Устройство для управления силовым транзисторным ключом Советский патент 1986 года по МПК H02M1/08 

жительное напряжение прямосмещенного Ьазоэмиттерного перехода ТК 4, тран- зистора 28 и ПБ 24 не влияет на работу всего устройства. На данном интервале времени с начала интервала паузы на ТК 4 форсирующий импульс напряжения на первичной обмотке ТУ 9 по величине превьшГает напряжение параметрического стабилизатора, состоящего из резистора 2, конденсатора (К) 25 и стабистора 26, и запирает диод (Д) 27. По окончании формирующего импульса возникает положительный

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления силовыми транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока, и является усовершенствованием устройства по основному авт. св. № 1127053.

Целью изобретения является расшире ние диапазона регулирования и повышения помехоустойчивости устройства для управления силовым транзисторным

ключом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом на фиг.2 - временные диаграммы, илюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 питания, подключенный через коллекторный 2 и базовый 3 резисторы соответственно к коллектору и базе основного транзисторного ключа 4, источник 5 смещения, ключевой элемент 6, пер- вый силовой электрод, которого подключен к резистору 7, источник 8 управляющих импульсов, соединенный с общей шиной питания обоих источников 1 и 5, трансформатор 9 управления, форсирующий узел 10, первый диод 11, зашунтированньй конденсатором 12, к катоду которого подключены два резистора 13 и 14 и второй диод 15, причем первый силовой вьшод форсирующего узла 10, соединенньй с источником 5 смещения, через первый резистор 13 подключен к управляющему входу форсирующего узла 10 и кЛтоду первого

выброс напряжения, вызванньй ЭДС самоиндукции, при этом Д 37 открывается и положительный выброс напряжения подавляется отрицательным напряжением К 25. Таким образом, подавляются импульсы помехи. ПБ 24 отключаете по окончании интервала паузы ТК 4. Введение ПБ 24 позволяет повысить помехоустойчивость устройства, дает возможность применить принцип пропорционально-токового управления силовыми транзисторами с повышенным КПД. 2 ил.

диода 11, второй силовой вывод форсирующего узла 10 соединен с резистором 7 ключевого элемента 6, катодом второго диода 15, базой основного транзисторного ключа 4 и его базовым резистором 3, при этом ключевой элемент 6 вторым силовым электродом соединен - с анодом первого диода 11, а управляющим электродом - с вторым резистором

14 и выводом источника 8 управляющих импульсов, другой, вывод которого через первичную обмотку трансформатора 9 управления подключен к аноду второго диода 15 и эмиттеру основного транзисторного ключа 4, вторичная обмотка трансформатора 9 управления подключена к базоэмиттерному переходу силового ключа 16.

Форсирутощий узел 10 выполнен на

транзисторе 17, эмиттер .которого, соединенный с анодом обратного диода 18, является первым силовым вьшодом форсирующего узла 10, коллекторный резистор 19 образует второй силовой

вывод форсирующего узла 10, а база подключена к катоду обратного диода 18 и конденсатору 20 RC-цепочки 21, являющейся управляющим входом узла 10, резистор 22 которой защунтирован

разрядным диодом 23.

Помехоподавлякнций блок 24 содержит параллельно соединенны конденсатор 25 и стабистор . 26, диод 27, транзистор 28 и два резистора 29 и 30, причем стабист.ор 26 анодом подключен к положительному зажиму источника 5 смещения,а катодом- к катоду диода 27 ,

и через т ррвьй резистор 29 помехопо- давляющего блока 24 к отрицательному залсиму источника 5 смещения, анод диода 27 соединен с коллектором транзитора 28, база которого через второй резистор 30 помехоподавляющего блока 24 подключена к катоду второго диода 15, а эмиттер - к его аноду,

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 31 - напряжение на первично обмотке трансформатора управления без помехоподавляющего блока, 32 - ток базы силового ключа без помехоподавляющего блока, 33 - напряжение на первичной обмотке трансформатора управления с помехоподавляющим блоком, 34 - ток базы силового ключа с помехоподавляющим блоком.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании транзисторного ключ источника 8 (управляющих импульсов открьшается ключевой элемент (транзитор) 6, что, в свою очередь, приводит к отпиранию транзистора 17 благодаря падению напряжения на резисторе 13, причем длительность проводящего состояния транзистора 17 определяется параметрами конденсатора 20 и резистора 22 RC-цепочки 21 и выбирается по величине большей, чем время рассасывания носителей в базе силового ключа 16. При этом через диод 15, и первичную обмотку трансформатора 9 управления протекает ток, величина которого зависит от величины сопротивления резистора 19 и должна быть достаточной для быстрого запирания силового ключа 16. Величина напряжения 33 на первичной обмотке трансформатора 9 управления в данный момент близка к напряжению источника 5 смещения, что достигается выбором величины сопротивления резистора 19, много меньшей величины сопротивления резистора 7. Транзисторный ключ 4 надежно закрыт напряжением открытого диода 15. На вторичной обмотке трансформатора 9 управления индуцируется напряжение, являющееся запиранхцим для силового транзисторного ключа 16, причем скорость его нарастания, величина и малая индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 9 определяют высокую скорость нарастании и величину (в пределах допустимого для данного типа транзистора) обратного базового тока 34, т.е. его

j

ю 15

20

25JQ 5

5

форсирование, что ведет к быстрому рассасыванию носителей из области базы силового транзисторного ключа 16 и значительному уменьшению времени его переключения из области насыщения в область отсечки.

