Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Союз Советски к

Социалистически н

Республик (iiI 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 } Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 03.12.80 (21) 30098чб/18-21 с присоединеиием заявки М(23) Приоритет

Я 03 К 17/ь0

9кудврстеапЫ квмнтет

ССфР ав делам нзо4ретеннй н открытка (53) УЙК 621,382 (088,8)ОпУблнковано 15, 08. 82. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 15. 08.82 (72) Авторы изобретения

В.Ф.Ильин, Ю.п.кудряшов и С.А.куз

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВИМ

ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к магнитно-транзисторным ключам и схемам их управления.

Наиболее близким к язобретению является устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с первой шиной источника питания, базас входной шиной, к коллектору под" ключен первый вывод первичной .обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка, которого подключена к шинам управления силового транзисторного клоча, в выходную цепь которого вклочена третья обмотка трансформатора тока, вспомогательный транзистор и резисторы (1).

Однако это известное устройство, хотя и обладает высоким быстродей" ствием, но отличается сложностью.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для управления силовым транзисторным ключом, содержащем управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с первой шиной ис,точника питания, база- с входной шиной,к коллектору подключен первый вы-. вод первичной .обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка которого подключена к шинам управления силового транзисторного ключа, в выходную цепь которого вклочвна третья обмотка трансформатора тока, вспомогательный транзистор и резисторы, второй вывод первичной обмотки трансформатора тока соединен с второй шиной источника питания через эмиттер-коллекторный переход вспомогательного транзистора, зашунти" рованный первым резистором, а база вспомогательного транзистора через второй резистор соединена с коллектором управлякв1его транзистора.

951704

Параллельно второму резистору включена последовательная цепь из третьего резистора и встречно включенного диода.

На фиг.l представлена принципиаль - 5 ная электрическая схема предложенного устройства.; на фиг.2 - временная диаграмма, Устройство содержит управляющий транзистор 1, трансформатор тока .с обмотками 3,4 и 5, соответственно, первичной, вторичной и токовой, силовой транзисторный ключ 6, первый резистор 7, вспомогательный транзистор 8, второй резистор 9 и последовательную цепь из третьего резистора 10 и. диода 11.

Устройство работает, следующим образом.

В исходном состоянии (до момента

4o) транзистор 1 открыт под действием

У управляющего напряжения (3 „в цепи первичной обмотки 3 трансформатора

2 протекает ток, ограниченный сопро тивлением резистора 7. При этом на 25 вторичной обмотке .4 формируется на-пряжение, которое прикладывается к входу силового транзисторного ключа

6 с запирающей полярностью, обеспечивая его надежное запирание. Вспомо- зо гательный транзистор 8 закрыт.

В моментботранзистор 1 запирается, и ток намагничивания трансформатора 2 замыкается по цепи вторичной обмотки 4 через входную цепь силового ключа 6. Под действием положи-. тельной обратной связи через трансформатор тока 2 происходит регенера— тивное открывание силового транзисторного клоча 6. Напряжение на обмотке

3, равное приведенному значению напряжения 0 „ на переходе база-эмиттер силового ключа 6, вызывает протекание в базовой цепи транзистора

8 тока, ограниченного сопротивлением резистора 9 (вначале рассмотрим работу схемы при отсутствии резистора 10

:и диода ll).

В момент -Е транзистор 1 отпирает1 ся и начинается процесс рассасывания. 0

Во время рассасывания напряжение

Ц .п, на переходе база-эмиттер трайзисторного ключа сохраняет отпи-, рающую полярность. Напряжение, наводимае на первичной обмотке 3 под дей N ствием напряжения U зт1, имЕет ПОЛяр ность, указанную на фиг.l, и открывает транзистор 8. Обмотка 3 оказывается зашунтированной низкоомной цепью, состоящей из источника питания устройства и открытых транзисторов 8 и 1. Поэтому силовой ток 1 момента 1,1замыкаемся через шунтированную первичную обмотку. В цепи базы транзисторного ключа возникает запираЮщий ток 1 „,замыкающийся также по цепи первичной обмотки через источник питания. В момент4<процесс рассасывания заканчивается. Напряжение на первичной обмотке 3 с полярностью, указанной на фиг.l, исчезает, транзистор 8 закрывается, через резистор 7 и открытый транзистор 1 нарастает ток намагничивания трансформатора 2. При этом к переходу база - эмиттер транзисторного ключа 6 прикладывается обратное напряжение, спадающее к нулю по мере насыщения трансформатора.

Амплитуда и скорость нарастания запирающего тока 1 т1, определяются режимом работы транзистора 8 после момента t .

Если вспомогательный транзистор

8 с момента - .,1 находится в активном режиме, то напряжение на первичной обмотке, равное поиведенному значению напряжения на переходе базаэмиттер силового ключа 6, поддерживает его в приоткрытом состоянии до момента окончания процесса рассасывания носителей в базе ключа 6. Этот режим характеризуется сравнительно малой скоростью нарастания запирающего тока 1Б-1, и большим временем рассасБ!вания.

Некоторое увеличение скорости нарастания запирающе1-о тока и уменьшение времени рассасывания имеет место в случае насыщения транзистора 8 после момента 4,1. Это состояние обеспечивается надлежащим выбором сопротивления резистора 9, который задает ток базы транзистора 8 до момента 1,1 . В э ом случае с момента 1 1 оказываются насыщенными оба транзистора 1 и 8, и напряжение на первичной обмотке 3 становится равным напряжению питания 011, что обуславливает максимальную скорость нарастания запирающего тока. Однако при этом напряжение на первичной обмотке 3 является запирающим для транзистора 8, что может привести к выходу транзистора 8 в активный

5 9517 режим до окончания рассасывания в транзисторном ключе 6.

Для обеспечения насыщенного состояния транзистора 8 в течение всего интервала рассасывания в транзисторном ключе 6 и получения максимальной скорости нарастания запирающего тока и минимального времени выключе. ния в устройство вводится цепь, состоящая из резистора 10 и диода 11.

Резистор 10 определяет отпирающий ток базы вспомогательного транзистора 8 (до момента 1, а резистор

9 - запирающий ток базы этого транзистора (с момента Ь ). Это позволяет устанавливать требуемую длитель" ность насыщенного состояния транзистора 8.

В ряде случаев для получения такого режима необходимо в базовой цепи транзистора 8 применять достаточно низкоомные резисторы. Однако в связи с тем,что первичная обмотка трансформатора шунтирована входной цепью вспомогательного транзистора

8, снижение сопротвиления резисторов в его базовой цепи может привести к завалу фронта .отпирающего имI пульса тока ятк.

Фо рмула изобретения

1. Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее °

04 управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с первой .шиной источни-. ка питания, база - с входной шиной, к коллектору подключен первый вывод первичной обмотки трансформатора то-, ка, вторичная обмотка которого подключена к шинам управления силового транзисторного ключа, в выходную цепь которого включена третья обмотка трансформатора тока, вспомогательный транзистор и резисторы, о т л и ч а ю" щ е е с я тем, что,с целью упрощения, второй вывод первичной обмотки трансформатора тока соединен с второй шиной источника питания через эмиттер-коллекторный переход вспомогат тельного транзистора, зашунтированный первым резистором, а база вспомогательного транзистора через второй резистор соединена с коллектором управляющего транзистора.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что параллельно второму резистору включена последовательная цепь из третьего резистора и встречно включенного диода.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 630752, кл. H 03 К 17/60, 30.10.78 (прототип).

951704

I A fK

Составитель Л; Багян

Редактор Л.Веселовская Техред К,Мыцьо Корректор А.Дзятко

Заказ 5973/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4