Устройство для управления силовыми биполярными транзисторами резонансного преобразователя Советский патент 1992 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в двухтактныхрезонансных источниках электропитания.

В резонансных преобразователях, работающих с частотой коммутации выше частоты резонансного контура к процессу выключения силового транзистора предъявляются повышенные требования Уменьшение времени выключения транзистора позволяет значительно повысить КПД схемы, а также использовать грапзисюры при работе на более высоких частотах, что в свою очередь снижает массу и габариты реактивных элементов. Для уменьшения времени выключения транзистора используют его форсированное запирание. Обычно применяемые схемы управления,обеспечивающие форсированное запирание, отличаются повышенной сложностью, что снижает надежность, ухудшает массогабаритные показатели и увеличивает стоимость всего преобразователя.

Известна схема управления силовым биполярным транзистором, содержащая два управляющих транзистора, два диода, конденсатор, резистор, токовый трансформатор с первичной, базовой, пусковой и сбрасывающей обмотками. Недостатками этого устройства являются сложность, обусловленная применением дополнительных элементов в базовой цепи, повышенные потери в цепи управления, размеры и масса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является схема управления сиповыми биполярными транзисторами, которая может быть использована в двухт актом резонансном преобразователе. Схема управления содержит: две логические схемы к входу которых подключены генератор, узел включения и узел выключения, два конденсатора, два коммутирующих транзистора, трансформаторный узел, содержащий два токовых трансформатора, первичные обмотки которых предназначены для подключения в коллекторную, а вторичные через коммутирующие транзисторы в базовые цепи соответствующих силовых транзисторов и два пусковых трансформатора, имеющих по две вторичных обмотки, одна из которых подключена к управляющим выводам коммутирующего транзистора, а другая предназначена для подключения через конденсатор к управляющим выводам силового транзистора, первичные обмотки этих трансформаторов подключены к выходам логических схем.

Недостатками такой схемы являются наличие двух коммутирующих транзисторов, через которые протекает полный ток

базы силовых транзисторов, что приводит, к увеличению потерь на управление;

- наличие конденсатора в базовой цепи каждого силового транзистора и использование четырех трансформаторов для двухтактного варианта, что приводит к снижению надежности и технологичности, ухудшению массогабаритных показателей, а также значительному повышению стоимо-сти,

Цель данного изобретения - упрощение схемы и повышение КПД при одновременном увеличении надежности, технологично- сти, снижении стоимости, массы и габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что схема управления силовыми биполярными

транзисторами, содержащая генератор, трансформаторный узел, первичные и вторичные обмотки которого предназначены для включения, соответственно, в коллекторную и базовую цепи соответствующих

силовых транзисторов, два транзистора, снабжена четырьмя ждущими мультивибраторами, тремя транзисторами, двумя развя- зывающими диодами, усилительной сборкой ИЛИ и четырьмя усилительными

элементами, а трансформаторный узел выполнен в виде токового трансформатора, снабженного сбрасывающей и пусковой обмотками, причем к крайним выводам сбрасывающей обмотки трансформатора через

развязывающие диоды подключен выход третьего транзистора, управляющий вход которого через усилительную сборку ИЛИ соединен с выходами первого и второго ждущих мультивибраторов, к крайним выводам пусковой обмотки трансформатора подключены выходы четвертого и пятого транзисторов, управляющие входы которых соединены через первый и второй усилительные элементы с выходами третьего и

четвертого ждущих мультивибраторов, при этом первый и второй транзисторы предназначены для подключения параллельно управляющим входам соответствующих силовых транзисторов, управляющие входы

первого и второго транзисторов через третий и четвертый усилительные элементы подключены к выходам первого и второго ждущих мультивибраторов, подключенным к инвертирующим входам, соответственно,

третьего и четвертого ждущих мультивибраторов, при этом прямой вход первого ждущего мультивибратора объединен с инвертирующим входом второго ждущего мультивибратора и подключен к выходу генератора.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема устройства.

