Устройство для защиты переключающего транзистора Советский патент 1992 года по МПК H02H7/10 

Изобретение относится к преобразовательной технике и используется для защиты транзисторных ключей.

Известно устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержа- щее управляющий трансформатор, базовый резистор, силовой транзистор, запирающий конденсатор, вспомогательный транзистор, разделительный диод, резистор.

Недостатком этого устройства является то, что оно не защищает силовой транзистор при перегрузках по току и мощности.

Известно устройство для защиты переключающего транзистора, содержащее переключающий транзистор, нагрузку в цепи коллектора переключающего TpansncTOpa первый и второй режимозадающие резисторы в цепи переключающего транзистора, диодную цепочку, три диода, конденсатор, тиристор, делитель в цепи управляющего электрода тиристора, токоограничивающий резистор, пороговый элемент и датчик тока.

Недостатком этого устройства является то, что оно уменьшает мощность рассеивания на переключающем транзисторе путем уменьшения времени переходных процессов запирания только в режиме перегрузок по току и не уменьшает динамические потери в номинальном режиме. Данное устройство работоспособно только при разнополярном управляющем напряжении, причем первым должен быть обязательно отрицательный импульс.

Наиболее близким по технической сущ- ности к предлагаемому устройству является устройство для защиты переключающего транзистора, содержащее переключающий транзистор с датчиком тока, включенным между эмиттером переключающего транзи- стора и общей шиной, ВС-цепочку,свобод- ный вывод конденсатора которой подключен к общей шине, а свободный вывод второго резистора подключен к коллектору переключающего транзистора и через нагрузку к +ЕП, вспомогательный транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе переключающего транзистора и одному выводу третьего резистора, а база через резистор соединена с датчиком тока и через дополнительный резистор с коллектором своего транзистора, а через диод диодного ключа со средней точкой RC-цепочки, которая через второй диод диодного ключа подключена к точке соеди- нения другого вывода третьего резистора с одним выводом источника управляющего сигнала, другой вывод которого подключен к общей шине.

Недостатком данного устройства является отсутствие мер, уменьшающих динамические потери при выключении переключающего транзистора при отсутствии перегрузок по току, что ведет к снижению надежности работы переключающих транзисторов в схемах источников вторичного электропитания преобразовательной техники.

Цель изобретения - повышение надежности в работе переключающих транзисторов путем защиты от перегрузок по току и уменьшения динамических потерь в номинальном режиме при закрывании переключающего транзистора.

Поставленная цель достигается введением в устройство, содержащее переключающий транзистор с датчиком тока, включенным между эмиттером переключающего транзистора и общей шиной, RC-це- почку, свободный вывод конденсатора которой подключен к общей шине, а свободный вывод второго резистора подключен к коллектору переключающего транзистора и через нагрузку к +ЕП, вспомогательный транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе переключающего транзистора и одному выводу третьего резистора, база через резистор соединена с датчиком тока и через дополнительный резистор с коллектором своего транзистора, а через диод диодного ключа - со средней точкой RC-цепочки, которая через второй диод диодного люча подключена к точке соединения другого вывода третьего резистора с одним выводом источника управляющего сигнала, другой вывод которого подключен к общей шине, дополнительного диода, резистора и транзистора.

На чертеже представлено устройство для защиты переключающего транзистора.

Устройство для защиты переключающего транзистора содержит датчик 1 тока, включенный между эмиттером переключающего транзистора 2 и общей шиной, RC-це- почку 3, свободный вывод конденсатора 4 которой подключен к общей шине, а свободный вывод резистора 5 подключен к коллектору переключающего транзистора 1 и через нагрузку 6 к +Еп, вспомогательный транзистор 7, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе переключающего транзистора 1, база через первый резистор 8 подключена к колектору своего транзистора, а через второй резистор 9 - к эмиттеру переключающего транзистора 2 и через первый диод 10 подключена к средней точке RC-цепочки З, которая через второй диод 11 подключена к точке соединения одного вывода третьего резистора 12 с одним выводом источника управляющего сигнала, другой вывод которого подключен к общей

шине. Эмиттер дополнительного транзистора 13 подключен к коллектору вспомогательного транзистора 7 и к катоду дополнительного диода 14, коллектор - к общей шине и к одному выводу дополни- тельного резистора 15, а база - к другому выводу дополнительного резистора 15,к аноду дополнительного диода 14 и к другому выводу третьего резистора 12.

