Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя Советский патент 1986 года по МПК H02H7/10 

кг коллектора выходного транзистора (ВТ) 5 вспедствие его разогрева напряжение на конденсаторе 19 возрастает, одновременно происходит возрастание напряжения на инверсном входе компаратора 14. В момент локализации тока в ВТ 5 происходит уменьшение коэффициента прямой передачи тока транзистора и уменьшение тока коллектора. Таким образом, напряжение на инверсном входе компаратора 14 начинает уменьшаться, в то время как напряжение на его прямом входе остается неизменным. Это приводит к срабатыванию компаратора 14 и открыванию транзистора 13, через котоИзобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано рри защите от вторй чного пробоя выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим . эмиттером и работающего в импульсном режиме.

Цель изобретения - повьппение надежности защиты выходного силового транзистора, включенного по схеме с об1цим змиттером.

На .4иг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - осциллограммы тонов в транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, при электрическом режиме, соответствующем предпробойному состоянию

Устройство содержит три входные клеммы 1-3, причем первая клемма 1 соединена с перкдм выводом резистора 4, второй вывод которого соединен с базой.выходного транзистора 5, которая соединена с первым выводам резистора 6, второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора 7, первым выводом резистора 8, второй вывод которого соединен с коллектором первого вспомогательного транзистора 9, эмкттер которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора 7 И первю выводом резистора 10, второй вывод которого соединен с входной клеммой 2, база первого вспомогательного транзисто59399

рый начинает протекать весь базовый ток ВТ 5, что приводит к его запира- гоио. В момент окончания импульса напряжения на клемме 2 триггер ПЬттта 22 вырабатывает напряжение, поступающее на управляюш гй вход ключа 21 . Последний замыкается и переводит устройство защиты от вторичного пробоя в исходное состояние. Таким образом, в устройстве контролируется изменение тока ВТ 5 во время нахождения в активном режиме и защита осуществляется в момент появления в токе коллектора максимума, вызываемого локализацией тока в кристалле. 2 ил.

ра 9 соединена через резистор 11с коллектором выходного транзистора 5 и первым выводом резистора 12, второй вывод которого соединен с входной клеммой 3. Кроме того, устройство содержит второй вспомогательный транзистор 13, коллектор которого соединен с базой выходного транзистора 5, а база - с выходом компаратора 14, инверсный вход которого соединен через резистор 15 с прямым входом операционного усилителя 16 и первой обкладкой второго конденсатора 17, эмиттером выходного транзистора 5, первым выводом резистора 18, второй вывод которого соединен с вторым выводом резистора 4, з№1тте- ром второго вспомогательного транзистора 13, первой обкладкой третьего конденсатора 19, вторая обкладка которого соединена с пряиам входом компаратора 14, катодом диода 20, анод которого соединен с выходом операционного усилителя 16, инверсный вход которого соединен с катодом диода 20 и выходом ключа 21, вход которого соединен с входной клеммой t и второй обкладкой второго конден- .сатора 17, управляющий вход ключа

21 соединен с выходом триггера Шмит- та 22, вход которого соединен с входной клеммой 2.

В предлагаемом устройстве контролируется изменение тока транзистора

во время нахождения в активном режиме, и защита осуществляется в момент появления в токе коллектора максимума, вызываемого локализацией тока в кристалле.

3 качестве критерия для определения момента развития вторичного пробоя используется изменение коэффициента прямой передачи тока транзистора Н , о котором судят по величине

поступающее на управляющий вход клю

to

тока коллектора. При разогреве транзистора во время действия электрического режима Н увеличивается. В предпробойном электрическом и тепловом режимах транзистора возникает кализация тока коллектора, т.е. увеличение его плотности на определенном участке структуры силового транзистора, что приводит к уменьшению Hj . Поскольку локализация тока явля- 20 ется первой стадией вторичного,пробоя, то по уменьшению величины Н,, можно судить о предпробойном состоянии транзистора. Значение Н при постоянстве базового тока опреде- 25 ляется по изменению тока коллектора выходного транзистора.

В некоторый момент времени t (фиг.2) наблюдается начало уменьшача 21, который размьпсается..

Если при подаче импульса напряже ния на клемму 2 коллекторное напряжение транзистора 5 превьш1ает крити ческое значение, то транзистор 9 не открывается и после заряда конденсатора 7 подача базового тока транзистора 5 прекращается, ол переходит в закрытое состояние. В случае появления перегрузки или короткого замыкания в момент открытого состояния транзисторов 5 и 9 транзистор 9 закрывается и подача базового тока трав зистора 5 прекращается. .

Если при подаче импульса напряжения на клемму 2 коллекторное напряжение транзистора 5 не превышает критическое значение, то транзистор 9 открывается, что приводит к протеканию базового и коллекторного токов транзистора 5. Протеканне тока коллектора транзистора 5 создает на резисторе 18 падение напряжения, которое заряжает конденсатор 17 через резистор 15. Напряжение конденсатора 17 UE является входным для пикового детекторд, собранного на операния тока коллектора (после врёме-зо ««оином усилителе 16 диоде 20 и конни t, показан пунктиром). В момент времени t , соответствующий началу перехода однородного распределения тока коллектора в неоднородное, происходит срабатывание защиты силового транзистора и отключение тока базы

ISD. Дпя определения момента локализации тока и прекращения подачи на выходной силовой транзистор опасного Q электрического режима может быть использовано предпагаемое устройство.

Устройство работает следующим об- ,разом.

