Устройство для управления силовыми транзисторами высокочастотного инвертора Советский патент 1984 года по МПК H02M1/08 H02P13/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления силовыми транзисторами, работагощими в противофазе, в частности в схемах автономных пре образователей. Известно устройство для управления силовьц ш транзисторами инвертор содержаЕ1,ее задающий генератор тран форма орэ вторичные обмот1;и которог чреез развязьшающие диоды соединены с управляющими переходами полупроводниковых транзисторов 1 , Известное устройство имеет низ-кий КПД за счет наличия диодов в це пи протекания базового тока,, на которых происходят потери мощности уп равляющего сигнала., и не обеспечива ет надежного запирания транзисторов Кроме того, в результате разницы времени вьжлючения и разниц ; падений напрялсений на базо-эмиттерньпс переходах базовый трансформатор нас щается. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее задающий генератор, источник питанияs первый и второй трансформаторы, вторичнью об мотки которых предназначены для включения последовательно в базовую цепь силовых транзисторов, первична обмотка первого трансформатора подключена к выходу зад,аюи1его генератора t 2 . Указанное устройство устраняет интервал одновременно открытого состояния транзисторов, но обладает низким КПД и сложностью. В базовой цепи силовых транзисторов на сопротивлениях и диодах происходят падения напряжения от протекания управляющего тока, что приводит к сниженшо мощности импульса управления и уменьшению 1ШД устройства. Цель изобретения - повышение КПД и упрощение устройства, Поставленкая цель достигается тем, что устройство для управления силовьми транзисторами высокочастотного инвертора, содержащее задаю щий генератор, источник питания, первый и второй трансформаторы, вто ричнь1е обмотки которых включены пос ледовательно в базовую цепь силовых транзисторов, первичная обмотка пер вого трансформатора подключена к выходу задающего генератора, снабжено двумя стабилитронами, причем сбмотка подмагничивания второго трансформатора включена последовательно с источником питания и задающим гененатором и зашунтирована двумя встречно-последовательно соединенными стабилитронами, На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы; поясняющие его работу; на фиг, 3 диаграммы для базового и дополнительного трансформаторов, Приндипиальная схема содержит источник 1 питания, последовательно с которым соединены задающий генератор 2 и обмотка 3 подмагничивания тра -:;сформатора 4, зашунтированная встречно-последовательно соединенными стабилитронами 5 и 6, К задающему генератору с2 подключен трансформатор 7 своей первичной обмоткой 8, Вторичные обмотки 9 и 10 трансформатора 7 одним концом подключены через обмотки 11 и 12 трансформатора 4 к базам силовых транзисторов 13 и 14 соответственно. Другие концы обмоток 9 и 10 подключены к эмиттерам транзисторов 13 и 14 соответствен1 о, З стройство работает следующим образом, Предположим вначале, что трансФорматор 4 отсутствует (его обмотки 11 и 12 замкнуты накоротко) и силовые транзисторы 13 и 14 од,и}шковы по своим характеристикам, Постоянн.Ь1Й тек источника 1 питания преобразуется задающим генератором 2 в перемен1;ый прямоугольный .(фиг. 2сх) , который поочередно поступает в базы силовых транзисторов 13 и 14, что и требуется для нормальной работы ин- , вертора. Поскольку обмотки 9 и 10 трансформатора 7 подключены к базам силовьгх транзисторов 13 и 14 в противобазу транзистора,, которьй фазе, тс ьа в даннь й полупериод выдолжег; быть ключем,, например транзистор 14, поступает запирайщеё напряжение с величиной, равной падению напряжения на базе проводящего транзистора 13 что составляет порядка 1-1,5 В, Тем самым повышается нагрузочная способность транзисторов 13 и 14 по напряжению и снижается вероятность вторичного пробоя. После изменения полярности тока он вначале протекает в базе заканчивающего свою работу транзистоpa 13, обеспечивая форсированное расасывание носителей. До окончания этого процесса транзистор 14 не включается, поскольку падение напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 13 до окончания рассасывания носителей близко к нулю и поэтому базо-эмиттерный переход транзистора 14 не отпирается. Тем самым устраняется перекрытие интервалов включенного состояния силовых транзисторов 13 и 14. После окончания рассасывания носителей прекращается протекание тока в базе транзистора 13 и он переходит в базовую цепь транзистора 14, обеспечивая ег отпирание. Однако схема устройства, не содержащая трансформатор 4, становится неработоспособной при наличии разброса характеристик транзисторов, что на практике всегда имеет место. Пусть, например, падение напряжения на базе транзистора 13 несколько выше падения напряжения на базе транзистора 14. Тогда в первый полуперйод приращение индукции в сердечнике трансформатора 7 больше, что приводит к насьпцению сердечника. В результате намагничивающий то к концу первого полупериода резко возрастает, что ведет к резкому уменьшению тока в базе транзистора 13, выходу его из насыщения, перегрву и, в конечном итоге, к пробою. Неодинаковость приращений индукции в полупериоды возникает не тол вследствие прямых падений напряжен на базо-эмиттерных переходах, но и вследствие разницы времени рассасывания. Чтобы устранить насьацение сердечника трансформатора 7, необходимо выравнять приращение индукции в его сердечнике в разные полупериоды Для этого служит дополнительный трансформатор 4. Он содержит две рабочие обмотки 11 и 12, включаемые так, что сердечник трансформатора 4 намагничивается тока;ми баз в одну сторону, а обмотка 3 подмагничивания включена так, что поле, намагничивания направлено встречно магнитному полю, создаваемого обмотками 11 и 12. Обмотка 3 шунтируется симметричным ограничителем напряжения, например, встречно-последовательно соединенными стабилитронами 5 и 6. Ампервитки подмагничивания равны