Устройство для защиты переключающе- го транзистора работает следующим образом.

При поступлении положительного управляющего сигнала через третий резистор 12 со схемы управления на базу переключа- ющего транзистора 2 последний, а в результате наличия RC-цепочки З обеспечивается задержка открывания вспомогательного транзистора 7, Когда ток нагрузки достигает предельного значения, вспомогательный транзистор 7 открывается падением напряжения на датчике 1 тока и шунтирует ток базы переключающего транзистора 2. Повышающееся напряжение на коллекторе переключающего транзистора 2 через рези- стор 5 RC-цепочки З через первый диод 10 еще более открывает вспомогательный транзистор 7, способствуя регенеративному процессу его открывания и форсированному рассасыванию базового заряда переключаю- щего транзистора 2 при токовой перегрузке. При окончании управляющего сигнала в номинальном режиме в точке +Uynp появляется нулевой потенциал. Напряжение в средней точке RC-цепочки З не превышает падения напряжения на прямосмещенном р-n переходе второго диода 11, поэтому вспомогательный транзистор 7 закрыт, а переключающий транзистор 2 остается открытым на время рассасывания накопленного заряда на его базе. В этот момент происходит закрывание дополнительного диода 14 и накопленный заряд из базовой области переключающего транзистора 2 начинает протекать через ба- за-эмиттерный переход дополнительного транзистора 13, дополнительный резистор 15, что вызывает открытие дополнительного транзистора 13, в результате чего ускоряется процесс закрывания переключающего транзистора 2, что приводит к снижению

потерь и повышению надежности переключающего транзистора 2.

Изобретение позволяет уменьшить время выключения переключающего транзистора, что уменьшает динамические потери при его закрывании путем форсированного рассасывания заряда базы, в результате чего повышается надежность и расширяются функциональные возможности путем защиты переключающего транзистора от перегрузок по току и уменьшения динамических потерь при его закрывании, а также путем расширения диапазона частот коммутации вследствие уменьшения времени выключения при использовании устройства в источниках вторичного электропитания.

Формула изобретения

Устройство для защиты переключающего транзистора, содержащее датчик тока, включенный между эмиттером переключающего транзистора и общей шиной, RC-це- почку, свободный вывод конденсатора которой подключен к общей шине, а свободный вывод резистора подключен к коллектору переключающего транзистора и через нагрузку к положительной шине, вспомогательный транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе переключающего транзистора, а база через первый резистор подключена к коллектору своего транзистора, а через второй резистор - к эмиттеру переключающего транзистора и через первый диод подключена к средней точке RC-цепочки, которая через второй диод подключена к точке соединения одного вывода третьего резистора с одним выводом источника управляющего сигнала, другой вывод которого подключен к общей шине, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительными диодами, резистором и транзистором, эмиттер которого подключен к коллектору вспомогательного транзистора и к катоду дополнительного диода, коллектор1- к общей шине и к одному выводу дополнительного резистора, а база - к другому выводу дополнительного резистора, к аноду дополнительного диода и к другому выводу третьего резистора.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности работы переключающих транзисторов путем защиты от перегрузок по току и уменьшения динамических потерь в номинальном режиме при закрывании переключающего транзистора. При достижении током нагрузки предельного значения открывается вспомогательный транзистор 8 и шунтирует ток базы переключающего транзистора 2. Повышающееся напряжение на коллекторе переключающего транзистора 2 способствует регенеративному процессу открывания транзистора 8 и формированному рассасыванию базового заряда переключающего транзистора 2. 1 ил.