Устройство для управления транзисторными ключами

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления транзисторными ключами. Цель изобретения - повышение КПД устройства. При появлении на выходе модулятора 1 напряжения положительной полярности транзисторы 2 и 17 открываются. Транзистор 3 закрыт отрицательным напряжением операционного усилителя 24. На выходных обмотках 7, 8 трансформатора 4 появляется напряжение, открывающее транзисторные ключи 9, 10. В цепи обмотки 20 нарастает ток, увеличивая энергию, запасаемую дросселем 19. Когда напряжение модулятора 1 изменяет свой знак, появляется ток в цепи обмотки 21 и диода 18, и дроссель 19 отдает накопленную энергию в источник. Транзистор 3 открывается, а на обмотках 7, 8 трансформатора 4 появляется запирающее напряжение. Ток в цепи транзистора 13 не протекает, т.к. диод 14 закрыт напряжением обмотки 11. Когда дроссель 19 полностью отдает накопленную энергию в источник, напряжение на обмотках трансформатора 4 стремится изменить свою полярность, но ЭДС самоиндукции невелика, т.к.. в момент изменения полярности напряжения на обмотке 11 открывается диод 14, и трансформатор рассеивает накопленную энергию на элементах разрядной цепи 12. Напряжение на обмотках 7,8 также невелико и не может вызвать открывания транзисторов 9, 10. 3 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«»SU«» (51)5 Н 02 М 1 08

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ г. ь...;:(iú, (д 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

А0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4366521/24-07 (22) 14.12.87 (46) О?.04.90. Бюл. 3 13 (71) Институт электродинамики АН УССР .(72) В.Е.Тонкель, И.Г.Пономарев и А.Л.Свительский (53) 621.316,727(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР

9 974521» кл. Н 02 М 1/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 760330, кл. Н 02 N I/08, 1980 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫИИ КЛЮЧАМИ (57) Изобретение относится к .электротехнике и может быть использовано для управления транзисторными ключами. Цель изобретения - повышение КПД устройства. При появлении на выходе модулятора 1 напряжения положительной полярности транзисторы 2 и 17 открываются. Транзистор 3 закрыт отрицательным напряженнем операционного усилителя 24, На выходных обмотках

7, 8 трансформатора 4 появляется напряжение, открывающее транзисторные

2 ключи 9,10. В цепи обмотки 20 нарастает ток, увеличивая энергию, sanaсаемую дросселем 19. Когда напряжение модулятора 1 изменяет свой знак, появляется ток в цепи обмотки 21 и диода 18, и дроссель 19 отдает накопленную энергию в источник. Транзистор 3 открывается, а на обмотках

7, 8 трансформатора 4 появляется запирающее напряжение. Ток в цепи транзистора 13 не протекает, т.к. диод

14 закрыт напряжением обмотки 11.

Когда дроссель 19 полностью отдает накопленную энергию в источник, напряжение на обмотках трансформатора

4 стремится изменить свою полярность, но ЭДС самоиндукции невелика,т.к. в Е момент изменения полярности напряжения на обмотке 11 открывается диод 14, и трансформатор рассеивает накоплен- С, ную энергию на элементах разрядной цепи 12. Напряжение на обмотках 7, 8 также невелико и не может вызвать открывания транзисторов 9, 10. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. СЛ

1555781

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления транзисторными ключами регулируемых преобразовате5 лей постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение КПД устройства.

На фиг.! приведена принципиальная электрическая схема устройства для управления транзисторными ключами;на фиг.2 — диаграммы напряжений; на фиг.3 — траектория перемещения рабочей точки магнитопровода трансформатора по петле гистерезиса.

Устройство для управления транзисторными ключами 1 и 2 содержит широтно-импульсный модулятор 3, транзисторы 4 и 5, трансформатор 6, имею- 20 щий первичные обмотки 7 и 8, вторичные обмотки 9 и 10 и разрядную обмотку 11, разрядную цепь 12, содержащую транзистор 13 и диод 14, клеммы 15 и

16 питания, транзистор 17, диод 18, дроссель 19, имеющий обмотки 20 — 22, и пороговое устройство 23, в качестве которого может быть использован операционный усилитель 24, к инвертирующему входу которого подключен источник 25 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим обI

jpaaoM !

В момент времени t полярность напряжения Ug на выходе модулятора 3 .изменяется (фиг.2), при этом транзисторы 4 и 17 открываются, а транзистор 13, имеющий противоположный тип проводимости, закрывается. Транзистор

5 также закрывается отрицательным выходным напряжением U

9 и 10 трансформатора 6 в момент t, появляется напряжение U открывающее транзисторнь1е ключи 1 и 2.

