Способ управления транзистором Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 

оо

ГчЭ ГО

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в транзисторных преобразователях для систем вторичного электропитания с высокой частотой коммутации силовых ключей.

Цель изобретения - увеличение КПД путем уменьшения времени переключения и снижения потерь электрической энергии в цепи управления.

На фиг. I приведена принципиальная схема устройства для реализации данного 1способа; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие принципы его дойствия.

Устройство содержит (фиг. 1) задающий генератор 1, фазосдвигающий блок 2, усилитель 3 мощности с выходным трансформатором 4, имеющим вторичные обмотки 5, 6, элемент 7 совпадения, формирователь 8 дополнительных импульсов с выходным трансформатором 9, имеющим вторичные обмотки 10, 11, дополнительный 12, вспомогательный 13 и силовой 14 трансформаторы, датчик 15 состояния транзистора 14. Выход задающего генератора 1 связан с входом фа- зосдвигающего блока 2, выходы которого соединены с входом усилителя 3 и с первым входом элемента 7, выход которого подключен к формирователю 8. Формирователь 8 и усилитель 3 выполнены с выходными трансформаторами 9 и 4, причем вторичные обмотки 5 и 6 трансформатора 4 подключены к переходам база-эмиттер дополнительного 12 и вспомогательного 13 транзисторов, а Ьбмотки 10 и 11 подключены соответственно |jepe3 диод и транзистор 13 к переходам ба- а-коллектор и база-эмиттер силового транзистора 14. К его переходу база-эмит- tep подключается также переход коллектор- аза транзистора. 12. Датчик 15 транзистора 14 связан выходом с вторым входом элемента 7.

; На фиг. 2 показаны: 16 - напряжение йа обмотке 5 трансформатора усилителя 3;

17- напряжение на входе элемента 7, поступающее от фазосдвигающего блока 2;

18- напряжение на выходе датчика 15;

19- напряжение на обмотках формирователя 8; 20- часть напряжения обмотки 11, прикладываемая к переходу база-эмиттер силового транзистора; 21 - напряжение управления силовым транзистором 14.

Устройство работает следующим образом .

Предположим, на обмотке 5 трансформатора 4 усилителя 3 присутствует напряжение со знаком 1 + у начала обмотки. Под воздействием его открыт дополнительный транзистор 12 и силовой транзистор 14. В момент времени t, на первом выходе фазосдвигающего блока 2 изменяется сигнал с «1 на «О. На оба входа элемента 7 поступают сигналы «О, поэтому на выходе его формируется «1. Под действием этого сигнала включается формирователь 8 дополнительных импульсов и на его выходном трансформаторе 9 появляется напряжение. Напряжение на обкотке 10 смещает переход коллектор-ба- за в активную область. Базовый ток сило- вогэ транзистора 14 уменьщается до величин Is 1к/э- Временной сдвиг напряжений на выходе фазосдвигающего блока 2 (t,- ) выбирается в зависимости от инерционных свойств транзистора 14 и диапазона из менений тока коллектора. Одновременно на обмотке 11 также формируется напряжение 19, но так как транзистор 13 остается закрытым, это напряжение не влияет на режим работы силового транзистора 14.

5 В момент времени i меняется напряжение на обмотках усилителя 3 мощности. К базе транзистора 12 прикладывается запирающее напряжение и он выключается. Транзистор 13 под действием этого напряжения открывается. Напряжение обмотки 11

0 в запирающей полярности прикладывается к переходу база-эмиттер силового транзистора 14 и он начинает закрываться. Напряжение обмотки 10 дополнительно уменьща- ет время выключения за счет смещения пе5 рехода база-коллектор в активную область. В момент времени t силовой транзистор 14 закрывается, с датчика 15 состояния транзистора на вход элемента 7 начинает поступать «1. Формирователь 8 дополнительных импульсов выключается. Однако

0 транзистор 13 остается открытым и поддерживает силовой транзистор 14 в закрытом состоянии.

В следующий момент времени t изменяется сигнал на первом выходе фазосдвигающего блока 2. На входах элемента 7 присутствуют сигналы «1, поэтому формирователь 8 дополнительных импульсов не включается. Силовой транзистор 14 остается закрытым. При смене полярности напряжения усилителя 3 (tj) транзистор 12 открывается, а

0 транзистор 13 закрывается. Силовой транзистор 14 начинает открываться. Вследствие того, что к его базе перед отпиранием было приложено нулевое, а не отрицательное напряжение, удается уменьщить время вклюс чения. Далее работа устройства осуществляется аналогично.

Таким образом, вывод перехода коллектор-база перед выключением в активную область, поддержание на момент рассасывания носителей напряжения смещения на

0 переходе коллектор-база при одновременном формировании отрицательного напряжения большой величины на переходе база- эмиттер и обеспечение малого внутреннего сопротивления запирающих источников позволяет уменьшить время выключения тран5 зистора 14 по сравнению с известной схемой и обеспечить изменение тока коллектора от нуля до номинальной величины практически при неизменном времени выключения.

5

При использовании предлагаемого способа обеспечивается перед включением формирование напряжения на переходе база- эмиттер с нулевой паузой, что позволяет уменьшить время включения транзистора по сравнению с известной схемой, в которой на переход база-эмиттер перед включением подается напряжение отрицательной полярности.

Использование транзисторного ключа в цепи базы исключает ток базового резистора в момент выключения силового транзистора. В известной схеме существует цепь протекания тока от дополнительного источника запирающего напряжения к основному через базовый резистор. При малом токе коллектора время выключения на высокой частоте у силового транзистора в известной схеме соизмеримо с временем его открытого состояния. Поэтому дополнительные энергии в базовом резисторе соизмеримы с номинальными потерями, соответствующими включенному состоянию транзистора.

Формула изобретения

Способ управления транзистором, заключающийся в том, что формируют основ0

5

0

5

ное и дополнительное импульсные напряжения и подают их на переход база-эмиттер транзистора, а также вспомогательное импульсное напряжение, которое также подают на переход коллектор - база транзистора, причем определяют напряжение на переходе коллектор-эмиттер, сравнивают его с основными по фазе и при их несовпадении формируют указанное дополнительное импульсное напряжение, которое подают в запирающей полярности, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения времени переключения и снижения потерь электрической энергии в цепи управления, формируют дополнительное вспомогательное напряжение, опережающее по фазе основное на заданную величину, сравнивают его с напряжением на переходе коллектор-эмиттер транзистора по фазе и при их несовпадении формируют указанное импульсное напряжение на момент времени, когда основное напряжение изменяет полярность, прекращают его подачу на переход база-эмиттер транзистора, а после подачи дополнительного импульсного напряжения на время выключенного состояния транзистора на переход база-эмиттер транзистора подают нулевое напряжение.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении транзисторами преобразователей. Целью изобретения является повышение КПД. Способ управления транзистором заключается в том, что формируют последовательность основного, дополнительного и вспомогательного импульсных напряжений, подаваемых на переходы база-эмиттер и база- коллектор транзистора, что позволяет повысить КПД транзистора при переключении. 2 ил.

(Риг.1