Устройство для управления силовым транзистором (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к прербразо ватель 1он технике и может быть использовано для управления транзисторами инверторов, импульсных стабилизаторов.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1, 3 и 5 представлены три варианта устройства для управления силовыми транзисторами; на фиг. 2,4 и,6 - временные диаграммы управляющих импульсов.

Устройство для управления силовыми транзисторами по первому варианту (фиг. 1) содержит основной 1 и вспомогательный 2 генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фазосдвигающим узлом 3, согла - сующие трансформаторы 4 и 5, первичные обмотки 6-9 которых подключены к указанным генераторам,а вторичные обмотки 10 и 1 соединены последо- зательно между собой и с базовым резистором 12 и подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора 13 развязывающий диод 14, анод которого соединен с базой силового транзистора 13, дополнительная вторичная обмотка 15 на основном согласующем трансформаторе 4, один конец которой подключен к точке соединения вторичных обмоток 10 и II, конденсатор 16, соединенный обкладками с катодом раз называющего диода 14 и свободным кон цом дополнительной обмотки 15, вспомогательный резистор 17, отсекающий диоД 8, анод которого соединен с катодом развязывающего диода 14, а катодом через вспомогательный резистор 17 - с точкой соединения вторичных обмоток 10 и 11 согласующих тран сформаторов 4 и 5.

, На фиг, 2 представлены импульсы напряжения 19 основногр генератора 1 импульсы напряжения 20 вспомогательного генератора 2, импулЬсы управления (напряжения) 21 силовым транзистором 13.

Устройство управления силовым 1 ранзистором по второму варианту (фиг. З) содержит основной 22 и вспомогательный 23 генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фазосдвигающим узлом 24, согла сующие трансформаторы 25 и 26, первичные обмотки 27-30 которых подключены к указанным генераторам, а вторичные обмотки 3 и 32 соединены последовательно между собой и с базо

43075

вым резистором 33 и подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора 34, развязывающий -днод 35, анод которого соединен с базой силового

5 транзистора 34, дополнительная вторичная обмотка 36 на основном согла- . сующем трансформаторе 25, конец которой подключен к точке соединения вторичных обмоток 3 и 32 согласующих

10 трансформаторов, а другой конец - к катоду развязывающего диода 35.

На фиг. 4 представлены импульсы напряжения 37 основного генератора 22, импульсы напряжения 38 вспомога 5 тельного генератора 23, импульсы управления (напряжения) 39 силового транзистора 34,

Устройство для управления силовым транзистором по третьему (дополни20 тельному) варианту (фиг, 5) содержит основной 40 и вспомогательный 41 генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фазосдвигающим узлом 42, согласующие трансформат оры

25 43 и 44,первичные обмотки 45-48 которых подключены к указанным генераторам 40 и 41 .,а вторичные обмотки 49 и 50 соединены между собой через базовый резис- тор 5 и подключены к переходу база30 :эмиттер силового транзистора 52,развязывающие диоды-53 и 54,анод одного 53 и катод другого 54 которых подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора 52, дополнительно вве.J, денные На каждый соглас ующий трансформатор вторичные обмотки 55 и 56, соединенные последовательно с другой вторичной обмоткой этого .же согласующего трансформатора и соответствую-,. 0 щими свободными электродами развА- зывающих диодов 53 и 54,

На фиг. 6 представлены импульсы напряжения 57 основного генератора 40, импульсы напряжения 58 вспомога j тельного генератора 41, импульсы управления (напряжения) 59 силового транзистора 52.

Устройство ,цля управления силовым транзистором по первому варианту (фиг. I и 2) работает следующим образом.

