Формирователь импульсов для управления транзисторным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02M1/08 H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для формирования импульсов, подаваемых; на базы силовых транзисторов высокочастотных преобразователей.

Известен формирователь, содержащий ключ и трансформатор развязки по выходу С 1 .

Такой трансформатор имеет плохую крутияну фронтов импульса тока базы транзистора вследствие в.пияния индуктивности рассеяния мелоду первичной и вторичной обмотками развязывающего трансформатора, В результате возрастает время нахождения транзистора в активном режиме в- ийтервале переключения и, следовательно, увеличиваются коммутационные потери и снижается надежность работы прибора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является формирователь импульсов для управления транзисторным преобразователем, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к базе формирующего транзистора, диод обратной связи, подключенный катодом к коллектору формирующего транзистора, а анодом - к базе регулирующего транзистора, резистор, подключенный одним из выводов к базе регулирующего транзистора, развязывающий трансформатор Г2.

Недостатки известного формирователя заключаются в том, что необходима двойная трансформаторная развязка: по цепи питания выходного ключа формирователя и по сигналу его запуска, что усложняет схему преобразователя. Кроме того, для питания формирователя необходим отдельный дополнительный источник питания.

Поставленная цель достигается тем, что формирователь импульсов для управления транзисторным преобразователем, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к базе формирующего транзистора, диод обратной связи, подключенный катодом к коллектору формирующего транзистора, а анодом - к базе регулирующего транзистора, резистор, подключенный одним из выводов к базе регулирующего транзистора, развязывающий трансформатор, снабжен накопительным конденсатором, двумя обратными Д1иодами и вьшрямительным диодом, причем накопительный конденсатор подк.тпочен одним выводом к коллектору регулирующего транзисторад а другим - к эмиттеру формирующего транзистора и к первому выводу вторичной обмотки развязывающего трансформатора, выпрямительный диод катодом соединен с коллектором регулиру ощего транзистора, а анодом - с вторым ВЕЛВОДОМ вторичной обмотки развязывающего трансформатора, первый обратньй диод катодом подключен к аноду выпрямительного диода, а анодом к базе регулирующего транзистора, второй обратный диод подключен катодом к базе, а анодом - к эмиттеру регулирующего транзистора, другой вывод резистора соединен с анодом выпрямительного диода.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - вpe gннaя диаграмма напряжений на первичной обмотке трансформатора.

