Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока. Цель изобретения - уменьшение потерь мощности . С этой целью в устройство введен транзистор 32, находящийся во время паузы в закрытом состоянии. Это исключает возможность протекания тока на интервале формирования паузы от источника 1 питания по цепи через резистор 11 и транзистор 10 паузы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ($1)5 Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

М (: (21) 4680949/07 (22) 19.04.89 (46) 07,09,91. Бюл. N. 33 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.Н.Мишин, В.А.Пчельников и В.В.Леонов (53) 621.316.727 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1415359, кл. H 02 M 1/08, 1988.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1552285, кл. Н 02 М 1/08, 1989.. Ж 1676024 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока, Цель изобретения — уменьшение потерь мощности, С этой целью в устройство введен транзистор 32, находящийся во время паузы в закрытом состоянии. Это исключает возможность протекания тока на интервале формирования паузы от источника 1 питания по цепи через резистор 11 и транзистор

10 паузы. 1 ил.

1676024 рой форсирующий ключ 23, эмиттер которого подключен к положительному выводу источника 1 питания, а коллектор через резистор 24, ограничивающий бросок тока через второй форсирующий ключ 23, подключен к аноду диода 4. Резистор 25 шунтирует баэоэмиттерный переход второго форсирующего ключа 23, база которого через конденсатор 26 подключена к первым выводам резисторов 27 и 28.

Время работы второго форсирующего ключа 23, определяется параметрами времязадающей цепи, образованной последовательно включенными конденсатором 26 и резистором 28. Второй вывод резистора 28

15 подключен к коллектору управляющего транзистора 29, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база — с базой выходного транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов, Трансформатор 30 тока, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь силового транзисторного ключа 6, а вторичная через диод 31 включена между коллектором транзисторного ключа 3 и общей шиной питания. Дополнительный транзистор 32 эмиттером подключен к коллектору транзисторного ключа 3, а коллектором — к базе транзисторного ключа 3, При этом база дополнительного транзистора 32 через резистор 33

30 соединена с коллектором управляющего транзистора 29. Второй вывод резистора 27 подключен к положительному выводу источника 1 питания. ния представляет собой источники постоянного тока, выполненные по схеме трансформатор — выпрямитель — фильтр, Устройство работает следующим образом

При подаче отрицательного импульса на базу транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов происходит включение транзистора 13 и выключение управляющего транзистора 29. Включение транзистора

13 источника 12 управляющих импульсов приводит к отпиранию транзистора 10 паузы. Через первичную обмотку трансформатора 5 управления, диод 4, резистор 11 начинает протекать ток, что приводит к включению форсирующего ключа 16, причем длительность его проводящего состояния определяется параметрами конденсатора 18 и резистора 19 времязада45

50 ющей цепи и выбирается большей, чем время рассасывания носителей в базе силового транзисторного ключа 6, При этом через диод 4 и первичную обмотку трансформатора управления протекает ток, величина котого определяется сопротивлением рези16. Для уменьшения времени включения 5 транзисторного клюна 5 испопввувтся вто- ро

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения v, тока, Целью изобретения является уменьшение потерь мощности,.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом содержит источник

1 питания, выход которого через резистор 2 подключен к коллектору транзисторного ключа 3, эмиттер которого соединен с анодом диода 4 и началом первичной обмотки трансформатора 5 управления, Вторичная обмотка трансформатора 5 управления предназначена для подключения к переходу база-змиттер силового транзисторного ключа 6, Устройство содержит также источник 7 смещения, диод 8, зашунтированный конденсатором 9, транзистор 10 паузы, коллектор которого через резистор 11 соединен с катодом диода 4 и базой транзисторного ключа 3.

Работой устройства управляет источник

12 управляющих импульсов, выходной транзистор 13 которого эмиттером соединен через общую шину питания обоих 1 и 7 источников с концом первичной обмотки трансформатора 5 управления. Коллектор выходного транзистора 13 через резистор

14 подключен к базе транзистора 10 паузы, базоэмиттерный переход которого зашунтирован резистором 15. Первый форсирующий каноч 16 соединен базой с первым выводом резистора 17 и через конденсатор

18 с первым выводом резистора 19, шунтированного диодом 20, анод которого подключен к коллектору транзистора 10 паузы и второму выводу резистора 19, Последовательно соединенные конденсатор 18 и резистор 19 образуют времяэадающую цепь, параметры которой определяют время работы первого форсирующего ключа 16, коллектор которого подкгночен к первому выводу резистора 21, вторым выводом соединенного с выходом источника 7 смещения и с катодом диода 8.

Резистор 17 задает ток запирания форсирующего ключа 16 после окончания управляющего импульса времязадающей цепи и вторым выводом соединен с выходом источника 1 питания, Первый форсирующий ключ 16 эмиттером соединен с катодами диодов 4 и 22, причем анод диода 22 подключен к базе первого форсирующего ключа

Источник 1 питания и источник 7 смеще1676024 стара 21 и должна быть достаточной для быстрого запирания силового транзисторного ключа 6.

