Устройство управления транзисторным ключом Советский патент 1991 года по МПК H02M1/08 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах силовой коммутации систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники

Цель - расширение области применения полупроводникового ключа путем улучшения динамических характеристик.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена электрическая схема устройства управления транзисторным ключом

Устройство управления транзисторным ключом содержит силовой транзистор 1, в цепь силового тока которого включены соединенные согласно последовательно первичные обмотки первого 2. второго 3,

третьего 4 и четвертого 5 трансформаторов тока вторичные обмотки которых 6 9 соединены попарно встречно-последовательно и подключены к вторичным обмоткам 10, 11 первого 12 и второго 13 разделительных трансформаторов соответственно через первый 14 и второй 15 мостовые выпрямители Первичные обмотки разделительных трансформаторов 12, 13 присоединены к выходам первого 16 и второго 17 генераторов переменного напряжения Отпирающий 18 и запирающий 19 транзисторы шунтированные первым и вторым обратными диодами 20, 21, базы которых подключены к выходу блока 22 управления, а также источник 23 запирающего напряжения, диод 24, первый резистор 25, форсирующий конденО vj

Ь GJ

N5

ю

сатор 26 и последовательная цепь из чет вертого диода 27 и второго резистора 28.

Устройство работает следующим образом.

Генераторы 16 и 17 переменного напря- жения вырабатывают два переменных напряжения высокой частоты прямоугольной формы, сдвинутых по фазе друг относительно друга на четверть периода. Эти напряжения через разделительные трансформаторы 12 и 13 поступают в цепи вторичных обмоток 6-9 трансформаторов 2-5 тока. Положим, в данный момент времени силовой транзистор 1 закрыт и форсирующий конденсатор 26 заряжен до напряжения источ- ника 23 с полярностью, указанной на чертеже. При этом мостовые выпрямители 14 и 15 заперты напряжением конденсатора 26, превышающем двойное напряжение вторичной обмотки трансформаторов 12, 13.

При необходимости открыть силовой транзистор 1 блок 22 управления переключает быстродействующие транзисторы 18 и 19. запирая транзистор 19 и открывая тран- зистор 18. Конденсатор 26 разряжается по малоомной цепи через транзистор 18, форсируя открывание силового транзистора 1. Одновременно открываются мостовые выпрямители 14, 15 и в базоэмиттерной цепи транзистора 1 начинает нарастать управляющий ток, пропорциональный току в силовой коллекторной цепи транзистора 1. Базовый ток устанавливается к моменту окончания разряда конденсатора 26 и таким образом устраняется влияние индуктивно- стей рассеяния трансформаторов тока 2-5 на процесс включения силового транзистора 1.

Для запирания силового транзистора 1 блок 22 у правления переключает транзисторы 18 и 19 в обратном направлении, т.е. открывает транзистор 19 и закрывает транзистор 18. При этом через источник 23, транзистор 19,первый диод 24 и конденсатор 26 создается значительный импульс обратного тока, способствующий быстрому рассасыванию носителей заряда в базе запираемого силового транзистора 1. Энергия, запасенная в индуктивностях его базоэмит- терной цепи, переходит в конденсатор 26, заряжая последний. С другой стороны, идет заряд конденсатора от источника 23 сначала обратным током базы транзистора 1, а затем через диод 27 и резистор 28. Первый диод 24 предотвращает разряд конденсатора 26 через бэзоэмиттерный переход транзистора 1 в прямом направлении, если напряжение на конденсаторе 26 превысит напряжение источника 23. Обратные диоды

20 и 21 предназначены для снятия коммутационных перенапряжений с управляющих транзисторов 18 и 19 соответственно, Резистор 25 обеспечивает начальный заряд конденсатора 26 от источника 23 перед включением устройства в работу.

Таким образом, в предлагаемом устройстве использован токовый принцип формирования базового тока силового транзистора 1, позволяющий повысить КПД транзисторного ключа. Сердечники разделительных трансформаторов работают на симметричной петле гистерезиса, что существенно уменьшает их габариты и потери энергии. За счет фазового сдвига между напряжениями питания трансформаторов тока на четверть периода в кривой управляющего импульса исключаются какие бы то ни было провалы при отсутствии сглаживающих элементов в базоэмиттерной цепи силового транзистора, что улучшает динамические характеристики транзисторного ключа.

Формула изобретения Устройство управления транзисторным ключом, содержащее силовой транзистор, в цепь силового тока которого включены первичные обмотки первого и второго трансформаторов тока, вторичные обмотки которых, включенные последовательно- встречно, соединены через первый мостовой выпрямитель с вторичной обмоткой первого согласующего трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к выходу первого генератора переменного напряжения, отпирающий и запирающий транзисторы, эмиттеры которых объединены, а управляющие переходы подключены к выходу блока управления, первый и второй обратные диоды, первый и второй резисторы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения полупроводникового ключа, путем улучшения динамических характеристик введены третий и четвертый диоды, конденсатор, источник запирающего напряжения, вторые генератор переменного напряжения, согласующий трансформатор и мостовой выпрямитель, а также третий и четвертый трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены в цепь силового тока силового транзистора, а вторичные обмотки, соединенные встречно- последовательно, соединены через второй мостовой выпрямитель с вторичной обмоткой второго согласующего трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу второго генератора переменного напряжения, при этом источник запирающего напряжения включен через третий диод между эмиттером силового транзистора и

коллектором запирающего транзистора, шунтированного первым обратным диодом и первым резистором, эмиттер которого соединен через включенные согласно-последовательно диагонали постоянного тока Первого и второго мостового выпрямителей с базой силового транзистора, базоэмиттерный переход которого шунтирован последовательной цепью из четвертого диода и второго резистора, а эмиттер подключен к коллектору отпирающего транзистора, шунтированного вторым обратным диодом, эмиттер которого соединен через конденсатор с базой силового транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах силовой коммутации. Цель - расширение области применения путем улучшения динамических характеристик. Устр-во содержит силовой транзистор 1, в цепь силового тока которого включены первичные обмотки первого 2, второго 3, третьего 4 и четвертого 5 трансформаторов тока, вторичные обмотки которых 6 - 9 связаны через мостовые выпрямители 15, 14 с базой силового транзистора. Управление силовым транзистором 1 осуществляется от блока 22 управления через отпирающий 18 и запирающий 19 транзисторы. Причем отпирающий ток формируется с помощью трансформаторов тока 2 - 5, а запирающий с помощью источника 23 запирающего напряжения. Конденсатор 26 предназначен для форсирования процессов отпирания и запирания силового транзистора 1 и компенсации индуктивной составляющей вторичных цепей трансформаторов 2 - 5 тока. 1 ил.