Устройство для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом Советский патент 1989 года по МПК H02M1/08 

О1

«ч|

&1

М

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем предотвращения приложения высокого напряжения к управляющему транзистору при отказе высоковольтного транзистора на время перегорания предохранителя, включенного в его коллекторную цепь. При отказе одного из высоковольтных транзисторов 2 происходит короткое замыкание его переходов и начинает протекать ток по цепи клемма 4 - предохранитель 3 - коллектор-базовый переход транзистора 2 - диод 11 - конденсатор 9 - клемма 8. При превышении напряжением на конденсаторе 9 порогового значения происходит пробой стабилитрона 20 и открытие тиристора 19, образующего цепь для выжигания предохранителя 3 в цепи отказавшего транзистора 2. После выгорания предохранителя 3 работа устройства восстанавливается. 2 ил.

. /

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, источниках электропитания и преобразо- вателях электроприводов.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем предотвращения приложения высокого напряжения к управляющему транзистору при отказе высоковольтного транзистора на время перегорания предохранителя, включенного в его коллекторную цепь,

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства при одинаковой (п-р-п) проводимости высоковольтных и управляющего транзисторов; на фиг.2- то же, при различной проводимости,

Мощньш высоковольтный транзисторный ключ 1 состоит из N параллельно соединенных высоковольтных транзисторов 2, коллекторы которых через прдохранители 3 подключены к первой выходной клемме 4, базовые выводы - к клеммам 5, а эмиттеры - к клемме 6 .Устройство (фиг. 1) для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом I содержит мощный высокочастотный управляющий транзистор 7, эмиттер которого соединен с второй входной клеммой 8, а коллектор - с клеммой 6 ключа 1. Конденсатор 9 одним выводом подключен к второй выходной клемме 8, а вторым - к клем- мам 5 ключа 1 через N цепочек 10, каждая из которых состоит из параллельно соединенных диода П и резистора 12. Генератор 13 управляющих импульсов первым вьюодом 14 соединен со второй выходной клеммой 8, вторым вьшодом 15 через резистор 16 - с базой управляющего транзистора 7, а через диод 17 и токоограничительные резисторы 18 - с клеммами 5 ключа 1. Параллельно управляющему транзистору 7 подключен тиристор 19, управляющий вход которого соединен с общей точкой стабилитрона 20 и резистора 21, соединенных последовательно и подклю ченны,: параллельно конденсатору 9.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В нормальном режиме работы т.е. при исправных высоковольтных транзисторах 2 ключа 1, в интервалах проводимости, когда сигнал на выходных выводах 14 и 15 генератора 13 управ

5

5

0 05 0 5 0

5

ляющих импульсов имеет полярность, указанную на фиг. 1 без скобок, ток управления, протекая по первой последовательной цепи: вьгоод 15 - диод 17 - резистор 18 - база-эмиттерные перекоды высоковольтных транзисторов 2 ключа 1 - коллектор-эмиттерный переход управляющего транзистора 7 - вывод 4 генератора 13 и по второй последовательной цепи: вывод 15 - резистор 16 - база-змиттерный переход управляющего транзистора 7 - вывод 14 генератора 13, поддерживает управляющий транзистор 7 и высоковольтные транзисторы 2 ключа 1 в насьпценном состоянии. Ток нагрузки протекает по цепи: первая выходная клемма 4 - параллельно соединенные высоковольтные транзисторы 2 - управляющий транзистор 7 - вторая выходная клемма 8.При изменении полярности сигнала на выводах 14 и 15 генератора 13 управляющих импульсов (полярность на фиг. I указана в скобках) управляющий транзистор 7 закрывается (для уменьшения рассасывания он может быть нена(ыщенным), отключая эмиттеры высоковольтных транзисторов 2 от выходной клеммы 8. Вследствие того, что высоковольтные транзисторы более инерционны и имеют большее Время рассасывания,чем низковольтный высокочастотный управляющий транзистор 7, они остаются в насыщенном состоянии. Ток нагрузки начинает протекать через база-коллекторные переходы высоковольтных транзисторов 2, диоды 11 цепочек 10, конденсатор 9 и выходные клеммы 4 и 8. В результате под действием тока нагрузки происходит рассасывание носителей заряда из коллекторных и базовых слоев высоковольтных транзисторов 2 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 9 прекращается и его потенциал остается неизменным до конца периода (без учета тока утечек)...

С появлением отпирающего импульса напряжения на выходных выводах 14 и 15 генератора 13 управляющих импульсов (полярность на фиг, 1 указана ; без скобок) управляющий транзистор

7 и высоковольтные транзисторы 2 Ключа 1 отпираются, в результате чего конденсатор 9 разряжается через резисторы 12 цепочек 10, база-эмитт ные переходы высоковольтных транзисров 2 и управляющий транзистор 7 и происходит форсированное включение высоковольтных транзисторов за счет энергии, накопленной в конденсаторе 9 на интервале рассасывания носителей заряда. Отказ высоковольтных транзисторовобычно происходит при их выключении, когда максимальны динамические потери, или при их запер том состоянии за счет электрическог пробоя. При этом наиболее опасен выход из строя высоковольтных транзисторов при коротком замыкании их переходов.

При отказе одного из высоковольтных транзисторов ключа 1 происходит короткое замыкание его переходов, в результате чего ток начинает протекать по цепи: выходная клемма 4 - предохранитель 3 - короткозамкнутый коллектор-базовый переход транзистора 2 - диод 1) цепочки 10 - конден- сатор 9 - выходная клемма 8. Конденсатор 9 заряжается током нагрузки, при этом напряжение на переходе коллектор-эмиттер управляющего транзистора 7 превьшает напряжение на конденсаторе 9 только на величину на- тГряжения лавинного пробоя база- эмиттерного перехода высоковольтно- ного транзистора 2 (единицы вольт).

При превьшении напряжением на конденсаторе 9 порогового значения происходит пробой стабилитрона 20 и

открытие тиристора 19. Ток через предохранитель 3 замыкается по цеПи: выходная клемма 4 - предохранитель 3 - короткозамкнутый транзистор 2 - тиристор 19 - выходная клемма 8.После перегорания предохранителя 3 работоспособность ключа 1 восстанавливается. I

Предлагаемое устройство (по сравнению с известным) обладает большей надежностью, которая обеспечивается резервированием высоковольтных тран- зистЬров. Восстановление работоспособности устройства при отказе одного из высоковольтных транзисторов обеспечивается выжиганием предохранителя включенного в его коллекторную цепь, при устранении возможности приложения высокого напряжения к низковольтному высокочастотному управляющему транзистору.

Формула изобретения

Устройство для управления мощным высоковольтным транзисторным ключом по авт. св. № 1343515, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повы- щения надежности, в него введены-тиристор, диод и рез 1стор, причем тиристор подключен согласно параллельно мощному высокочастотному управляющему транзистору, катод стабилитрона подключен к первому выводу конденсатора, один вьшод резистора - к второму выводу конденсатора, а к точке соединения анода стабилитрона и другого вывода резистора подключен зшравляющий электрод тиристора.

лт

L-btHirtJ

i/2. 2