Устройство для управления силовым транзистором

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск ив

Социалистические

Республик (t l) 92855? (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21. 08. 80 (21) 2973417/24-07 с присоединением заявки М (23)ПриоритетОпубликовано 15.05.82. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 15.05.82 (53)M. Кл.

Н 02 М 1/08. 3Ьеударстаенный камнтет

СССР но делам нзабретеннй н аткрытнй (53} УДК621. З7З. .5(088.8) . (72) Авторы изобретения

С.Н.Самылов, В.В.Солодовников, В.В.А и В.Я.Назаров

Е ь С- .: -„"-... ;:;: Л.

Нальчикское производственное объединеЙие

"Телемеханика" (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ

ТРАНЗИСТОРОМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения импульсных стабилиза. торов, регуляторов, транзисторных реле и других силовых устройств при повышенных требованиях к их КПД и надежности.

Известны устройства управления силовыми транзисторами, построенные на трансформаторах и транзисторах и позволяющие осуществить согласование

1В низкоомной входной цепи силового транзистора с высокоомными цепями управления (1 j.

Недостатками данных устройств яви ляются низкий КПД, а также плохая форма импульсов управления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство, содержащее два трансформатора, первичные обмотки которых подключены к двум источникам, сдвинутых по фазе на регулируемый угол прямоугольных напряжений, два транзистора, база-эмиттерные перехо" ды которых шунтируют вторичные обмотки одного из трансформаторов со сред" ней точкой, подключенной к первой выходной клемме, а к второй выходной клемме устройства подключен средний вывод вторичных обмоток другого тран- сформатора, включенных крайними выводами в коллекторные цепи указанных транзисторов t 2).

Недостатком известного устройства для управления силовым транзистором является то, что коммутирующие транзисторы периодически работают в инверсном режиме, в результате чего требования к используемым транзисторам в части допустимого обратного напряжения, прикладываемого .к переходу база-эмиттер, повышены из-за необходимости подавать на этот переход напряжение в два раза большее, чем напряжение, прикладываемое между эмиттером и коллектором, вследствие этого мощность, потребляемая от пе8557

3 92 реключающего коммутирующие транзисторы источника, увеличена более,чем в два раза по сравнению с мощностью, потребляемой транзистором при переключении в обычном режиме.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления силовым транзистором, содержащее два трансформатора, первичные обмотки которых подключены к двум источникам прямоугольных напряжений, концы вторичных

1 обмоток связаны с выходными клеммами, два транзистора, снабжено двумя диодами, открывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с переменной во времени длительностью импульсов, закрывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с фиксированной длительностью импульсов, а две вторичные обмотки каждого трансформатора выполнены раздельными, одна иэ которых подключена к выходным клеммам устройства одним выводом непосредственно, а другим — через последовательную цепь, состоящую из диода и эмиттер-коллекторного перехода транзистора, к переходу база-эмиттер которого через резистор подключена другая вторичная обмотка того we трансформатора, при этом выход открывающего источника соединен с синхронизирующим входом закрывающего источника.

На фиг. 1 приведена схема устройства для управления силовым транзистором; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу данного устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит синхронизированные между собой открываю щий источник 1 и закрывающий источник 2, r. которым подключены первичные обмотки 3 и 4 соответственно трансформаторов 5 и 6. Вторичная обмотка 7 трансформатора 5 и вторичная обмотка 8 трансформатора 6 подключены к выходным клеммам 9 и !О устройства: к клемме 9 непосредственно, а к клемме 10 соответственно через последовательные цепи, составленные из диодов 11 и 12 и транзисторов 13 и 14, к переходам база-эмиттер котовых соответственно через резисторы !

5 и 16 подключены вторичные обмотки 17 трансформатора 5 и 18 транс форматора 6. К выходным клеммам 9 и . 10 устройства подключен через резис4 тор 19 силовой транзистор 20, переход эмиттер-база которого зааунтирован резистором 21, Работа предлагаемого устройства для управления силовым транзистором основана на разделении процессов открывания и закрывания силового транзистора, Следовательно, при его работе можно выделить режимы откры о вания и закрывания силового транзистора.

Пусть включение транзисторов и диодов и направление намотки трансформаторов соответствуют показанным на фиг. 1.

Рассмотрим режимы открывания и закрывания силового транзистора, поясняя временнйми диаграммами напряжений (фиг. 2).

