Устройство для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом Советский патент 1987 года по МПК H02M1/08 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, инверторах, импульсных регуляторах систем электропитания.и электропривода при повышенных напряжениях питания, напрмер, .при трансформаторном выпрямлени сетевого напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 приведена схема устрой- CTBaj на фиг. 2 - схема устройства при использовании управляющего транзистора р - п - р-проводимости.

Мощный высоковольтный ключ 1 со- стоит из N параллельно соединенных высоковольтных транзисторов 2, коллекторы которых подключены к второй выходной клемме 3, а базы - к клеммам 4.

Устройство (фиг, 1) для управлени мощным высоковольтным транзисторным ключом 1 содержит мощный высокочастотный управляющий транзистор 5, Э1 1иттер которого подключен к первой .выходной клемме 6 ключа 1, а коллектор -- к клемме 7, с которым соединены -эмиттеры высоковольтных транзисторов 2 ключа 1. Конденсатор 8 одним выводом соединен с перво.й выходной клеммой 6, а другим выводом - с клем ,мами 4 ключа 1 через N цепочек 9, каждая из которых состоит из параллельно соединенных резистора 10 и диода 11, Генератор 12 управляющих импульсов первым выводом 3 подключен к первой выходной клемме 6 ключа , а вторым выводом 14 через резисто 15 соединен с базой управляющего транзистора 5 и через диод 16 и N токоограничительных резисторов 17 - с клеммами 4 ключа 1..

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В интервалах проводимости ключа 1 когда сигнал на выходных выводах 13 и 14 генератора 12 управляющих импульсов имеет полярность, указанную без скобок, ток управления, протекая по первой последовательной цепи: вы- вод 14 - диод 16 резисторы 17 - база эмиттерные переходы высоковольтных транзисторов 2 ключа 1 - коллектор- эмиттер управляющего транзистора 5 - вывод 13 генератора 12, и по второй последовательной цепи: вывод 14 - резистор 15 - база-эмиттерный перехо управляющего транзистора 5 - вывод 13 генератора 1, поддерживает управ

ю

1520

я 25 ЗО р 40

gQ gg 35

52

ляющий транзистор 5 и высоковольтные трайзисторы 2 ключа 1 в насыщенном состоянии. Ток нагрузки протекает по цепи: вторая выходная клемма 3 - параллельно соединенные высо ковольтные транзисторы 2 - управляющий транзистор 5 - первая выходная клемма 6 ключа 1 ,

При изменении полярности сигнала на выводах 13 и 14 генератора 12 (полярность указана в скобах) управляющий транзистор закрывается (для уменьшения времени рассасывания он может быть ненасьпденным), отключая эмиттеры высоковольтных транзисторов 2 от выходной клеммы 6. Вследствие того, что высоковольтные транзисторы более инерционнь и имеют большее время рассасывания, чем низковольтный и высокочастотный управляющий транзистор 5, они остаются в насыщенном состоянии. Ток нагрузки начинает протекать через база-коллекторные переходы высоковольтных транзисторов 2, диоды 11 цепочек 9, конденсатор 8 и выходные клеммы 6 и 3, В результате под действием тока нагрузки происходит заряд конденсатора 8 и рассасывание носителей заряда из коллекторных и базовых слоев высоковольтных тран- зисторов ключа 1 при отключенных их база-эмиттерных переходах, т.е. запирание высоковольтных транзисторов происходит по схеме с общей базой. По окончании процесса рассасывания высоковольтные транзисторы 2 запираются, заряд конденсатора 8 прекращается и его потенциал остается неизменным до конца периода (без учета тока утечек,

С появлением отпирающего импульса напряжения на клеммах 13 и 14 генератора 12 (полярность без скобок) управляющий транзистор 5 и высоковольтные транзисторы 2 ключа I отпираются и конденсатор 8 разряжается через резисторы 10 цепочек 9 база-эмиттерные переходы высоковольтных транзисторов 2 и управляющий транзистор 5. Проис- ходит форсированное включение высоковольтных транзисторов, которое осуществляется не за счет увеличения потребления энергии от генератора 12, а за счет энергии, накопленной в конденсаторе 8 на интервале рассасывания носителей заряда.

Таким образом, устройство имеет по- повышённое КПД вследствие уменьшения

потерь в цепи рассасывания носителей заряда из высоковольтных транзисторов

При применении управляющего транзистора р - п - р-проводимости(фиг. 2 схема устройства упрощается за счет устранения Диода 16 и резистора 15. Кроме того, уменьшается мощность управления, потребляемая от генератора 12, так как ток управления протекает последовательно через база-эмиттерные переходы высоковольтных транзисторов и база-эмиттерный переход управляющего транзистора.

Формула изобретения

Устройство для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом, состоящим из N параллельно соединенных высоковольтных транзисторов, со- держащее генератор управляющих импульсов, первый вывод которого предназначен для подключения к выходному зажиму ключа, токоограничительные резисторы, одни выводы которых предна- значены для подключения к базам высоковольтных транзисторов ключа, мощный высокочастотный управляющий транзистор, эмиттер которого подключен к первому выходному зажиму ключа, а кол коллектор предназначен для подключения к эмиттерам высоковольтных транзисторов, ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, оно снабжено конденсатором, N цепочками, каждая из которых состоит из параллельно соединенных резистора и диода, дополнительным диодом и дополнительным .резистором, причем одни выводы указанных N цепочек предназначены для подключения к базам высоковольтных транзисторов ключа, а другие - к первому выводу конденсатора, второй вывод которого подключен к первому выходному зажиму ключа, второй вывод генератора управляющих импульсов подключен к вторым объединенным выводам токоограничительных резисторов через дополнительный диод а к базе управляющего транзистора - через дополнительный резистор.

Фиг2

Составитель В. Бунаков Редактор А. Козориз Техред М.Ходанич Корректор А. Ильин

4834/54

Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности. Целью изобретения является повышение КПД. В данном устройстве управление высоковольтным ключом 1 на транзисторах 2 осуществляется с помощью низковольтг ного высокочастотного транзистора 5, что обеспечивает малые потери в цепи рассасывания носителей заряда из высоковольтных транзисторов. Форсированное включение высоковольтных транзисторов осуществляется с использованием энергии, накопленной в конденсаторе 8 на интервале рассасывания, что обеспечивает уменьшение мощности управления. 2 ил.