Способ управления квазинасыщенным транзисторным ключом и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных преобразователях, регуляторах и стабилизаторах напряжения или тока. Цель изобретения - упрощение и повышение КПД квазинасыщенного транзисторного ключа за счет упрощения его технической реализации и уменьшения времени накопления заряда в диоде. Накопление заряда в диоде 4 производят с момента подачи на переход эмиттер-база транзистора 1 запирающего сигнала фиксированным по величине током, которым одновременно рассасывают заряд перехода коллектор-база транзистора 1 до запирания этого перехода . 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я15 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4680881/21 (22) 18.04,89 (46) 28.02.91, Бюл. М 8 (72) B.À.Âîçíûé и Н.Б.Марченко (53) 621.382 (088.8) (56) Дробович Ю,И. и др. Транзисторные источники электропитания с бестрансформаторным входом. Киев: Наукова думка, 1984, с.93, рис. 35, Бушуев В.М, и др. Установка гарантированного электропитания постоянного тока с импульсным преобразованием параметров электрической энергии. — Проблемы преобразовательной техники. Киев: Институт электродинамики АН УССР Тезисы докладов IV Всесоюзной научно-технической конференции, 1987, 4.1, с. 43.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных преобразователях, регуляторах и стабилизаторах напряжения или тока.

Цель изобретения — упрощение и повышение КПД квазинасыщенного транзисторного ключа за счет упрощения его технической реализации и уменьшения воемени накопления заряда в диоде.

На фиг. 1 — 3 представлены схемы устройств, реализующих способ управления.

Способ управления квазинасыщенным транзисторным ключом состоит в том, что в течение необходимого времени подают прямой базовый ток, который ограничивают на уровне, обеспечивающем кваэинасыщенное состояние силового транзистора, по„„Я „„1631712 А1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КВАЗИНАСЫЩЕННЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных преобразователях, регуляторах и стабилизаторах напряжения или тока, Цель изобретения — упрощение и повышение

КПД кваэинасыщенного транзисторного ключа за счет упрощения его технической реализации и уменьшения времени накопления заряда в диоде, Накопление заряда в диоде 4 производят с момента подачи на переход эмиттер-база транзистора 1 запирающего сигнала фиксированным по величине током, которым одновременно рассасывают заряд перехода коллектор-база транзистора 1 до запирания этого перехода, 3 ил. дают на переход эмиттер — база запирающий сигнал, ограничивают потенциал коллектора на заданном уровне после его выключения, рассылают предварительно накопленный в диоде заряд током нагрузки, который ответвляют в диод иэ коллекторной цепи силового транзистора, накопление заряда в диоде производят с момента подачи на переход эмиттер — база силового транзистора запирающего сигнала фиксированным по величине током, которым одновременно рассасывают заряд перехода коллектор — база силового транзистора до эапирания этого перехода, причем величину этого тока задают в зависимости от максимального тока нагрузки ключа, а диод выбирают с временем жизни дырок в его базе

1631712 больше времени рассасывания перехода коллектор — база силового транзистора, Устройство для осуществления способа управления квазинасыщенным транзисторным ключом (фиг, 1) содержит силовой и управляющий транзисторы 1 и 2 разного типа проводимости, блок 3 ограничения насыщения ключа, диод 4 с накоплением заряда, источник 5 напряжения, блокирующий диод 6, первый и второй резисторы 7 и 8, причем эмиттер силового транзистора. 1 подключен к общей шине 9, а коллектор соединен с выходной шиной 10, первым выводом диода 4 с накоплением заряда и входом блока 3 ограничения насыщения ключа, первый выход которого подключен к базе силового транзистора 1, второй вывод диода 4 с накоплением заряда соединен с одним выводом источника 5 напряжения, другой вывод которого подключен к первому выводу первого резистора 7 и через блокирующий диод 6 — к общей шине 9, второй вывод первого резистора 7 соединен с коллектором управляющего транзистора 2, эмиттер которого подключен к второму выходу блока 3 ограничения насыщения ключа и одному выводу второго резистора 8, другой вывод которого соединен с базой управляющего транзистора 2 и входной шиной 11, выходная шина 10 через нагрузку t2 подключена к шине 13 питания, В устройстве, приведенном на фиг. 2, источник 5 напряжения, в качестве которого использован конденсатор, зашунтирован стабилитроном 14, а диод 4 с накоплением заряда — дополнительным резистором 15.

В устройстве, приведенном на фиг. 3, второй вывод диода 4 с накоплением заряда через дополнительный резистор 15 подключен к входной шине 11.

Устройство для осуществления способа управления квазинасыщенным транзисторным ключом работает следующим образом.

При появлении на входной шине 11 отпирающего сигнала включается силовой транзистор 1. При этом блок 3 ограничения насыщения ключа поддерживает квазинасыщенный режим силового транзистора 1.

В течение открытого состояния силового транзистора 1 ток в диодах 4, 6 и источнике

5 напряжения отсутствует, поскольку транзистор 2 заперт запирающим смещением на переходе змиттер — база, создаваемым на резисторе 8 за счет протекания прямого базового тока. силового транзистора 1.