Основной генератор прямоугольных импульсов 1 формирует напряжение 19 прямоугольной формы. На выходе вспо- 5 ногательного генератора 2 прямоугольных импульсов формируется напряжение 20 прямоугольной формы, сдвинутое относительно напряжения 19 на

угол, который н общем случае изменяется за счет фазосдвигающего узла 3, Напряжения вторичных обмоток 10 и 11 одинаковые (например, равны по 1 В), а напряжение обмотки 15 определяется, исходя из допустимого обратного напряжения (U 05э ) для перехода б.а- за-эмиттер силового транзистора. Например, при Uo.&3 ЗВ напряжение обмотки 15 равно 2 В. В интервале времени сумма напряжений и U обмоток 10 и 11 равна кулю, а конденсатор 16 заряжается напряжением обмотки 15 через резистор 17 и диод 18 до напряжения 1 В. В момент времени t меняет полярность напряжение 20 и через переход база-эмиттер силового транзистора 13 начинает протекать ток, т.е. в интервале времени силовой транзистор 13 открыт. К моменту времени tj конденсатор 16 всегда заряжен, В момент времени 12. напряжение на обмотках 10 и 15 меняет полярность (плюс на концах обмоток), и формируется запирающий импульс напряжения (тока) на переходе база-эмиттер силового транзистора. Импульс обратного напряжения в интервале времени tj-tfj формируется за счет суммирования напряжений обмоток 10 и 11. Предлагаемое устройство для управления силовым транзистором применяется в основном для управления инверторами. В случае управления регуляторами напряжения требуется импульс на включение силовым транзистором формировать в интервале времени , , t5-t6,... Поэтому .в этом случае необходимо организовать два устройства, выходы которых объединены и подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора. При этом в цепь между вторичной обмоткой 11 и резистором 12 требуется ввести диод, исключающий подачу запирающего импульса напряжения в интервале времени .

Устройство для управления силовым транзистором по второму варианту (фиг. 3 и 4) работает следующим образом.

Основной генератор 22 прямоугольных .импульсов формирует напряжение 37 прямоугольной формы. На выходе вспо- могательного генератора 23 прямоугольных импульсов формируется напряжение 38 прямоугольной формы, сдвинутое относительно напряжения 37 на

43075

угол, который в общем случае изменяется за счет фазосдвигающего узла 24. Напряжения вторичных обмоток 31 и 32 одинаковые (например, равны по 1 В), 5 а напряжение обмотки 36 выбирается, исходя из необходимого запирающего Напряжения в интервале времени (фиг 4). В интервале времени сумма напряжений и U и Ujz обмоток 10 31 и 32 равна нулю. В момент времени t напряжение 38 меняет полярность и через переход база-эмиттер силового транзистора 34 начинает протекать ток, т.е. в интервале времени 15 силовой транзистор 34 открыт. В мо- |мент времени t 2. напряжение обмоток 31, 36 меняет полярность и к транзистору 34 прикладывается запирающее напряжение, величина которого 20 определяется суммой напряжений обмоток 31 и 36. При этом в интервале времени контуре обмоток 32 и 36 протекает ток, определяемый суммой напряжений указанных обмоток, 25 и поэтому величина напряжения U36 обмотки 36 выбирается из двух условий. Во-.первых, из необходимости получения определенного напряжения запирания силового транзистора 34 (в Зд интервале времени t-i.-t) и, во-вторых, из допустимого тока в контуре обмоток 32 и 36. Если ограничить ток через резистор 33 (1 Ом) на уровне 1 А ( В, падение напряжения на переходе база-эмиттер Д В) , то напряжение обмотки 36 принимается равным 1 В (падение напряжения на диоде 35 равно 1 В), а амплитуда запирающего напряжения в интервале времени равна IB. При увеличении запирающего напряжения в интервале времени до 2 В необходимо увеличить напряжение обмотки 36 до 2 В, а ток через базовьп резистор 33 увели- чится до 2 А в указанный интервал времени. В интервале времени ta-tij запирающее напряжение на силовой транзистор 34 определяется суммой напряжений обмоток 32 и 31. В мо- JQ мент времени ti меняет полярность напряжение 37 на обмотках 31 и 36 (плюс на начале обмоток), и к переходу база-эмиттер силового транзистора 34 напряжение прикладывается нулевой амплитуды.

45

55

Устройство для управления силовым транзистором по третьему (дополнительному) варианту (фиг. 5 и 6) работает следующим образом.

