Устройство для защиты силового транзистора Советский патент 1988 года по МПК H02H7/10 

Г {

1 г

И

t о

1

U

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты переключающего транзистора импульсных преобразователей постоянного напряжения, в коллекторе которого включена индуктивная нагрузка. Целью Г изобретения является повьнпение К1Щ и надежности. Поставленная цель достигается тем, что в момент формирования фронта коллекторного напряжения то ком, накопленным в индуктивности рассеяния нагрузки, заряжают конденсатор первой демпфирующей DRC-цепи, подключенной параллельно коллектору и эмиттеру силового транзистора, заряженный ранее до остаточного напряжения, который затем в течение времени открытого состояния силового транзистора разряжают до остаточного напряжения, а до достижения кол лекторного напряжения величины остаточного напряжения конденсатора, первой демпфирующей DRC-цепи заряжают конденсатор второй демпфирующей DRC цепи, подключенной параллельно первой, который затем в течение открытого состояния силового транзистора разряжают до нулевого напряжения. 2 ил. Г fa TS 1 i оо со О5 ГчЭ о

.и L. у

J.J

Изобретение относится к устройствам защиты переключающего транзистора импульсных преобразователей постоянного напряжения, в коллекторе которо- j го включена нагрузка с индуктивностью рассеяния, которая может образовывать импульс коллекторного перенапряжения, и может быть использовано также в различных исполнительных устройствах 10 автоматики и электроники, где переключающий транзистор работает на индуктивную нагрузку.

Цель изобретения - повышение КПД устройства и надежности его работы за 15 счет улучшения степени демпфирования импульсй и похгучения более надежной области безопасной работы (ОБР), т.е. повысить зф(2)ективность импульсиьгк преобразователей напряжения. 20

На фиг.1. изображена схема устройства защиты силового транзистора; на фиг,2 - временные диаграммы его работы.

Устройство защиты состоит из пер- 25 вой 1 и второй 2 демпфирующих DRC- цепей, подключенных параллельно коллектору и эмиттеру силового транзистора 3, который последовательно соединен с источником 4 питания и наг- 30 рузкой 5, Калсдая демпфирующая DRC- цепь состоит из последовательного соединения конденсаторов 6 и 7 и дио- дов 8 и 9, параллельно которым подключены разрядные резисторы 10 и 11. Для определенности изложения устройства нагрузка 5 изображена в виде однотактного преобразователя с обратным включением выпрямительного диода. Однако это не является ограничением 40 для применения предложенного устройства в других видах преобразователей. Временные диаграммы (фиг.2) изображают; эпюру тока коллектора i силового транзистора 3; эпюру его кол- д лекторного напряжения эпюры напряжения и с и Uj-j на конденсаторах 6 и 7 первой 1 и второй 2 демпфирующих DRC-цепей соответственно.

Устройство защиты силового транзистора работает следующим образом.

В момент подачи -открывающего импульса базового тока i силовой транзистор 3 открыт, на протяжении длительности t в его коллекторной цепи существует коллекторный ток i j. За время t конденсатор 6 (эпюра и,) успевает разрядиться через резистор 10 до напряжения V,,, а конденсатор

50

7 через резистор 11 разряжается до нулевого напряжения (эпюра U,.-) за время (t,,-tcn). Их разряд осуществляется на, открытый силовой транзистор 3.

В момент времени (tj,-tcn ) начинается спад тока коллектора силового транзистора 3 (; ггюра i). Уменьшение тока i приводит к увеличению напряжения на коллекторе (эпюра.U), так как ток, накопленньв в индуктивности рассеяния нагрузки 5, остается на этом этапе времени примерно постоянным и не может прекратиться мгновенно. Так как в этот момент времени параллельно коллектору и эмиттеру транзистора 3 подключена разряженная до нулевого напряжения емкость конденсатора 7, скорость увеличения,напряжения коллектор-эмиттер на интервале времени t;- определяется величино этой емкости (7) и величиной тока, накопленного в индуктивности рассеяния нагрузки 5, Увеличение емкости конденсатора 7 уменьшает напряжение

на транзисторе 3 во время

Из50 0 д

0

менением величины этой емкости можно достичь требуемых мгновенных значений напряжения U э при наличии тока коллектора i ,, на участке t t(,n, и которые определяются нормированной ОБР определенного типа транзистора.