В исходном состоянии транзисторы 5 5, 9 и 13 закрыты, а конденсаторы 7, 17 и 19 разряжены, ключ 21 закрыт. При поступлении на клемму 2 импульса напряжения U транзистор 5 в момент времени t открывается током 50 конденсатора 7. Напряжение на коллекторе транзистора 5 падает, что приводит к открыванию транзистора 9. Открытый транзистор 9 пропускает базовый ток транзистора 6 и обеспечива-55 ет разряд конденсатора 7. В этот Лее момент времени срабатывает триггер Шмитта 22 и формирует напряженке.

денсаторе 19.

При увеличении тока коллектора транзистора 5 вследствие его разогре ва напряжение на конденсаторе 19 Uj, возрастает, и одновременно проис ходит возрастание напряжения на инверсном входе компаратора 14. В момент локализации тока в транзисторе 5 происходит уменьшение Н, и уменьшение тока коллектора. Таким образом, напряжение на инверсном входе компаратора 14 начинает з еньшаться, в то время как напряжение на его прямом входе остается неизменным.Это приводит к срабатыванию компаратора 54 и открыванию транзистора 13, через который начинает протекать весь базовый ток транзистора 5, что приво- дит к его запиранию.

В момент окончания t импульса напряжения на клемме 2 триггер Шмитта 22 вырабатывает напряжение, поступающее на управляющий вход ключа 21, которьй замыкается и переводит схему защиты от вторичного пробоя в исходное состояние.

Практически реализация предлагаемого технического решения возможна

к12593994

поступающее на управляющий вход клюo

5 0

ча 21, который размьпсается..

Если при подаче импульса напряжения на клемму 2 коллекторное напряжение транзистора 5 превьш1ает критическое значение, то транзистор 9 не открывается и после заряда конденсатора 7 подача базового тока транзистора 5 прекращается, ол переходит в закрытое состояние. В случае появления перегрузки или короткого замыкания в момент открытого состояния транзисторов 5 и 9 транзистор 9 закрывается и подача базового тока трав- зистора 5 прекращается. .

Если при подаче импульса напряжения на клемму 2 коллекторное напряжение транзистора 5 не превышает критическое значение, то транзистор 9 открывается, что приводит к протеканию базового и коллекторного токов транзистора 5. Протеканне тока коллектора транзистора 5 создает на резисторе 18 падение напряжения, которое заряжает конденсатор 17 через резистор 15. Напряжение конденсатора 17 UE является входным для пикового детекторд, собранного на опера««оином усилителе 16 диоде 20 и конденсаторе 19.

При увеличении тока коллектора транзистора 5 вследствие его разогрева напряжение на конденсаторе 19 Uj, возрастает, и одновременно происходит возрастание напряжения на инверсном входе компаратора 14. В момент локализации тока в транзисторе 5 происходит уменьшение Н, и уменьшение тока коллектора. Таким образом, напряжение на инверсном входе компаратора 14 начинает з еньшаться, в то время как напряжение на его прямом входе остается неизменным.Это приводит к срабатыванию компаратора 54 и открыванию транзистора 13, чере который начинает протекать весь базовый ток транзистора 5, что приво- дит к его запиранию.

В момент окончания t импульса напряжения на клемме 2 триггер Шмитта 22 вырабатывает напряжение, поступающее на управляющий вход ключа 21, которьй замыкается и переводит схему защиты от вторичного пробоя в исходное состояние.

Практически реализация предлагаемого технического решения возможна

на современных интегральных схемах.

Таким образом, в предлагаемом устройстве сохранены достоинства эащи- ть1 от перегрузок выходного транэистора импульсного усилителя и устранены недостатки, связанные с невозможностью защить транзистора от вторичного пробоя в момент времени, предшествующий началу вторичного пробоя. Формула изобретения Устройство для защиты от перегрузок выходного силового транзистора импульсного усилителя, содержащее первый резистор, перв вывод которого соединен с первой входной клеммой, второй вывод предназначен для соединения с базой выходного силового транзистора, база которого соединена с первым выводом второго ре- зистора, второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с коллектором первого вспомогательного транзистора, эмиттер которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с второй входной клеммой, база первого вспомогательного транзистора предназначена для соединения через пятый резистор с коллектором выходного силового транзистора и первым выводом шестого резистора, второй вывод которого соединен с третьей входной клеммой, о тл и чающееся тем, что, с целью повьшения надежности защиты выходного силового транзистора, вклю- ченного по схеме с общим эмиттером,

в иего введены второй вспомогательный транзистор, седьмой и восьмой резисторы, второй и третий конденсаторы, диод, компаратор, операционный усилитель, ключ и триггер Шмитта,

причем коллектор второго вспомогательного транзистора предназначен для соединения с базой выходного силового транзистора, а база - с выходом компаратора, инверсный вход

которого соединен через седьмой резистор с прямым входом операционного усилителя, первой обкладкой второго конденсатора, эмиттером выходного силового транзистора, первым выводом

восьмого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора, эмиттером второго вспомогательного транзистора, второй обкладкой второго конденсатора и

первой обкладкой третьего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с прямым входом компаратора, катодом диода, анод которого соединен с выходом операционного усилителя, инверсный вход которого соединен с катодом диода и входом ключа, выход которого соединен с первой входной клеммой и второй обкладкой второго конденсатора, управляющий

вход ключа соединен с выходом триггера Шмитта, вход которого соединен с второй входной клеммой.

t.

«2

Изобретение относится к электро-; технике, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано при защите от вторичного пробоя выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и работающего в импульсном режиме. Цель изобретения - повышение надежности защиты выходного силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. При увеличении тоФнг.1

се

Редактор И.Дербак

Фие.2

Составитель О.Мещерякова

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 5132/53 Тираж 612 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и бткрытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская нав., д.А/5

Производственно-полиграфическое предприятие,гчУжгород,ул.Проектная,4