В. режиме открывания напряжение открывающего .источника 1, имеющее форму однополярных прямоугольных импульсов переменной длительности (диаграмма с1 ) посредством трансформаторов 5 преобразуется в два напряжения, одно из которых, появляющееся на вторичной обмотке 17 трансформатора 5 (диаграмма 3 ) прикладывается через резистор 15 к переходу базаэмиттер транзистора 13 и открывает этот транзистор в момент действия импульса на выходе открывающего источника 1. Другое напряжение, появляющееся на вторичной обмотке 7 (диаграмма L ) через последовательную цепь, составленную из транзистора

Г.

13 и диода 11 прикладывается к выходным клеммам 9 и 10 (положительные импульсы на диаграмме Ж). Диод 11 включен таким образом, что когда

4О транзистор 13 открыт, то и диод 11 находится в проводящем состоянии.

Это напряжение подается через токоограничивающий резистор 19 на переход база-эмиттер силового транзистора 20, открывая его. По окончании им45 пульса открывающего источника транзистор 13 закрывается, а диод ll отсекает импульсное напряжение отрицательной полярности, появляющееся на вторичной обмотке 7 трансформа о тора 5. В открывающем источнике 1 приняты меры, чтобы амплитуда импульсов отрицательной полярности на вторичных обмотках 7 и 17 трансформатора.5 не превышали величины максималь но допустимого обратного напряжения для транзистора 13 и диода 11.

В режиме закрывания напряжение закрывающего источника 2, имеющее

5 9285 форму однополярных прямоугольных им. пульсов постоянной длительности(диаграмма (3 ), посредством трансформатора 6 преобразуется в два напряжения, одно из которых, появляющееся на вторичной обмотке 18, трансформатора 6 (диаграмма 0 ), прикладывается через резистор 16 к переходу база-эмиттер транзистора 14 и открывает этот транзистор в момент дейст- 1о вия импульса на выходе закрывающего источника 2. Другое напряжение, появляющееся на вторичной обмотке 8 (диаграмма д ), через последовательную цепь, составленную из транзистора

14 и диода 12; включенного таким образом, что, когда транзистор 14 открыт, то и диод 12 находится в проводящем состоянии, прикладывается к выходным клеммам 9 и 10 (отрицательные импульсы на диаграмме jI ). Это напряжение подается через токоогра,ничивающий резистор 19 на переход база-эмиттер силового транзистора .20 ,и закрывает его. По окончании импуль- 2s са закрывающего источника 2 транзистор 14 закрывается, диод 12 оказывается смещенным в обратном направлении и отсекает импульсное напряжение положительной полярности, появляющееся на вторичной обмотке 8 трансформатора 6, не пропуская его на вход силового транзистора.

Таким образом, силовой транзистор управляется двухполярными им пульсами (диаграмма Э1С ) импульсами положительной полярности, амплитуда которых может быть взята достаточной для надежного его открывания, и импульсами отрицательной полярнос- 40 ти, амплитуда и длительность которых достаточны для надежного его закрывания.

Предлагаемое устройСтво для управления позволяет значительно уменьшить 45 длительность переходного процесса переключения силового транзистора, так как транзистор управляется двухполярными импульсами напряжения оптимальной длительности, исключить ин- версный режим работы коммутирующих транзисторов и они работают в режимах, оговоренных техническими условиями. Вследствие этого уменьшается мощ57 6 ность, рассеиваемая силовым транзистором в момент переходного процесса его переключения, требования к коммутирующим транзисторам в части допустимого обратного напряжения, прикладываемого к переходу база-эмиттер, не превышают допустимые, оговоренные техническими условиями, суммарная мощность, потребляемая от указанных источников меньше чем в известном устройстве, так как не надо увеличивать в два раза амплитуду напряжения выходных импульсов одного из источников.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзистором, содержащее два трансформа тора, первичные обмотки которых подключены к двум источникам прямоугольных напряжений, концы вторичных обмоток связаны с выходными Клеммами, i два транзистора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения КПД и надежности устройства, оно снабжено двумя диодами, открывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с переменной во времени длительностью импульсов, закрывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с фиксированной длительностью импульсов, а две вторичные обмотки каждого трансформатора выполнены раздельными, одна из которых подключена к выходным клеммам устройства одним выводом непосредственно, а другим " через последовательную цепь, состоящую из диода и эмиттер-коллекторного перехода транзистора, к переходу база-вмиттер которого через резистор подключена другая вторичная обмотка того же трансформатора, при этом выход открывающего источника соединен с синхронизирующим входом закрывающего источника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР.

4" 708332, кл. H 02 P 13/26, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР 574845, кл. Н 02 Р 13/16, 1976.