По окончании заряда конденсатора 20 транзистор 17 закрьгоается, напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора 9 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового транзисторного ключа 16. При размыкании транзисторного ключа источника управлякицих импульсов 8 ключевой элемент 6 закрьгоается, ток через диод 15 прерывается, что приводит к отпиранию транзисторного ключа 4 током базового резистора 3. При этом конденсатор 12, заряженньй до напряжения прямосмещенного диода t1, начинает разряжаться через резистор 14 на базоэмиттерный переход ключевого элемента 6, что способствует увеличению скорости его переключения и надежному запиранию. От источника 1 питания через резистор 2 и открытый транзисторный ключ 4 протекает ток первичной обмотки трансформатора 9 управления, которьй индуцирует во вторичной обмотке ток 34, являющийся отпирающим для силового транзисторного ключа 16, причем запас по индукции, созданный предварительным намагничиванием сердечника в предыдущем полупериоде, обеспечивает горизонтальность полки импульса базового тока силового транзисторного ключа 16 при минимальной индуктивности рассеяния обмоток трансформатора 9. Б это же время конденсатор 20 форсирующего узла 10 разряжается через диоды 18 и 23 и резистор 13, обеспечивая подготовку форсирующего узла 10 к следукицему включению. Положительным напряжением прямосмещен-. ного базоэмиттерного перехода транзисторного ключа 4 транзистор 28 по- мехоподавляющего блока 24 заперт и помехоподавляющий блок 24 не влияет на работу всего устройства в целом на данном интервале времени. С началом интервала паузы на базоэмиттерный переход транзистора 28 через резистор 30 поступает отрицательный отпираклций импульс напряжения с прямосмещенного диода 15, приводя помехоподавляющий блок 23 в состояние готовности. Форсирующий импульс нап

ряжения на первичной обмотке трансформатора 9 управления по величине превышает напряжение стабилизации параметрического стабилизатора,.состоящего из резистора 29, конденсатора 25 и стабистора 26, и запирает диод 27. По окончании форсирукицего импульса в условиярс уменьшений коэффициента з11полнения инвертора на первичной обмотке трансформатора 9 управления возникает ,положительньй выброс напряжения 31, вызванный ЭДС самоиндукдаи, при этом диод 27 открывается и положительное напряжение выброса подавляется отрицательным напряжением конденсатора 25. Таким ж образом подавляются и импульсы помехи. По окончании интервала паузы транзистор 28 закрьшается и помехо- подавляишр1й блок 24 отключается.

Предлагаемое устройство для управ,- ления силовым транзисторным ключом позволяет значительно расширить диапазон регулирования инверторов при одновременном снижении коммутационных потерь в силовых транзисторах, кроме того, усовершенствование позволяет повысить помехоустойчивость преобразователя, дает возможность

ВНИИ1Ш

фиг. 2 Заказ 2457/56 Тираж 631

Производств.-полиграф, пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

применять принцип пропорционально- токового управления силовьпчи транзисторами инверторов с высокой степенью надежности, что, в свою очередь, поз-г воляет увеличить КПД преобразователя в целом.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзисторным ключом по авт. св. № 1127053, отлич ающе е ся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повьш ения помехоустойчивости, в него введен помехоподав- блок, состоящий из параллельно соединенных конденсатора и стабистора, диода, транзистора и двух резисторов, причем стабистор анодом подключен к положительному зажиму источника смещения, катодом - к катоду диода и через первый резистор по- мехоподавляющего блока - к отрицательному зажиму источника смещения, анод диода подключен к коллектору транзистора помехоподавляющего блока, база которого через второй резистор - подключена к базе основного транзисторного ключа, а эмиттер - к эмиттеру основного транзисторного ключа.

Подписное

Изобретение относится к электротехнике и является дополнительным к авт. св. № 1127053. Цель изобретения- расширение диапазона регулирования и повышение помехоустойчивости. Устройство содержит основной транзистор- ньй ключ (ТК) .4, источник 5 смещения, ключевой элемент 6, источник 8 управляющих импульсов, трасформатор управления (ТУ) 9, формирукжий узел tO, помехоподавляющий блок (ПВ) 24. ПолоW с: и- со СО tvD К