Преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: в высокочастотных источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: в преобразователе МДП силовой транзистор форсированно включается после того как начинается снижение напряжения сток-исток, т.е. когда конденсатор 11 начинает разряжаться на открывающийся транзистор 1. При этом падением напряжения на резисторе 10 включается биполярный транзистор 12 и пропускает ток разряда конденсатора 11 на затвор транзистора 1. Этим нейтрализуется негативное влияние эффекта Миллера, вызванного емкостью сток-затвор МПД-транзистора 1. В устройстве благодаря форсированию включения длительность спада напряжения стокисток становится независимой от внутреннего сопротивления источника импульсов и появляется возможность работы от длинной управляющей линии, что часто требуется для силовых транзисторов, размещаемых на теплоотводах. Таким образом, предложенное устройство повышает быстродействие МДП-транзистора при его включении , за счет чего уменьшается время восстановления выпрямительного диода и снижается мощность потерь на этом этапе коммутации. 1 ил. У и

09) (I I) COl03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s H 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю%

° Й г а

1,г (21)4927804/07 (22) 15.04.91 (46) 07.06.93. Бюл. ЬЬ 21

Р1) Уральское отделение Всесоюзного нэучнО-исследовэтельского институте железнодорожного трэнспортэ (72) Б.С.Сергеев и B.И.Головин (56} Патент Франции hh 2608857, кл, Й 02 М 3/335, 1988, Окснер Э.С. Мощные полевые трэнзисторы и их применение, пер, с англ., М.:

Радио и связь, 1985, с.116; фиг.5.2, Патент ФРГ 1л 3538184, кл.: H 03 К 17/08; 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (Щ Использование: в высокочастотных источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: в преобразователе МДП силовой трэнзистор форсированно включается после того как начинается снижение

: напряжения сток-исток, т.е. когда конденсэтор 1 1 начинает разряжаться на открывающийсяя транзистор 1, При этом падением напряжения нв резисторе 10 включается биполярный транзистор 12 и пропускает ток разряда конденсаторе 11 на затвор трэнзисторэ 1, Этим нейтрвлизуется негативное влияние эффекта Миллера, вызванного емкостью сток-зэтвор.МПД-транзистора 1. S устройстве благодаря форсированию включения длительность спада напряжения сток-исток становится независимой от внутреннего сопротивления источника им- . пульсов и появляется возможность работы. от длинной управляющей линии, что часто: требуется для силовых транзисторов. рэзмещаемых на теплоотводах. Таким образом, предложенное устройство повышает быстродействие МДП-.трэнзисторэ при его включении, зэ счет чего уменьшается время восстановления выпрямительного диоде и снижается мощность потерь нэ этом slane коммутации. 1 ил.

1820466

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к импульсным транзисторным преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано в источниках вторичного электропитания для получения постоянных, электрически изолированных напряжений питания различных радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения — расширение фун кциональных возможностей преобразователя.

На чертеже приведена схема преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит силовой

МДП-транзистор 1, блок которого через первичную обмотку 2 силового трансформатора 3 соединен с первой входной шиной 4.

Вторичная обмотка 8 трансформатора 3 через выпрямитвльио-фильтрующий узел 6 подключена к выходным аинам 7 и 8. К стоку МДП-транзистора 1 подключен анод .двмпфирующ®годиоде9, параллельно «оторому включен первый резистор 10, а катод диода 9 соединен через дюэщФирующий конденсатор 11 с исжкеа транзистора 1 и второй: входней общей ццеой. К точке совдиивниа диоде 9а кондвисвтере 1Ф щфквочвн змиттерр о-рбищ3йаркаю трвнаистора

12, база «отерво через втврай резистор 13 поЮииочвне к Фтоку трзиэыФГЩВ 1, в coRBKтор A/63 третий р9зистЩ 14 - к затвору транзисторе 1. Asðàëàâüíðàâòíîðó ем@токуу траизисторЕ 1 вклвцвн стаеиЗи4трои 18.

Параллвльио затвору и истоку транзистора

1 вклачвн ствбилитрон 16, Ssrhop транзистора 1 авлавтса входоеа управляющих импульсов. 16. Источник управляющих импульсов условно дла описания работы схемы изображен.в.виде последовательного соединения внутреннега сопротивления 17 и ЭДС 18.

Преобразователь работает следующим образом.

При запертом состоянии МДП транзистора 1, когда напряжение на его стоке установилось, конденсатор 11 заряжен, ток через него не протекает, а биполярный транзистор 12 заперт, ЭДС источника 18 управляющих импульсов и напряжение на затворе транзистора 1 равны нулю. Напряжение на первичной обмотке 2 трансформатора 3 равно нулю, что приводит к соответствующим токам и напряжениям в выпрямительно-фильтрующем узле 6. Для наглядности на схеме изображен однотактный преобразователь, однако, предложенное техническое решение может быть использовано при любом виде преобразователя.