Напряжение на первичной обмотке 5 трансформатора 5 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 7 смещения, чта достигается выбором величины сопротивления резистора 21 много меньшей величины сопротивления 10 резистора 11. На вторичной обмотке трансформатора 5 управления индуцируется напряжение, являющееся запирающим для силового транзисторно"o ключа 6, причем скорость его нарастания, величина и малая 15 индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 5 управления определяют высокую скорость нарастания и величину (a пределах допустимого для данного типа транзисторов) обратного базового тока, т,е. 20 его форсирование, что ведет к быстрому рассасывэнию носителей иэ области базы силового транзисторного ключа 6 к уменьшению времени его переключения из области насыщения в область отсечки. Па 25 окончании заряда конденсатора 18 форсирующий ключ 16 закрывается. напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора 5 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового 30 транзисторного ключа 6, так как ток продолжает протекать через первичную обмотку трансформатора 5 управления, диод 4, резистор 12, транзистор 10 паузы, диод 8, обеспечивая перемагничивание магнита- 35 провода трансформатора 5 управления.

При подаче положительного импульса на базу транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов и управляющего транзистора 29 транзистор 13 выключается, а 40 транзистор 29 включается. При этом транзистор 10 паузы начинает выключаться, причем напряжение на конденсаторе 9 способствует запиранию транзистора 10 паузы через резистор 15, Одновременно через 45 открытый транзистор 29 включается форсирующий ключ 23, транзистор 32 и транзисторный ключ 3. Длительность проводящего состояния форсирующего .ключа определяется параметрами конденсатора 26 и рези- 50 стара 28 времязадающей цепи. Ток в. первичной обмотке трансформатора 5 управления меняет направление и его величина, определяемая сопротивлением резистора 24, должна быть достаточной для 55 быстрого отпирания силового транзисторного ключа. Напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 1 питания, так как величина сопротивления резистора 24 много л1еньше величины сопротивления резистора 2, После выключения форсирующего ключа 23 ток через первичную обмотку трансформатора 5 управления протекает через открытый транзисторный ключ 3 и резистор

2. Ток вторичной обмотки трансформатора

30 тока через диод 31 и открытый транзисторный ключ 3 протекает через первичнук обмотку трансформатора 5 управления, обеспечивая величину базового тока силового транзисторного ключа 6 для данного тока коллектора. В это же время конденсатор 18 времязадающей цепи разряжается через диоды 20, 22 и резистор 11, обеспечивая подготовку форсирующего ключа 16 к его следующему включению. При очередном выключении управляющего транзистора 29 конденсатор 26 разряжается через резисторы 25 и 27, обеспечивая подготовку форсирующего ключа 23 к следующему включению.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет уменьшить потери мощности за счет исключения дополнительной загрузки током элементов устройства на интервале паузы и тем самым повысить КПД преобразователя в целом.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее источник питания, выход которого через первый резистор подключен к коллектору транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с анодом первого диода и началом первичной обмотки трансформатора управления, вторичная обмотка которого предназначена для подключения к переходу база-эмиттер силового транзисторного ключа, источник смещения, второй диод, зашунтированный первым конденсатором, транзистор паузы, коллектор которо о через второй резистор соединен с катодом первого диода и базой транзисторного ключа, а эмиттер подключен к аноду второго диода, источник управляющих импульсов, выходной транзистор которого эмиттером соединен через общую шину питания обоих источников с концам первичной обмотки трансформатора управления, а коллектором через третий резистор — с базой транзистора паузы, между базой которого и катодом второго диода включен четвертый резистор, первый форсирующий ключ, соединенный базой с первым выводам пягаго резистора и через второй конденсатор с первым выводом шестога резистора, шунтировэннаго третьил диоде 1, анод которого подключен к коллектор тра",.=èñòàI:à паузы и второму выводу шестога резистсра, при этом коллектор пер1676024

Составитель А.Парочкина

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор M.Màêcèìèojèíåö

Редактор О.Хрипта

Заказ 3010 Тираж 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР I 13035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вого форсирующего ключа подключен к первому выводу седьмого резистора, второй вывод которого соединен с выходом источника смещения и катодом второго диода, а второй вывод пятого резистора подключен. 5 к выходу источника питания. змиттер первого форсирующего ключа соединен с катодами первого и четвертого диодов, причем анод четвертого диода подключен к базе первого форсирующего ключа, второй фор- 10 сирующий ключ, эмиттер которого соединен с выходом источника питания, а коллектор подключен через восьмой резистор к аноду первого диода, баэозмигтерный переход второго форсирующего ключа зашунтиро- 15 ван девятым резистором, а база через тре тий конденсатор подключена к первым выводам десятого и одиннадцатого резисторов, второй вывод последнего подключен к коллектору управляющего транзистора, 20 змиттер которого соединен с общей шиной питания, а база — с базой выходного транзистора источника управляющих импульсов, трансформатор тока, первичная обмотка которого предназначена для включения в коллекторную цепь силового транзисторного ключа, а вторичная обмотка через пятый диод включена между коллектором транзисторного ключа и общей шиной питания, двенадцатый резистор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, введен дополнительный транзистор, эмиттер которого подключен к коллектору транзисторного ключа, а коллектор- к базе транзисторного ключа, при этом база дополнительного транзистора через двенадцатый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, второй вывод десятого резистора подключен к выходу источника питания.