При появлении на входной шине 11 запирающего сигнала начинает протекать обратный базовый ток силового транзистора 1 по цепи; база силового транзистора 1 — блок

3 ограничения насыщения ключа — переход

55 эмиттер — база транзистора 2, Этот ток открывает транзистор 2, в результате чего от . источника 5 напряжения начинает протекать ток, фиксированный по величине, по цепи; источник 5 напряжения — диод 4— переход коллектор — база силового транзистора 1 — блок 3 ограничения насыщения ключа — переход. змиттер — коллектор транзистора 2 — резистор 7 — источник 5 напряжения, Этот ток фиксируется по величине резистором 7 и производит одновременно накопление заряда в диоде 4 и рассасывание перехода коллектор — база транзистора

1. После окончания этого этапа начинается рост потенциала коллектора транзистора 1 до напряжения, равного напряжению источника 5 напряжения, на уровне которого он фиксируется в течение времени восстановления обратного сопротивления диода 4, которое происходит в результате ответвления тока нагрузки 12 из коллекторной цепи в диод 4. При этом ток нагрузки 12 протекает через диод 4, источник 5 напряжения и блокирующий диод 6, Этим обеспечивается выключение транзистора 1 при нулевом токе коллектора и исключение динамических потерь. После восстановления обратного сопротивления диода 4 ключ выключается полностью. На этапе накопления заряда в диоде 4 источник 5 напряжения отдает энергию во внешнюю цепь, а на этапе восстановления обратного сопротивления диода 4 источник S напряжения, наоборот, является приемником энергии, поступающей из цепи нагрузки 12. Поэтому этот источник может быть выполнен в виде конденсатора 5, как это показано на фиг. 2. При этом в процессе работы напряжение на конденсаторе 5 изменяется незначительно, поскольку увеличение отдаваемой энергии при увеличении времени рассасывания коллекторного перехода компенсируется возрастанием энергии, поступающей из цепи нагрузки 12 при увеличении тока нагрузки. Обеспечение исходной величины заряда в конденсаторе 5 может быть обеспечено двумя путями, Когда по алгоритму работы устройства сначала появляется питающее напряжение, исходный заряд может быть обеспечен за счет резистора 15, подключаемого параллельно диоду 4 (фиг, 2), а напряжение на конденсаторе

5 должно быть ограничено на уровне, несколько превышающем номинальное значение стабилитроном 14, который в дальнейшем на работу схемы не оказывает влияния.

Когда первым в устройстве появляется напряжение на входной шине 11, исходный заряд в конденсаторе 5 может быть получен за счет подключения резистора 15 между

1631712 общей точкой источника 5 и диода 4 и входной шиной 11, как это показано на фиг, 3. В этом случае диод 6 выполняет еще и выпрямительную функцию.

Для нормального функционирования устройства необходимо выбирать диод 4 с временем жизни дырок в его базе не менее чем в 3 раза большим времени рассасывания коллекторного перехода при максимальном токе нагрузки.

Предлагаемый способ управления квазинасыщенным транзисторным ключом и устройство для его осуществления проще и имеют более высокий КПД, чем известные, за счет упрощения технической реализации и уменьшения времени накопления заряда в диоде.

Формула изобретения

1. Способ управления квазинасыщенным транзисторным ключом, состоящий в том, что в течение необходимого времени подают прямой базовый ток. который ограничивают на уровне, обеспечивающем кваэинасыщенное состояние силового транзистора, подают на переход эмиттер— база запирающий сигнал, ограничивают потенциал коллектора на заданном уровне после его выключения, рассасывают предварительно накопленный в диоде заряд током нагрузки, который ответвляют в диод из коллекторной цепи силового транзистора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, накопление заряда в диоде производят с момента подачи на переход эмиттер — база силового транзистора запирающего сигнала фиксированным по величине током, которым од.новременно рассасывают заряд перехода коллектор — база силового транзистора до запирания этого перехЬда, причем величину этого тока задают в зависимости от максимального тока нагрузки ключа. а диод выбирают с временем жизни дырок в его базе больше времени рассасывания перехода коллектор — база силового транзистора.

2. Устройство для управления квазина5 сыщенным транзисторным ключом, содержащее силовой транзистор, блок ограничения насыщения ключа, диод с накоплением заряда, источник напряжения и блокирующий диод, эмиттер силового тран10 эистора подключен к общей шине, а коллектор соединен с выходной шиной, первым выводом диода с накоплением заряда и входом блока ограничения насыщения ключа, первый выход которого подключен к базе

15 силового транзистора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения

КПД, введены управляющий транзистор противоположного типа проводимости, первый и второй резисторы, причем второй

20 вывод диода с накоплением заряда соединен с одним выводом источника напряжения, другой вывод которого подключен к первому выводу первого резистора и через блокирующий диод — к общей шине, второй

25 вывод первого резистора соединен с коллектором управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к второму выходу блока ограничения насыщения ключа и одному выводу второго резистора, другой

30 вывод которого соединен с базой управляющего транзистора и входной шиной.

3. Устройство пои 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что источник напряжения выполнен в виде конденсатора.

35 4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что конденсатор зашунтирован стабилитроном, а диод с накоплением заряда — дополнительным резистором.

5, Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е40 с я тем. что второй вывод диода с накоплением заряда через дополнительный резистор подключен к входной шине.

1631712

Редактор Н,Горват

Составитель Д.Иванов

Техред М,Моргентал Корректор А.Обручар

Эаказ 555 Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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