Рабочая точка кривой перемагничивания магнитопровода трансформатора

6 при этом движется по участку В -В и (фиг.3), а в цепи обмотки 20 начинает расти ток, увеличивая. запасаемую .дросселем 19 магнитную энергию. В момент t полярность напряжения U ua выходе модулятора 3 изменяется на про«55 тивоположную, в результате чего транзисторы 4 и 1? закрываются, а транзистор 13 открывается. Напряжение U z на > обмотках дросселя 19 скачкообразно изменяет свой знак, появляется ток в цепи обмотки 21 и диода 18, и дроссель

19 начинает отдавать накопленную энергию через клеммы 15 и 16 в источник питания.

Напряжение на обмотке 22 при этом положительно и больше по величине напряжения источника 25. Следовательно, в момент полярность напряжения U + на выходе операционного усилителя 24 изменяется и транзистор 5 открывается, а на обмотках 9 и 10 трансформатора 6 появляется запирающее напряжение U, Несмотря на то, что транзистор 13 в момент открывается, ток в его цепи не появляется, поскольку диод 14 оказывается закрытым напряжением обмотки 11. В это время рабочая точка кривой перемагничивания магнитопровода трансформатора 6 перемещается по участку В - Вз .

Важно отметить, что промежуток времени t< — t выбирается несколько большим промежутка t„ — t (обычно на величину, не превькающую 2-57 периода). Достигается это соответствующим выбором соотношения между числами витков обмоток 20 и 21 дросселя

19. Благодаря этому предотвращается сползание" начальной рабочей точки (В ) кривой перемагничивания по пет< ле гистерезиса к точке +В„. В момент времени t дроссель !9 полностью отдает накопленную энергию в источник и напряжение на его обмотках уменьшается, что приводит к изменению полярности напряжения U>+ на выходе операционного усилителя 24 и закрь ванию транзистора 5. При этом благодаря наличию источника 25 постоянного иапряжения колебательный процесс, возникающий в момент и в дросселе

19, не приводит к ложным срабатываниям операционного усилителя 24.

В момент закрывания транзистора 5 напряжение на обмотках трансформатора 6 стремится изменить свою полярность. 0днако возникающая при этом

ЭДС самоиндукции невелика, поскольку в момент изменения полярности напряжения на обмотке ll открывается диод

l4 и трансформатор рассеивает накопленную энергию на элементах разрядной цепи 12. Напряжение на обмотках 9 и

l0 также невелико и не может вызвать открывания транзисторов 1 и 2.

25 изобретения

Фо рмула

1. Устройство для управления транзисторными ключами, содержащее широтно-импульсный модулятор, выход которого подключен к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с концом первичной обмотки импульсного трансформатора, а эмиттер — с отрицательным выводом источника питания, выводы вторичных обмоток импульсного трансформатора предназначены для подключения к управляющим переходам соответствующих транзисторных ключей, второй транзистор, база которого сое- 4О динена с первым выводом резистора, раэмагничиввющую цепь, вход которой

5 . 15557

Рабочая точка кривой перемагничивания магнитопровода трансформатора

6 перемещается в это время по участку  — В . В момент t+ энергия, накопленная трансформатором 6, полностью рассеивается на элементах разрядной цепи 12, и напряжение U на обмотках трансформатора становится равным нулю. В момент t на выходе модулятора 3 снова изменяется полярность напряжения U и процесс повторяется.

Таким образок, изобретение позволяет резко повысить эффективность использования такого относительно сильноточного и крупногабаритного узла, каким является трансформатор, и существенно уменьшить ток в схеме за счет уменьшения тока намагничива- 20 ния трансформатора. В результате этого улучшаются .массогабаритные показатели и повышается КПД устройства в целом.

81 6 соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход — с выводами размагничивающей обмотки импульсного трансформатора, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения

КПД устройства, введены третий транзистор, диод, дроссель и пороговый элемент, а первичная обмотка импульсного трансформатора выполнена в виде двух последовательно-согласно включенных секций, причем коллектор второго транзистора соединен с началом первичной обмотки импульсного трансформатора, средняя точка которой соединена с положительным выводом источника питания, с отрицательным выводом которого соединен эмиттер второго транзистора, другой вывод резистора соединен с выходом порогового элемента, к входу которого подключена первая обмотка дросселя, вторая и третья обмотки которого соединены последовательно-согласно, начало второй обмотки дросселя соединено с катодом диода, конец третьей обмотки дросселя — с коллектором третьего транзистора, база которого соединена с выходом широтно-импульсного модулятора, анод диода и эмиттер третьего транзистора соединены с отрицательным выводом источника питания, а точка соединения второй и третьей обмоток дросселя — с его положительным выводом.

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я †т, что пороговый элемент выполнен в виде операционого усилителя, к одному входу которого подключен источник постоянного напряжения, другой .вход использован как вход порогового элемента, а выход — как выход порогового элемента.

1555781

Составитель А.Меркулова

Техред М.дидык Корректор Э.Локчакова

Редактор В.Данко

Заказ 559 Тираж 491 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям арн ГЕНТ СССР

113035, Москва, %-35, Рауаская наб., д. 4/5

° ° 4 В ВИЮ Ю «

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