Устройство для управления полупроводниковым переключающим элементом Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах управления электрическими двигателями, пе- редающих устройствах, лазерных и других системах, где используются полупроводниковые элементы в режиме переключений.

Цель изобретения - снижение по- терь мощности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для управления полупроводниковым переключающим элементом;на фиг. 2 - ,эпюра тока, поясняющая его работу.

Устройство для управления полупроводниковым переключающим элементом 1 (фиг. 1) содержит трансформатор 2 тока, токовая обмотка кото- рого подключена одним выводом к минусовому выводу источника питающего напряжения, а другой ее вывод предназначен для подключения к первому выводу переключающего элемен- та 1, второй вывод которого предназначен для подключения к положительному выводу источника питающего напряжения через нагрузку 3 и непосредственно к катоду первого диода А, анод которого соединен с одним из выводов выходной обмотки трансформатора 2 тока, другой вывод которой соединен с анодом второго диода 5, зашунтированного резистором 6,катод которого подключен к минусовому выводу источника питания.

Устройство работает следующим образом.

При включении переключающего эле- мента 1 на выводе трансформатора 2 тока, соединенном с анодом первого диода 4, появляется положительный потенциал. При этом первый диод открывается, и начинается этап накоп- ления заряда в базе диода 4 (фиг. 2)

Величина протекающего тока через резистор 6, вторичную обмотку трансформатора 2 тока, диод 4, переключающий элемент 1,минусовой вывод источника питания непосредственно определяется величиной тока, протекающего от положительного вывода источника питания через сопротивление 3 нагрузки,переключающий элемент 1 к отрицательному вьгаоду источника питания.

После подачи команды на выключение переключающего элемента начинает

падать ток, протекающий через него, в результате чего меняется знак напряжения на обмотке трансформатора тока, и потенциал в точке соединения переключающего элемента (ПЭ) 1, нагрузки 3 и катода анода 4 становится ниже уровня минусового питающего напряжения и будет оставаться таким до окончания этапа рассасывания неосновных носителей, накопленных в базе диода 4 при протекании прямого тока и восстановлении обратного сопротивления.На фиг. 2 показано, что при большем прямом токе (1) время сдвига t становится больше времени сдвига t..,

при меньшем прямом токе I,.

На интерв и-1е проводимости ПЭ ток через диод, а значит и величина накапливаемого заряда, определяются уровнем напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока, а начальная величина его задается резистором 6. Диод 5 предназначен для шунтирования резистора 6 при протекании через диод 4 обратного тока на интервале восстановления его обратного сопротивления (интервале сдвига) . На этом интервале напряжение на ПЭ не превышает падение напряжения на диодах 4 и 5. В этом и заключается эффект сдвига, т.е. пока не восстановится обратное сопротивление диода 4, напряжение на ПЭ превышает падение напряжения на диодах 4 и 5.

Время,в течение которого происходит восстановление обратного сопротивления диода, определяется величиной протекающего через ПЭ прямого тока. С увеличением прямого тока через ПЭ время спада его до нуля при выключении увеличивается и, следовательно, возникает необходимость увеличения времени сдвига.Введение зависимости прямого тока через диоды от величины тока, протекающего через ПЭ, позволяет изменять время сдвига, а значит уменьшать или увеличивать его при уменьшении или увеличении тока через ПЭ. При этом, при снижении тока исключается дополнительная рассеиваемая мощность на элементах сдвига.

Таким образом, использование изобретения обеспечивает значительное снижение суммарной мощности,рассеиваемой в переключающем элементе,

на диоде и резисторе в период открытого состояния переключающего элемента.

Формула изобретения

Устройство для управления полупроводниковым переключающим элементом, содержащее источник питающего напряжения, первый и второй диоды и резистор, причем катод второго диода и один вывод резистора, объединены и соединены с отрицательным выводом источника питающего напряжения, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь мощное-, ти в него введен трансформатор тока, один вывод первичной обмотки которого соединен с отрицательным выводом источника питающего напряжения, а другой предназначен для соединения с первым выводом переключающего элемента, второй вывод которого через нагрузку предназначен для подключения к положительному выводу источника питающего напряжения, один вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с анодом первого диода,катод которого предназначен для подключения к второму выводу переключающего элемента другой вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с объединенными анодом второго диода и другим выводом резистора.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах управления электр ическими двигателями и дру гих системах, где используются полупроводниковые элементы в режиме переключений. Цель изобретения -Ь о снижение мгновенной мощности, рассеиваемой при выключении переключающего элемента. Цель достигается путем щунтирования на интервале выключения переключающего элемента 1 диодом 4 с накоплением заряда,причем диод 4 включен так, что на интервале включенного состояния переключающего элемента 1 в нем накапливается заряд, на интервале выключенного состояния происходит рассасывание неосновных носителей в базе диода 4. При этом ток через диод 4, а значит и величина накапливаемого заряда определяются уровнем напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока 2, т.е. время рассасывания неосновных носителей зависит от величины прямого тока, протекающего через переключающий элемент 1. 2 ил. (Л сх сриг.1

Фиг. 2