Устройство для управления силовым транзисторным ключом Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 

(О

i 9

42

J;;

Од

о со

9аг. i

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания.

Целью изобретения является уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - времанные диаграммы, поясняющие принципы действия устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит основной 1 и вспомогательный 2 транзисторы, эмиттеры которых объединены и связаны с первым выводом источника 3 питания, первый формирователь 4 управляющих сигналов, подключенный к управляющему переходу основного транзистора 1, второй формирователь 5, включенный между базами основного 1 и вспомогательного 2 транзисторов, вторичную обмотку 6 выходного трансформатора, нагруженную на управляющий переход силового транзистора 7, первую первичную обмотку 8, выполненную с от пайкой, начало которой связано с коллетором основного транзистора 1, вторую первичную обмотку 9, подключенную концом к коллектору вспомогательного TpansHQTopa 2, а началом к второму выводу источника 3 питания, формирующр.й узел 10, содержащий первый диод 11, подключенный мелоду началом первичиой обмотки 9 и концом первичной обмотки 8, цепь из последовательно включенных конденсатора 12, второго диода 13, итуити- рованного резистором 1А, при этом указанные диоды связаны между собой одноименными электродами.

На фиг. 2 приняты следующие обо- значе 1ия: управляющий сигнал 15 - на вьпсоде первого формнроБателя 4, уп равляющий сигнал 16 - на выходе второго формирователя 5, форма 17 - напряжения на конденсаторе 12, форма 18 - управляющего напряжения на вторичной обмотке 6 выходного трансформатора.

Устройство работает следуюищм образом.

На интервале времени O-t с формирователя 5 подается управляющий сигнал 16 на базу вспомогательного транзистора 2, которьй включается к пер вичной обмотке 9 вькодного трансформатора прикладывается напряжение ис- 3 питания. Трансформирован

430912

ная ЭДС во вторичной обмотке 6 прикладывается к управляющему переходу силового транзистора 7 в обратном (запирающем) направлении. С этого момента начинается процесс формированного рассасьшания носителей заряда с управляющих переходов силового транзистора 7 с последующим переводом

JQ его в режим отсечки.

На этом же интервале времени с части (Wn) первичной обмотки 8 выходного трансформатора происходит заряд конденсатора 12 по контуру,

5 содержащему диод 11 и резистор 14. Полярность напряжения на конденсаторе 12 показана на схеме (фиг. 1), а амплитуда определяется соотношением

0

5

0

5

0

S

0

UnnWn

Uc -w; :

к моменту времени t ,, когда снимается управляющий сигнал 16 с транзистора 2, практически заканчивается заряд конденсатора 12 до напряжения, равного ЭДС части W , первичной обмотки 8, при условии, что постоянная времени заряда, определяемая емкостью конденсаторов 12 и сопротивлением резистора 14, на порядок меньше периода повторения процессов . После выключения транзистора 2 закон изменяется, ЭДС на обмотках выходного трансформатора определяется электромагнитными процессами.

В момент времени Т/2 с формирователя 4 подается управляющий сигнал 15 на базу основного транзистора 1 и включает его. При этом к части W, первичной обмотки 8 прикладывается сумма напряжений источника 3 питания и конденсатора 12 через открытый транзистор 1 и диод 13. С этого момента трансформированная ЭДС на вторичной обмотке 6 меняет свою полярность -И нд интервале времени Т/2-t формируется импульс напряжения для форсированного включения силового транзистора 7 с амплитудой, определяемой соотношением

и,

(u«a.±Uc)Wj w.

ti

55

где и ЦП, и, , Uj - напряжение источника 3 питания, на конденсаторе 12 и на вторичной обмотке 6 соответственно.

С момента времени tt, когда заканчивается перезаряд конденсатора 12. до напряжения, определяемого соотноUwnWn

шением U

w,,,.

диод 13 запирается и ток первичной обмотки 8 замыкается по контуру, состоящему из источника 3 питания, диода 11, первичной обмотки 8 и открытого транзистора 1. Амплитуда ЭДС на вторичной обмотке, 6 уменьшается до уровня, определяемого соотношением

y.,nW3 W,,+W,

и расчитанной из услопервичной обмотки 8 величины

ВИЯ, чтобы обеспечить режим управления силовым транзистором 7 на границе его насыщения,

В момент времени Т, определяющий период повторения процессов, снимается управляющий сигнал 15 с базы основного транзистора 1 и подается с формирователя 5 управляющий сигнал 16 на базу транзистора 2, В дальнейшем происходящие процессы в схеме аналогичны описанным. Подбором коэффициента трансформации отпайки Wit W.1

емкости конденсатора 12 и сопротивления резистора 1А можно получить на вторичной обмотке 6 управляющий импульс дпя форсированного включения силового транзистора 7 необходимой амплитуды и длительности.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет сократить время включения силового транзистора, как следствие, уменьшить средние коммутационные потери и повысить его надежность. Сокращение времени включения силового транзистора способствует уменьшению пиковой мощности потерь на коммутационном ин- тервале, вероятность выхода из строя

0

5

0

5

5

0

5

.транзистора всяедствие вторичного пробоя снижается.

Формула изобретения Устройство для управления силовым

транзисторным ключом,содержащее ос новной и вспомогательный транзисторы, эмиттеры которых предназначены для подключения к первому выводу источника питания, выходной трансформатор, первая первичная обмотка которого выполнена с отпайкой, а ее начало подключено к коллектору основного транзистора, вторичная обмотка предназначена для подключения началом к эмиттеру силового транзисторного ключа, а концом - к его базе, первый формирователь управляющих прямоугольных импульсов, подключенный между базой и эмиттером основного транзистора, второй формирователь прямоугольных управляющих импульсов, синхронизированный задним фронтом входного сигнала, вход которого подключен к выходу первого формирователя, а выход - к базе вспомогательного транзистора, конденсатор и первый

ичающееся .тем, уменьшения коммутацион- повьш1ения надежности, вторым диодом и резистором, трансформатор снабжен второй первичной обмоткой, причем первые электроды диодов, первый вывод резистора и начало второй первичной обмотки трансформатора предназначены для подключения к второму выводу источника питания, конец второй первичной обмотки подключен к коллектору вспомогательного транзистора, второй электрод первого диода подключен к концу первичной первой обмотки трансформатора, а конденсатор - между отпайкой первой первичной обмотки и точкой соединения второго электрода второго диода и второго вывода резистора.

диод, о т л что, с целью ных потерь и оно снабжено

-. Л.

J8

Pas.Z

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения -.уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности. Источник 3 питания .подключен к эмиттерам основного и вспомогательного транзисторов 1 и 2. Формирователи 4 и 5 импульсов подключены к базам транзисторов 1 и 2. За счет введения в форсирующий узел 10 диода 13 и резистора 14 и введения второй первичной обмотки 9 сокращается время включения силового транзистора 1. 2 ил.

Редактор О.Головач

Составитель В.Бунаков Техред Л.Сердюкова

Заказ 6391/50

Тираж 666

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

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

Корректор Н.Король

Подписное