттер которого соединен с второй входной клеммой 8, а коллектор — с клеммой 6 ключа 1. Конденсатор 9 одним выводом подключен к второй выходной клемме 8, а вторым — к клем- 35 мам 5 ключа 1 через 11 цепочек 10, каждая из которых состоит из параллельно соединенных диода 11 и резистора 12. Генератор 13 управляющих импульсов первым выводом 14 соединен 40 со второй выходной клеммой 8, вторым выводом 15 через резистор 16 — с базой управляющего транзистора 7, а через диод 17 и токоограничительные резисторы 18 — с клеммами 5 ключа 1. 45

Параллельно управляющему транзистору

7 подключен тиристор 19, управляющий вход которого соединен с общей точкой стабилитрона 20 и резистора 21, соединенных последовательно и подклю- 50 ченны.: параллельно конденсатору 9 °

Устройство (фиг ° 1) работает следующим образом.

В нормальном режиме работы т.е. при исправных высоковольтных транзисторах 2 ключа 1, в интервалах проводимости, когда сигнал на выходных выводах 14 и 15 генератора 13 управ-I ляющих импульсов имеет полярность, указанную на фиг. 1 без скобок, ток управления, протекая по первой последовательной цепи. вывод 15 — диод 17— резистор 18 — база-эмиттерные переходы высоковольтных транзисторов 2 ключа 1 — коллектор-эмиттерный переход управляющего транзистора 7 вывод !4 генератора 13 и по второй последовательной цепи: вывод 15 резистор 16 — база-эмиттерный переход управляющего транзистора 7— вывод 14 генератора 13, поддерживает управляющий транзистор 7 и высоковольтные транзисторы 2 ключа 1 в насыщенном состоянии. Ток нагрузки протекает по цепи: первая выходная клемма 4 — параллельно соединенные высоковольтные транзисторы 2 — управляющий транзистор 7 — вторая выходная клемма 8..

При изменении полярности сигнала на выводах 14 и 15 генератора 13 управляющих импульсов (полярность на фиг. 1 указана в скобках) управляющий транзистор 7 закрывается (для уменьшения времени рассасывания он может быть ненау щенным), отключая эмиттеры высоковольтных транзисторов

2 от выходной клеммы 8. Вследствие того, что высоковольтные транзисторы более инерционны и имеют большее время рассасывания,чем низковольтный высокочастотный управляющий транзистор 7, они остаются в насыщенном состоянии. Ток нагрузки начинает протекать через база-коллекторные переходы высоковольтных транзисторов 2, диоды 11 цепочек 10, конденсатор 9 и выходные клеммы 4 и 8. В результате под действием тока нагрузки происходит рассасывание носителей заряда из коллекторных и базовых слоев высоковольтных транзисторов 2 при отключенных их база-эмиттерных переходах, т.е. эапирание высоковольтных транзисторов происходит по схеме с общей базой ° По окончании процесса рассасывания высоковольтные транзисторы

2 запираются, заряд конденсатора 9 прекращается и его потенциал остается неизменным до конца периода (без учета тока утечек)..

С появлением отпирающего импульса напряжения на выходных выводах 14 и

15 генератора 13 управляющих импульсов (полярность на фиг. 1 указана без скобок) управляющий транзистор

5 1504751

7 и высоковольтные транзисторы 2 ключа 1 отпираются, в результате чего конденсатор 9 разряжается через резисторы 12 цепочек 10 база-эмиттерЭ

5 ные переходы высоковольтных транзисторов 2 и управляющий транзистор 7 и происходит форсированное включение высоковольтных транзисторов за счет энергии, накопленной в конденсаторе

9 на интервале рассасывания носителей заряда. Отказ высоковольтных транзисторов обычно происходит при их выключении, когда максимальны динамические потери, или при их залертом состоянии за счет электрического пробоя. При этом наиболее опасен выход из строя высоковольтных транзисторов при коротком замыкании их переходов.

При отказе одного из высоковольтных транзисторов ключа 1 происходит короткое замыкание его переходов, в результате чего ток начинает протекать по цепи: выходная клемма 4— открытие тиристора 19. Ток через предохранитель 3 замыкается по цепи: выходная клемма 4 — предохранитель 3— короткозамкнутый транзистор 2 тиристор 19 — выходная клемма 8.После перегорания предохранителя 3 работоспособность ключа 1 восстанавливается.

Предлагаемое устройство (по сравнению с известным) обладает большей надежностью, которая обеспечивается резервированием высоковольтных тран1б зисторов. Восстановление работоспособности устройства при отказе одного из высоковольтных транзисторов обеспечивается выжиганием предохранителя, включенного в его коллекторную цепь, 20 при устранении воэможности приложения высокого напряжения к низковольтному высокочастотному управляющему транзистору.

Формула изобретения предохранитель 3 — короткозамкнутыи устройство для управления мощным коллектор-базовый переход транзисто- высоковольтным транзисторным ключом ра 2 — диод 11 цепочки 1Π— конден- по авт, св. У 1343515, о т л и ч а ю— сатор 9 — выходная клемма 8. Кондея- щ е е с я тем, что, с целью повысатор 9 заряжается током нагрузки, 30 щения надежности, в него введены типри этом напряжение на переходе кол- ристор, диод и резистор, причем тилектор-эмиттер управляющего транзис- ристор подключен согласно параллельтора 7 превышает напряжение на кон- но мощному высокочастотному управденсаторе 9 только на величину на- ляющему транзистору, катод стабилитпряжения лавинного пробоя база- рона подключен к первому выводу эмиттерного перехода высоковольтно- конденсатора, один вывод резистора— ного транзистора 2 (единицы вольт). к второму выводу конденсатора, а к

При превышении напряжением на точке соединения анода стабилитрона конденсаторе 9 порогового значения и другого вывода резистора подключен происходит пробой стабилитрона 20 H 40 управляющий электрод тиристора.

1 5047 51

Составитель А. Меркулова

Техред М.Ходаниц. Корректор О. Ципле

Редактор А. Ревнн

Заказ 5263/54 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101