Таким образомJ формирование траектории движения- рабочей точки, удовлетворяющей заданной ОБР, производится второй DRC-цепью 2. Конденсатор 6 в это время заперт, так как напряжение на конденсаторе 7 меньше, чем

Uc,o.

По мере заряда конденсатора 7 напряжение на нем становится равным и, (через время t) и открывается диод 8, Если ранее фронт нарастания напряжения на коллекторе U определяется величиной индуктивности рассеяния нагрузки Lj и емкостью С конденсатора 7, то сейчас, так как емкость С, конденсатора 6 больше, скорость увеличения напряжения V J становится меньшей. Начинается этап формирования амплитуды импульса коллекторного перенапряжения. Время этого этапа равно t(. (эпюра и, и U|.a).no оконча- нии этого времени, т.е. времени равного 1/4 периода колебательного процесса контура, образованного элементами 5 и 6, напряжение на коллекторе достигнет и «д,. Следовательно, формирование требуемой амплитуды импульса коллекторного перенапряжения и,, производится независимо и только первой демпфирующей цепью 1.

Таким образом, применение двух DRC-цепей (1 и 2) позволяет независимо друг от друга формировать как требуемую ОБР траектории движения рабочей точки силового транзистора, так и требуемую амплитуду импульса коллекторного перенапряжения.

В предлагаемом устройстве увеличивается КПД за счет того, что формирование ОБР происходит путем применения is силовым электродам силового транзисдовольно малой емкости С конденсатора 7, что также не оказывает существенного влияния на среднее значение выходного напряжения,и его пульсации. Кроме того, в предлагаемом устройстве 20 имеется возможность без значительных энергетических и аппаратурных затрат , изменять в лучшую сторону параметры

тора и включающую в себя последовательно соединенные конденсатор, время разряда до нулевого напряжения которого больше времени открытого состояния силового транзистора, и диод, параллельно которому подключен разрядный резистор, отличающееся тем, что, с целью повьппения КПД, введена вторая демпфирующая DRC-цепь,

траектории движения рабочей точки транзистора, уменьшить величину пуль- 25 подключенная параллельно первой демп- саций напряжения на демпфирующем кон- фирующей DRC-цепи, и включающая в себя последовательно соединенные конденсатор, время разряда до нулевого напряжения которого равно времени 30 открытого состояния силового транзистора, и диод, параллельно которому

денсаторе С (6) первой демпфирующей цепи, что положительно сказывается на его массогабаритных характеристиках, а также имеется независимость регулировки постоянных времени двух В5С-цепей, что дает возможность оптиподключен разрядный резистор.

мизировать импульсные характеристики силового транзистора в импульсном преобразователе.

Формула изобретения

Устройство для защить силового транзистора, последовательно включенного в силовую шину и работающего на индуктивную нагрузку, содержащее первую демпфирующую DRC-цепь, предназначенную для подключения параллельно

тора и включающую в себя последовательно соединенные конденсатор, время разряда до нулевого напряжения которого больше времени открытого состояния силового транзистора, и диод, параллельно которому подключен разрядный резистор, отличающееся тем, что, с целью повьппения КПД, введена вторая демпфирующая DRC-цепь,

подключенная параллельно первой демп- фирующей DRC-цепи, и включающая в себя последовательно соединенные конденсатор, время разряда до нулевого напряжения которого равно времени открытого состояния силового транзистора, и диод, параллельно которому

подключен разрядный резистор.

сг

Фиг. I