или несколько меньше ампервитков базовых токов. Сердечник имеет значительно более высокую магнитную проницаемость, чем сердечник базового трансформатора.

Выравнивание приращений индукции происходит благодаря выравниванию средних значений напряжения на вторичных обмотках базового трансформатора в разные полупериоды. Диаграммы фиг.2 поясняют работу допонительного трансформатора в предположении, что петли гистерезиса материала сердечников- идеализированы в соответствии с фиг. 3 (фиг. 3, а для базового и фиг. 35 для дополнительного трансформаторов). Принято Кроме того, что интервал рассасывания носителей зарядов отсутствует.

Диаграммы (фиг. 25-7,) иллюстрируют случай, когда характеристики базовых цепей силовых транзисторов одинаковы. Из-за действия намагничивающего тока базового трансформатора в первую половину каждого полупериода (до ц) ампервитки базового тока дополнительного трансформатора 4 превьшают ампервитки .подмагничивания, а во вторую часть - меньше и Поэтому за счет действия разности ампервитков до точки t. вступает в действие ограничитель 6, а после ТОЧКИ t - ограничитель 5. Среднее значение напряжения на рабочих обмотках 11 и 12 за полупериод равно нулю и дополнительный трансформатор не оказывает воздействия на величину результирующего приращения индукции в сердечнике трансформатора 7 за полупериод. Диаграммы (фиг. 2Э-ж) иллюстрируют случай, когда падение напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 13 меньше, чем падение напряжения на переходе транзистора 14. Тогда базовьш ток транзистора 13 за счет действия намагничивающего ток.а базового трансформатора возрастет, а базовый ток транзистора 14 уменьшится (рабочая точка на петле гистерезиса трансформатора 7 получит одностороннее смещение). Среднее значение падения напряжения в цепи базы транзистора 13 в результате дейстВИЯ трансформатора 4 возрастет,а среднее значение падения в цепи базы транзистора 14 уменьшится,что и требуется для выравнивания приращений индукции.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНВЕРТОРА, содержащее задающий генератор, источник питания, два трансформатора, вторичные обмотки которых предназначены для включения последовательно, в базовую цець силовых транзисторов, первичная обмотка первого трансформатора подключена к выходу задакмцего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, оно снабжено двумя стабилитронами, причем обмотка подмагничивания второго трансформатора включена последовательно с источником питания и задающим генератором и зашунтирована двумя встречно-последовательно соединенными стабилитронами. о, 00 со го Oi