Формирователь содержит формирующий транзистор 1 , регулирующт транзистор 2j подключенный эмиттером к базе формирующего траьгзистора 1 , диод 3 обратной связи, подключенный катодом к коллектору формирующего транзистора 1, а анодом - к базе регулирующего транзистора 2, накопительный конденсатор 4, подключен1 ый одним выводом к коллектору регулирующего транзистора 2, а другим - к , эмиттеру формирующего транзистора 1, выпрямительный диод 5, подключенный катодом к коллектору регулирующего транзистора 2, развязывающий трансформатор 6, вторичная обмотка 7 которого одним концом подключена к аноду выпрямительного диода 5,. а другим к эмиттеру формирующего транзистора IJ а первичная обмотка 8 через клгоч 9 соединена с источником питания., напряжение которого равно 1) ; обратный диод 10, подключенный встречно-параллельно базо-эмиттерному переходу регулирующего транзистора 2, обратньш днод 115 подключенный анодом к базе регулирующего транзистора 2, а катодом - к аноду выпрямительного диода 5, резистор 12, подключепньй одни выводом к аноду выпрямительного диода 5, а вторым - к базе регулирующего транзистора 2. Накопительный конденсатор 4 обладает емкостью, достаточной для того, чтобы напряжение на нем пульсировало мало и его можно рассматривать как источник постоянного напряжения. Формирователь работает следующим образом, В момент времени t (фиг. 2) замыкаем ключ 9. На вторичной обмотке 7 трансформатора 6 появляется напряжение с полярностью, указанной без скобок (фиг. 1). По контуру, состоящему из элементов 7, 12, 2, 1 потечет ток, который будет являться базовым током регулирующего транзистора 2. Индуктивность рассеяния трансформатора 6 лишь незначительно ухудшит крутизну переднего фронта этого тока, поскольку этот ток, являясь током базы регулирующего тран зистора 2, имеет малую амплитуду. В то время никаких других токов, ко торые моглибы ухудшить крутизну фронта, не потечет до той поры, пока напряжение на вторичной обмотке 7 не достигнет величины напряжения заряженного накопительного конденсатора 4 и не откроется выпрямительный диод 5. Таким образом, напр жение на вторичной обмотке 7 будет иметь крутой передний фронт. При включении регулирующего транзистора 2 потечет ток по контуру, состоящему из элементов 4, 2, 1. Накопительный конденсатор 4 выпол няет роль источника питания для базы формирующего транзистора 1 до той поры, пока не нерастет ток в выпрямительном диоде 5 и во вторичной обмотке 7. Это произойдет не сразу в связи с задержкой, создаваемой индуктивностью рассеяния. Протекание тока в цепи выпрямительного диода 5 ведет к тому, что роль источника питания принимает на себя вторичная обмотка 7. Она же подзаряжает накопительный конденсатор 4. Таким образом, формируется импуль тока базы формирующего транзистора на передний фронт которого индуктивность рассеяния трансформатора 6 ока зывает лишь незначительное влияние. Роль накопителя энергии выполняет при этом накопительный конденсатор 4 При размыкании в момент ti ключа формирователя напряжение на первичной обмотке 8 изменяет полярность и значение отридательной амплитуды U определяется защитой ключа 9 по напряжению (как правило, защитные функции выполняет лавинный ограничитель напряжения - стабилитрон). Однако напряжение на вторичной обмотке 7 в течение небольшого отрезка времени (времени задержки t) сохраняет не только полярность. Но и величину, поскольку индуктивность рассеяния трансформатора 6, препятствуя скачкообразному изменению тока, поддерживает выпрямительный диод 5 открытым и напряжение на вторичной обмотке 7 остается равным напряжению на заряженном накопительном конденсаторе 4. В течение времени задержки накопительньш конденсатор 4 вновтл принимает на себя роль источника питания цепи базы формирующего транзистора. Задержка длится до той поры, пока не закончится рассасывание носителей заряда в выпрямительном диоде 5. Его ток к этому моменту не только спадает к нулю, но и изменяет направление. В момент вьгключения выпрямительного диода 5 индуктивность рассеяния, препятствуя скачкообразному спаду отрицательного тока, протекавшего через выпрямительный диод 5, создает ЭДС самоиндукции, которая отпирает обратные диоды 10 и 11 и переводит отрицательный ток в цепь базь формирующего и регулирующего транзисторов 1 и 2. В этот же момент запирается и регулир тощий транзистор 2 в связи с прекращением подачи отпирающего сигнала на его базу (напряжение на вторичной обмотке 7 в данпьй момент изменяет полярность и происходит форсирование спада тока в базе). Ток базы формирующего транзистора 1 практически скачкообразно спадет к нулю и скачком появляется обратньш ток. Его а мплнтуда близка к вел1гчине намагничивающего тока трансформатора 6 к моменту размыкания ключа 9 Задержка спада тока невелика и поскольку она пропорциональна ,+и то ее можно сделать очень малой увеличением уровня ограничения напр жения на ключе 9. Схема полностью сохраняет свою работоспособность и з том случае, если на первичной стороне трансформатора формируются симметрично двуполярные импульсы полупериодной длительности (р,вумя выходными ключами) . Применение предлагаемого устройст ва позволяет отказаться .от применения дополнительного потенциально изолированного источника питания или исклю чить дополнительные разде,пительные трансформаторы,что упрощает устройство а также повышает надежность его работы.

I7f

/

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ ПРЕ БРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к базе формирующего транзистора, диод обратной связи, подключенный катодом к коллектору формирующего транзистора, а анодом - к базе регулирующего транзистора, резистор, подключенный одним из выводов к базе регулирующего транзистора, развязывающий трансформатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения, он снабжен накопительным конденсатором, вумя обратными диодами и выпрямительным диодом, причем накопительный конденсатор подключен одним выводом к коллектору регулирующего транзистора, а другим - к эмиттеру формирующего транзистора и к первому выводу вторичной обмотки развязывающего трансформатора, выпрямительный диод катодом связан с коллектором регулирующего транзистора, а анодом - с вторым выводом вторичной обмотки развязывающего трансформатора, первый обратный диод катодом подключен к аноду выпрямительного диода, а ано(Л дом - к базе регулирующего транзистора, второй обратньй диод подключен катодом к базе, а анодом - к эмиттеру регулирующего транзистора, другой вывод резистора соединен с анодом выпрямительного диода. о оо со vl

фиг. I