Устройство управления силовыми биполярными транзисторами 1 и 2 содержит генератор 3, ждущие мультивибраторы (ЖМ)4 и 5, своими входами соединенные с выходом генератора 3, ждущие мультивибраторы 6 и 7 своими входами подключенные к выходам ЖМ 4 и 5 соответственно, транзистор 8, управляемый через усилительную сборку ИЛИ 9 от ЖМ 4 и 5, транзистор 10, управляемый через усилительный элемент 11 от ЭМ 6, транзистор 12, управляемый через усилительный элемент 13 от ЖМ 7, два дополнительных транзистора 14 и 15, подключенных параллельно управляющим выводам силовых транзисторов 1, 2 и управляемые от ЖМ 4 и 5 соответственно через усилительные элементы 16 и 17, трансформаторный узел 18, у которого базовые обмотки 19 и 20 подключаются к управляющим выводам силовых транзисторов 1 и 2, первичные обмотки 21 и 22 включаются в их коллекторные цепи, пусковая обмотка 23 своим средним выводом через токоограни- чительный резистор 24 подключена к полюсу вспомогательного источника питания, а крайними к коллекторам транзисторов 10 и 12, сбрасывающая обмотка 25 средним выводом подключена к общему проводу, а крайними через развязывающие диоды 26 и 27 к коллектору транзистора 8. Эмиттеры транзисторов 8, 10, 12 подключены к общему проводу.

Устройство управления работает следующим образом.

Генератор 3 формирует последовательность импульсов, фронтом которых запускается ЖМ 4, а спадом ЖМ 5. Запуск ЖМ б и 7 осуществляется спадом выходных импульсов ЖМ 4 и 5 соответственно. Для включения транзистора 1 (2) в его базовую цепь подается пусковой импульс, что обеспечивается включением транзистора 10 (12) от ЖМ 6 (7) через усилительный элемент 11 (13), Импульс тока, протекающий через этот транзистор с помощью трансформаторного узла 18, передается в базовую цепь транзистора 1 (2). Длительность пускового импульса определяется исходя из времени включения силового транзистора. С началом протекания тока через транзистор 1 (2) начинает работать положительная обратная связь обмоток 21 (22) и 19 (20), что поддерживает этот транзистор в открытом состоянии после окончания пускового импульса. ля Выключения транзистора 1 (2) сигналом от ЖМ 4 (5) через усилительный элемент 16

(17) включается транзистор 14 (15). а через усилительную сборку ИЛИ 9 включается транзистор 8. Включение транзистора 8 позволяет прерывать действие положительной обратной связи обмоток 21 (22) и 19(20). Включение транзистора 14 (15) быстро рассасывает заряд, накопленный в транзисторе 1 (2) и это способствует его быстрому выключению. Необходимо отметить, что

транзистор 8 включается при запирании каждого силового транзистора, а транзисторы 14 и 15 только при запирании того силового транзистора, к базовой цепи которого они подключены.

Формула изобретения Устройство для управления силовыми биполярными транзисторами резонансного преобразователя, содержащее генератор,

трансформаторный узел, первичные и вторичные обмотки которого предназначены для включения, соответственно, в коллекторную и базовую цепи соответствующих силовых транзисторов, два транзистора, о тличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, введены четыре ждущих мультивибратора, три транзистора, два развязывающих диода, элемент ИЛИ и четыре усилительных элемента, а трансформаторный узел выполнен в виде токового трансформатора, снабженного сбрасывающей и пусковой обмотками, причем к крайним выводам сбрасывающей обмотки трансформатора через развязывающие диоды подключен выход первого транзистора, управляющий вход которого через элемент ИЛИ соединен с выходами первого и второго ждущих мультивибраторов, к крайним выводам пусковой обмотки трансформатора

подключены выходы второго и третьего транзисторов, управляющие входы которых соединены через первый и второй усилительные элементы с выходами третьего и четвертого ждущих мультивибраторов, при

этом четвертый и пятый транзисторы предназначены для подключения параллельно управляющим входам соответствующих силовых транзисторов, управляющие входы четвертого и пятого транзисторов через третий и четвертый усилительные элементы подключены к выходам первого и второго ждущих мультивибраторов, подключенным к инвертирующим входам соответственно, третьего и четвертого ждущих мул тивибраторов, при это.м прямой вход первого ждущего мультивибратора объединен с инвертирующим входом второго ждущего мультивибратора и подключен к выходу генератора.

Сущность изобретения: устройство содержит силовые транзисторы 1, 2, генератор 3, ждущие мультивибраторы 4, 5, 6, 7, транзисторы 8, 10. 12, элемент ИЛИ 9, усилительные элементы 11,13,16,17, дополнительные транзисторы 14, 15 и трансформаторный узел 18, выполненный, в виде токового трансформатора, имеющего базовые обмотки 19, 20,первичные обмотки 21,22. пусковую обмотку 23, сбрасывающую обмотку 25. Для включения транзистора 1 (2) в его базовую цепь подается пусковой импульс, что обеспечивается включением транзистора 10 (12) от ждущего мультивибратора 6 (7) через усилительный элемент 11