Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах управления транзисторными ключами преобразователей электрической энергии. Известное устройство для управления силовым транзисторным ключом, включающее первый транзисторный ключ (К), база которого соединена со входным резистором (Р) и одновременно с анодом диода (Д), силовой транзисторный К, клеммы для подключения источника напряжения смещения дополнительно снабжено вторым транзисторным К, тремя Р утечек, нагрузочным Р. Силовой транзисторный К выполнен в виде параллельного включения группы мощных транзисторов (Т) и двух групп уравнивающих Р. Все базы мощных Т подключены к соответствующей клемме, коллекторы соединены с клеммой для подключения внешней нагрузки, а эмиттеры соединены с общей шиной через первую группу уравнивающих Р и эмиттером первого транзисторного К через вторую группу уравнивающих Р. Эмиттер первого транзисторного К через нагрузочный Р соединен с общей шиной и одновременно через первый Р утечек с базой, а коллектор соединен с базой второго транзисторного К. Эмиттер второго транзисторного К соединен с клеммой для подключения положительного вывода источника напряжения смещения и одновременно через второй Р утечек с базой, причем коллектор соединен с клеммой для подключения базовых выводов силового транзисторного К, и через третий Р утечек с общей шиной, а отрицательный вывод источника напряжения смещения и катод Д соединены с клеммой для подключения внешней нагрузки. Технический результат: увеличение выходной мощности при сохранении качества выходного напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах управления транзисторными ключами преобразователей электрической энергии.

Известны устройства для управления тразистором содержащие усилитель, выходной каскад, резисторы, диод (см. а.с. СССР N 860231, кл. H 02 M 1/08, опубл.30.08.81, БИ N 32).

Недостатком данных устройств является ограниченная выходная мощность и схематическая сложность.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для управления силовым транзисторным ключом, включающее первый транзисторный ключ, база которого соединена со входным резистором и одновременно с анодом диода, силовой транзисторный ключ, клеммы для подключения источника напряжения смещения (см. Электронная техника в автоматике/ Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Советское радио, 1977, вып. 9, с.25, рис.6Б).

Недостатком известного устройства является ограниченная выходная мощность.

Задача изобретения - увеличение входной мощности устройства при сохранении качества выходного напряжения.

Технический результат достигается за счет того что известное устройство для управления силовым транзисторным ключом, включающее первый транзисторный ключ, база которого соединена со входным резистором и одновременно с анодом диода, силовой транзисторный ключ, клеммы для подключения источника напряжения смещения дополнительно снабжено вторым транзисторным ключом, тремя резисторами утечек, нагрузочным резистором, причем силовой транзисторный ключ выполнен в виде параллельного включения группы мощных транзисторов и двух групп уравнивающих резисторов, при этом все базы мощных транзисторов подключены к соответствующей клемме, коллекторы соединены с клеммой для подключения внешней нагрузки, а эмиттеры соединены с общей шиной через первую группу уравнивающих резисторов и эмиттером первого транзисторного ключа через вторую группу уравнивающих резисторов, эмиттер первого транзисторного ключа через нагрузочный резистор соединен с общей шиной и одновременно через первый резистор утечек с базой, а коллектор соединен с базой второго транзисторного ключа, эмиттер второго транзисторного ключа соединен с клеммой для подключения положительного вывода источника напряжения смещения и одновременно через второй резистор утечек с базой, причем коллектор соединен с клеммой для подключения базовых выводов силового транзисторного ключа, и через третий резистор утечек с общей шиной, а отрицательный вывод источника напряжения смещения и катод диода соединены с клеммой для подключения внешней нагрузки.

Устройство (см. чертеж) содержит входной резистор 1, транзисторные ключи 2 и 3, резисторы утечек 4-6, нагрузочный резистор 7, диод Шотки 8, группу параллельно включенных силовых транзисторов 9, первую группу уравнивающих резисторов 10, вторую группу уравнивающих резисторов 11 и клеммы для подключения источника напряжения смещения E_см.

