Способ управления силовым транзистором Советский патент 1992 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к способам импульсного управления силовыми транзисторами и может быть использовано при импульсном преобразователе энергии.

Известен способ управления силовым транзистором, при котором с целью повышения надежности задерживают-нарастающий фронт коллекторного напряжения с помощью заряда конденсатора, а при включении силового транзистора накопленную энергию конденсатора рассеивают на резисторе.

Недостатком способа являются значительные потери, особенно в высоковольтных цепях. Кроме того, при разряде конденсатора дополнительно нагружается силовой транзистор в неблагоприятный момент времени с точки зрения увеличения динамических потерь.

Известен также способ, в котором при включении силового транзистора дополнительно задерживают нарастание коллекторного тока при разряде конденсатора на дополнительную обмотку трансформатора

Недостатком способа являются увеличение потери, поскольку энергия конденсатора рассеивается на резисторе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ управления силовым транзистором, при запирании которого задерживают нарастающий фронт коллекторного напряжения путем заряда конденсатора.

Недостатком способа является то, что силовой транзистор дополнительно нагружается в открытом состоянии, что снижает его надежность, в том числе из-за дополнительных потерь. В этом случае энергию конденсатора рассеивают не в резисторе

(ртсутствует), а в самом транзисторе, учитывая, что дроссель при протекании тока нагрузки насыщается и оказывает меньшее сопротивление разряду конденсатора.

Цель изобретения - повышение надеж- ности управления силовым транзистором.

Цель достигается тем, что согласно способу управления силовым транзисто- ром; при запирании которого задерживают нарастающий фронт коллекторного напря- жения путем заряда конденсатора, в момент отпирания силового транзистора дополнительно формируют импульс напряжения, в течение которого замыкают вне силового транзистора цепь разряда конден- сатора на обмотку дросселя, после чего накопленную о магнитном поле обмот и энергию передают в нагрузку,

Предлагаемое изобретение позволяет исключить дополнительное увеличение тока через силовой транзистор от разряда конденсатора и, таким образом, повысить надежность способа, С другой стороны, из цепи обмотки дросселя исключено протекание тока нагрузки, что предотвращает насы- щение дросселя и снижение индуктивного сопротивления, благодаря чему ток разряда конденсатора не увеличивается по этой причине (нарастает с меньшей линейной скоростью), что также увеличивает надеж- ность способа из-за сокращения потерь.

На чертеже представлена схема, поясняющая предложенный способ управления силовым транзистором.

Способ характеризуется следующими операциями.

При запирании силового транзистора задерживают нарастающий фронт коллекторного напряжения путем заряда конденсатора для снижения динамических потерь путем снижения коллекторного тока до нуля при отсутствии Напряжения.

В момент отпирания силового транзистора формируют импульс напряжения длительностью примерно 20 мкс.

В течение длительности этого импульса замыкают цепь разряда конденсатора (,3 мкФ) через обмотку силового дросселя, но вне силового транзистора, и тем са- мым передают энергию из конденсатора в магнитное поле обмотки дросселя,

По окончанию действия импульса в результате размыкания упомянутой цепи, увеличивают ЭДС самоиндукции обмбтки дросселя сверх напряжения на нагрузке и тем самым энергию, накопленную в магнитном поле обмотки, передают в нагрузку.

Длительность формируемого импульса ограничивают моментом времени, когда

ЭДС ( L-T-) обмотки дросселя при линейной скорости нарастания тока через нее при разряде конденсатора и при размыкании этой цепи превышает напряжение на нагрузке.

Устройство, реализующее способ, выполнено в виде силового транзистора 1, относительно маломощного вспомогательного транзистора 2, формирователя 3 импульсов, диодов 4 5, конденсатора б, обмотки дросселя 7ч. Нагрузка 8 зашунтирована обратным быстродействующим диодом 9 Последнее означает, что при отпирании силового транзистора обратный ток через диод 9 на время его восстановления запирающих свойств либо отсутствует либо незначителен, поэтому дроссель в цепи коллектора силового транзистора не нужен и отсутствует.

Нарастающий фронт коллекторного напряжения транзистора 1 при его запирании задерживают с помощью конденсатора 6, который заряжают через диод 4 В начале следующего периода в момент отпирания транзистора 1 формируют импульс напряжения с помощью формирователя 3 с последующим усилением импульса по мощности. При этом на базу транзистора 2 должно быть подано отрицательное смещение через резистор или его эмиттерный переход должен быть зашунтирован резистором Этим импульсом отпирают транзистор 2 на время достижения током разряда конденсатора 6 через обмотку дросселя 7 такой величины при линейной скорости нарастания, что после окончания действия импульса и запирания транзистора 2, ЭДС обмотки дросселя превышала напряжение на нагрузке 8, В результате этого, диод 5 отпирается, а энергию магнитного поля обмотки дросселя, накопленную перед этим при разряде конденсатора б, передают в нагрузку по цепи элементов. 7, 5, 8, 4, 7.

Надежность способа повышается за счеттого, что энергию конденсатора, накопленную при задержке нарастающего коллекторного напряжения, передают в нагрузку, не нагружая силовой транзистор Одновременно исключают протекание тока нагрузки через обмотку дросселя, тем самым при его незначительных габаритах не уменьшается его индуктивное сопротивление, которым ограничивают ток разряда конденсатора через вспомогательный относительно маломощный транзистор 2 Поэтому управление силовым транзистором осуществляют с меньшими потерями что увеличивает его надежность при отсутствии рассеивающих энергию элементов

Формула изобретения С пособ управления силовым транзистором, при запирании которого задерживают нарастающий фронт коллекторного напряжения путем заряда конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в момент отпирания силового

транзистора дс полнитольно формируют импульс напряжения, в течение которого замыкают вне силового транзистора цепь разряда конденсатора на обмотку дросселя, после чего накопленную в магнитном поле обмотки дросселя энергию передают в нагрузку.

Изобретение относится к способам импульсного управления силовыми транзисторами и может быть использовано при импульсном преобразовании энергии Сущность изобретения при запирании силового транзистора задерживают нарастающий фронт коллекторного напряжения путем заряда конденсатора в момент отпирания силового транзистора формируют импульс напряжения, в течение которого замыкают вне силового транзистора цепь разряда конденсатора на обмотку дросселя, после чего накопленную в магнитном поле обмотки энергию передают в нагрузку. 1 ил