С появлением импульса положительной полярности управляющего напряжения (ЭДС 18) начинает заряжаться емкость затвор-исток транзистора 1. Когда напряжение на его затворе достигнет уровня порога включения,, МПД-транзистор 1 начнет открываться, появится ток его стока и напряжение сток-исток начнет уменьшаться.

Ранее заряженный конденсатор, 11 будет

10 разряжаться. Появится ток через резистор

10, который создаст напряжение, полярность которого показана на чертеже. Это приведет к открыванию биполярного транзистора 12, так как от падения напряжения

15 на резисторе 10 в базу транзистора через резистор 13 будет поступать ток. Окрывание транзистора 12 обусловит появление его тока коллектора, ограничение которого выполняется резистором 14. Напряжение на затворе

20 транзистора 1 увеличится, так как конденсатор 11, кроме разряда на стокоистоковый переход транзистора 1, разряжается и на открытый транзистор 12, Таким образом, открывание МДП-тран26 зистора 1 приводит к форсированному увеличению нзпряжввния на его затворе. причем это увеличение мало зависйт от нап)яцкевича ЭДС: 18 и сопротивления 17 (при достаточной степени. открывания транзи30 сто и 12). Более того, увеличение величины сопротивленйа 17 котороеаыражает сопро-. тивление. совдищ4тельнОЙ .линии или уст" ройств переключения ЗДС 18, приводит к увеличению степени форсирования напря- .

38 жения на затворе в момент открывания транзистора 1.

При.отсутствии форсйрующей цепи. состоящей из транзистора 12 с резисторами

13 и 14 процессы протекают следующим об40 разом. Когда напряжение на затворе достигнет порогового.уровня включения и напряжение сток-исток начнет уменьшаться, емкость сток-затвор транзистора 1 станет разряжаться на его вход (затвор-исток) такой полярностью, которая вызовет уменьшение входного напряжения транзистора 1; .

Это явление называется эффектом Миллера. Он снижает коэффициент усиления транзисторного каскада и увеличивает

50 длительность спада напряжения сток-исток и фронта тока стока эа счет отрицательной обратной связи через емкость сток-затвор.

Следовательно, появление спада напряжения сток-исток вызывает снижение напря55 жения затвор-исток. Для компенсации этого уменьшения напряжения и для увеличения быстродействия транзисторного каскада при его включении требуется форсирование увеличения напряжения затвор-исток, которое бы компенсировало описанное. его

1820466

Составитель Б.Сергееев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Кешеля

Редактор

Заказ 2035 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 уменьшение. Это и выполняется, как описано, форсирующей схемой на транзисторе 12 с резисторами 13 и 14.

Для защиты затвора от повышенного напряжения на затворе при разряде емко- 5 сти конденсатора 11 служит стабилитрон 15.

После установления процесса включения транзистора 1, когда конденсатор 11 полностью разрядится, биполярный транзистор 12 запрется и ток через него прекратит- 10 ся. Требуемое напряжение на затворе транзистора 1 далее Обеспечивается ЭДС

18.

После окончания положительного импульса ЭДС 18 напряжение на затворе на- 15 чнет уменьшаться и, когда оно достигнет порогового напряжения выключения, транзистор 1 станет запираться. Увеличивается его напряжение сток-исток, Это вызовет заряд конденсатора 11 ° чем обеспечивается 20 защита транзистора 1. При этом, ТоК заряда конденсатора 11 будет протекать через диод 9 и обратное напряжение, прикладываемое к базоз митте рно му переходу транзистора 12 невелико.. 25

Применение предлагаемого техническою решения дает возможность уменьшить длительность переходного процесса включения силового МДП-транзистора. 30

Кроме того, форсирование напряжения на . его затворе обеспечивает более низкое сопротивление перехода сток-исток в начальный момент включения, Этим снижаются потери мощности, вызванные инерционно- 35 стью выпрямительных диодов узла 6, что позволяет существенно уменьшить время восстановления их обратного сопротивления. 8 частности, использование форсирования позволяет полностью исключить

"ступеньку" напряжения сток-исток, вызванную большим током, протекающим через диоды и силовой транзистор во время восстановления обратного сопротивления диодов.

Следовательно, применение предлагаемого технического решения позволяет как повысить быстродействие силового ключа, так и уменьшить время восстановления вы-. прямительных диодов преобразователя.

Это обусловливает возможность улучшения массогабаритных характеристик преобразователя и повышения его КПД.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий биполярный транзистор. МДП-транзистор, сток которого через первичную обмотку силового трансформатора подключен к первому входному выводу, а исток — к второму, диод, анод которого соединен со стоком МДП-транзистора, а катод через конденсатор подключен к его истоку, при этом диод зааунтирбван первым резистором, а параллельно затвору, и истоку МДП-транзистора подключен стабилитрон, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, змиттер р-и-р-биполярного транзистора соединен с катодом диода, база через второй резистор соединена со стоком МДП-транзистора, а коллектор через третий резистор — с его затвором.