Устройство работает следующим образом.

Общий источник питания схемы отрицательным выводом подключается к общей шине, а положительным к клемме внешней нагрузки. Другая клемма вешней нагрузки подключается к коллектору силового транзисторного ключа. В режиме ожидания все транзисторы заперты. Ток потребляемый по цепям питания в этом режиме равен тепловым токам утечек транзисторов схемы. При поступлении входного положительного импульса происходит последовательное включение транзисторов 2 и 3. В базу силового транзисторного ключа 9 поступает ток управления от источника E_см, и он открывается. В результате через силовой транзисторный ключ 9 и последовательно соединенную с ним через клемму внешнюю нагрузку начинает протекать ток. Вступает в работу диод Шотки 8, функция которого заключается в обеспечении ненасыщенного режима работы силового транзисторного ключа 9 и коррекции его тока управления в зависимости от тока нагрузки.

Потенциал эмиттера транзистора 2 равен среднему потенциалу на эмиттерах силового транзисторного ключа 9 за счет группы уравнивающих резисторов 11. Транзисторы 2 и 3 работают в ненасыщенном режиме, производя автоматическое задание необходимого значения тока базы силового транзисторного ключа 9. Этот ток базы потребляется от источника напряжения смещения E_см. Выбор величины значения напряжения источника E_см определяется суммой падений напряжений на резисторе 7, транзисторе 2 и переходе база-эмиттер транзистора 3.

Напряжение на силовом транзисторном ключе 9 (U_кэ) поддерживается постоянным. В любой момент времени для схемы справедливо соотношение: U_кэ = U_бэ2 - U_д = 0,7 - 0,3 = 0,4 В где U_бэ2 - напряжение между базой и эмиттером транзистора 2, U_д - падение напряжения на диоде 8.

При увеличении тока нагрузки происходит увеличение напряжения U_кэ, падение напряжения на диоде Шотки 8 уменьшается и избыточный ток управления транзистора 2, ранее протекавший через диод, силовой транзисторный ключ и общую шину, станет поступать в базу транзистора 2. Это приводит к большему отпиранию транзистора 2, вследствие чего увеличивается базовый ток транзистора 3. В свою очередь транзистор 3 отпирается сильнее и в результате в базу силового транзисторного ключа поступит увеличенный ток управления, который выравнивает напряжение U_кэ на прежний уровень. Группа резисторов 10 предназначена для выравнивания тока нагрузки между транзисторами силового транзисторного ключа 9.

При уменьшении тока нагрузки происходит обратный процесс.

Использование данного изобретения позволит, по сравнению с прототипом, увеличить выходную мощность устройства, при сохранении качества выходного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзисторным ключом, включающее первый транзисторный ключ, база которого соединена со входным резистором и одновременно с анодом диода, силовой транзисторный ключ, клеммы для подключения источника напряжения смещения, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вторым транзисторным ключом, тремя резисторами утечек, нагрузочным резистором, причем силовой транзисторный ключ выполнен в виде параллельного включения группы мощных транзисторов и двух групп уравнивающих резисторов, при этом все базы мощных транзисторов подключены к соответствующей клемме, коллекторы соединены с клеммой для подключения внешней нагрузки, а эмиттеры соединены с общей шиной через первую группу уравнивающих резисторов и эмиттером первого транзисторного ключа через вторую группу уравнивающих резисторов, эмиттер первого транзисторного ключа через нагрузочный резистор соединен с общей шиной и одновременно через первый резистор утечек с базой, а коллектор соединен с базой второго транзисторного ключа, эмиттер второго транзисторного ключа соединен с клеммой для подключения положительного вывода источника напряжения смещения и одновременно через второй резистор утечек с базой, причем коллектор соединен с клеммой для подключения базовых выводов силового транзисторного ключа, и через третий резистор утечек с общей шиной, а отрицательный вывод источника напряжения смещения и катод диода соединены с клеммой для подключения внешней нагрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1