Основной генератор 40. прямоугольных импульсов формирует напряжение 57 прямоугольной формы. На выходе вспомогательного генератора 41 прямоугольных- импульсов формируется напряжение 58 прямоугольной формы, сдвинутое относительно напряжения 57 на угол , которьй в общем случае изменяется за счет фазосдвигающего узла 42. Напряжения вторичных обмоток 49 и 50 одинаковые (например, равны по 1 в), а напряжения обмоток 55 и 56 выбираются, исходя из необходимого запирающего напряжения в интервале времени tj-tj и (фиг. 6). В интервале времени to-t запирающее напряжение, равное сумме напряжений обмоток 50 и 55, поступает на силовой транзистор 52. Величина запирающего напряжения определяется обмоткой 55, так как напряжение обмотки 50 определяется отпирающим током силового транзистора (при падении напряжения на переходе база-эмиттер силового транзисторадибэ 1 В и базовом резисторе 51, равном 1 Ом напряжения обмоток 49 и 50 равны по 1 в). Напряжения обмоток 50 и 55 меняют полярнрсть и через переход база-эмиттер силового транзистора течет базовый ток, т.е. транзистор 52 включен. В момент времени t меняет полярность напряжение 57 вторичных обмоток 49 и 56, и к переходу база- эмиттер силового транзистора прикладывается напряжение в запирающей полярности.

Форм у л а изобретения

-ч

1. Устройство для управления силовым транзистором, содержащее основной и вспомогательный генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фазосдвигаюнщм узлом, согласующие трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к указанным генераторам, а вторичные обмотки соединены последовательно между собой и с базовым резистором и подключены к переходу база-змиттер силового транзистора, и развязывающий диод, анод всоторого соединен с базой сило- вого транзистора, отличающее с я тем, что, с целью повьше- ния КПД, оно снабжено отсекающим диодом, вспомогательным резистором и конденсатором, согласующий трансформатор основного генератора снабжен дополнительной вторичной обмоткой, один конец которой подключен к точке соединения вторичных обмоток согласующих трансформаторов, причем конденсатор соединен обкладками с катодом развязывающего диода и другим концом дополнительной вторичной обмотки согласующего трансформатора, анод отсекающего диода соединен с

катодом развязывающего диода, а катод через вспомогательный резистор - с точкой соединения вторичных обмоток согласующих трансформаторов.

2. Устройство для управления силовым транзистором содержащее основной и вспомогательный генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фазосдвигающим узлом, согласующие трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к указанным генераторам, а вторичные обмотки соединены последовательно между собой и с базовым резистором и подключены к переходу база-змиттер силового транзистора, отличающееся тем, . что, с целью повышения КПД, согласующий трансформатор основного генератора снабжен дополнительной вторичной обмоткой, один конец которой подключен к точке соединения вторичных обмоток согласующих трансформаторов, а другой - к катоду развязывающего диода„

3. Устройство по п. 2, отличаю щ ее с я тем, что согласую- щий трансформатор вспомогательного генератора снабжен дополнительной вторичной обмоткой, соединенной последовательно с другой вторичной обмоткой этого же трансформатора и через развязывающий диод - с эмиттером силового транзистора.

20

Uz

и,

S3

ti

Ип

t3 t

фиг. 2

фиг.З

фиг4

УП

фиг. 5

фиг. 6

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления транзисторами инверторов. Цель изобретения - повьппение КПД. Устройство содержит основной I и вспомогательный 2 генераторы прямоугольных импульсов, фазосдвигающий узел 3, согласующие трансформаторы 4, 5, первичные обмотки (Об) 6-9, вторичные Об Ю, П, базовый резистор 12, транзистор (т) 13, развязывающий диод 14. Введение дополнительной Об 15 на согласующем трансформаторе 4, конденсатора (К) 16, вспомогательного резистора 17 и отсекающего диода -18 позволяет сформировать импульс управляющего напряжения Т I3.НапряженияОб 10 и I 1 равны, а напряжение Об 15 определяется, исходя из допустимого обратного напряжения база-эмиттерного перехода Т 13. Напряжением Об 15 заряжается К 16.через резистор I7 и диод I8 до напряжения 13, Т 13 открывается. При смене полярности на Об 10 и 15 формируется запирающий импульс. Изобретение имеет еще два варианта управления Т13. 2 с. и I 3.п. ф-лы, 6 ил. (Л l/ff ьо 4 СО о ел