Устройство для управления силовым транзисторным ключом Советский патент 1990 года по МПК H02M1/08 

сп

Ј J

to

сс

Изобретение относится к преобразо- вйтельной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Цель изобретения - уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности.

Иа фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом; на .2 - временные диаграммы, поясняю- unje принцип действия устройства.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом содержит основ- HQTi транзистор 1 и вспомогательный

транзистор 2 (например, типа п-р-п), первые силовые электроды (эмиттеры) которых объединены и связаны с первы- ми выводами конденсатора 3 и источни-} ка 4 питания, управляющий вход основ- транзистора 1 подключен к выходу формирователя 5 управляющих сигналов, вфсодной трансформатор 6, вторичная обмотка 7 которого нагружена на управляющий переход силового транзистора 8, а первичная обмотка 9 выполнена с, отпайкой и связана одним крайним вы-, БОНДОМ с силовым электродом (коллект о- рбм) вспомогательного транзистора 2, а другим крайним выводом через первую обмотку 10 дросселя J насыщения1 свя- ,з,ша с вторым силовым электродом ь (коллектором) основнаго транзистора JV Вторая обмотка 12 дросселями лодклю- чЈна через первый резистор 13 к уп- р вляющему переходу вспомогательного транзистора 2 и шунтирована цепочкой иЈ последовательно соединенных первого диода 14 и второго резистора 15, а третья обмотка 16 подключена параллельно конденсатору 3 через последовательно включенные второй диод 17 и третий резистор 18. ,

На фиг.2 приняты следующие обозна- чения: 19 - управляющий сигнал па выходе формирователя 5; 20 - Форма тока коллектора основного транзистора 1; 23 - ЭДС на обмотке 12 дросселя 11I 22 - ток коллектора вспомогательного транзистора 2; 23 - форма ЭДС на обмотках выходного трансформатора 6. Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии устройства при подключенном источнике 4 питания и отсутствии управляющих сигналов на выходе формирователя 5 все транзисторы находятся в закрытом состоянии,

0

5

0 5 0

д

5

0

50

55

ЭДС на обмотках выходного трансформатора 6 и дросселя 11 равна нулю, а по обмотке 16 от источника 4 через третий резистор 18 и второй диод 17 протекает постоянный ток, намагничивающая сила которого создает в магнито- проводе дросселя 11 определенной величины магнитный поток.

С момента времени t., (фиг.2) управляющий сигнал 19 с формирователя

5подается на вход основного транзистора 1, при включении которого замыкается цепь для тока от источника 4 по обмотке 10 дросселя 11 и по части W1 первичной обмотки 9 трансформатора 6. При условии, что индуктивность обмотки ГО дросселя 11 на порядок меньше индуктивности намагничивания первичной обмотки 9 трансформатора 6, можно допустить, что все напряжение источника 4 прикладывается к части

W первичной обмотки 9. В обмотку 7 трансформируется ЭДС 23, которая при- кладывается к базо-эмиттерному переходу силового транзистора 8 в прямом направлении и нагружает трансформатор

6базовым током. Ток 20 коллектора основного транзистора 1, равный по величине пересчитанному в первичную обмотку току базы силового транзистора 8, с момента времени t1 замыкается по обмотке 10 дросселя И и создает в магнитопроводе размагничивающий поток. Под действием разностного магнитного потока, создаваемого токами, протекающими в обмотках J2 и J6, в обмотке 12 наводится ЭДС 2J, которая прикладывается к базо-эмиттерному переходу вспомогательного транзистора 2 в обратном направлении и к второму резистору 15 через смещенный в прямом направлении первый диод J4. Параметры дросселя 11 и величина со противления резистора J5 выбираются из условия, чтобы к моменту времени ti разностный магнитный поток в магнитопроводе дросселя достиг уровня насыщения и ЭДС на его обмотках снизилась до нуля. В момент времени t3 снимается управляющий сигнал 19 с входа основного транзистора и начинается этап его выключения, определяемый временем (t3 - t4) рассасывания неосновных носителей и временем (t4 - t6) Формирования среза импульса тока коллектора.

На интервале времени t4 - te ток 20 коллектора основного транзистора,

протекающий по обмотке 10 дросселя И, уменьшается, и в результате чего уменьшается намагничивающая сила этой обмотки. При определенных параметрах дросселя 11 в момент времени ts его магнитопровод выходит из режима насыщения, и изменяющийся магнитный поток наводит в обмотке 12 ЭДС 21 другой полярности, которая через первый резистор 13 прикладывается к входу вспомогательного транзистора 2 в пря- мом направлении и включает его. При условии, что время включения и длительность среза импульса тока коллектора однотипных транзисторов одного порядка, то интервал времени tf - tg, в течение которого транзисторы 1 и 2 одновременно .находятся в открытом состоянии, соответствуют их активному режиму, и коммутационный ток ограни - чивается относительно большим сопротивлением транзисторов. Одновременно с момента времени ts к части V2первичной обмотки 9 прикладывается напряжение источника 4, ив обмотке 7 трансформируется ЭДС 23 другой полярности, которая прикладывается к базо- эмиттерному переходу силового транзистора 8 в обратном направлении и создает запирающий ток базы.

К моменту времени t7 магнитный поток в дросселе 11, определяемый намагничивающей силой обмотки 16, достигает установившегося значения, и ЭДС на обмотке 12 уменьшается до нуля. С этого момента времени наступает этап естественного выключения вспомогательного транзистора 2, который заканчивается в момент времени t. С момента времени t(0 процессы в устройстве повторяются.

На любой из обмоток дросселя J J вольт-секундные площади импульсов ЭДС разной полярности должны быть равны и определяются суммарным потокоспеп- лением обмоток. Амплитуду и длительность этих импульсов можно независимо изменять подбором величины сопротивления резисторов 13 и 15 и тем самым изменять длительность управляющего импульса включения вспомогательного транзистора 2 и, следовательно, длительность запирающего импульса ЭДС на входе силового транзистора 8, что особенно важно при условии применения устройства в преобразователях с щи- ротно-импульснои модуляцией при боль- шой кратности регулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым

транзисторным ключом, содержащее первый диод, основной и вспомогательный транзисторы, первые силовые электроды которых объединены и связаны с первыми выводами конденсатора и источника питания, управляющий вход основного транзистора подключен к выходу формирователя управляющих сигналов, выходной трансформатор, вторичная обмотка которого предназначена

для подключения к управляющему переходу силового транзисторного ключа, а первичная обмотка выполнена с отпайкой и связана одним крайним выводом с вторым силовым электродом вспомогательного транзистора, а отпайка подключена к вторым выводам конденсатора и источника питания, отличающееся тем, что, с целью уменьшения коммутационных потерь и повышения надежности, введены второй диод, три резистора и трех обмо- точный дроссель насыщения, первая обмотка которого включена между другим крайним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и вторым силовым электродом основного транзистора, вторая обмотка, включенная встречно первой, подключена через первый резистор к управляющему переходу вспомогательного транзистора и шунтирована цепочкой из последовательно соединенных первого диода и второго резистора, а третья обмотка, включенная согласно с второй, последовательно с

вторым диодом и третьим резистором, подключена параллельно конденсатору.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение коммутационных потерь и повышение надежности. С помощью введенного с указанной целью дросселя 11 обеспечивается сдвиг переднего фронта управляющего сигнала на входе вспомогательного транзистора 2 относительно заднего фронта управляющего сигнала на выходе формирователя 5 на время выключения основного транзистора 1. За счет того, что транзистор 2 кратковременно находится в открытом состоянии, повышается экономичность устройства. 2 ил.

Фиг. г