Устройство для управления полупроводниковыми приборами статического преобразователя Советский патент 1978 года по МПК H02P13/16 

Р1зобретение относится к устройствам для управления статическими преобразователями и может быть использовано для получения требуемых значений выходных параметров в статических преобразователях.

Известны устройства для управления статическими преобразователями, работа которых основана на разряде предварительно заряженной емкости и сопровождающем этот разряд формировании импульса с высокой крутизной переднего фронта {1, 2.

Недостатком этих устройств является необходимость в дополнительной схеме формирования импульсов, служащей для обеспечения работы основной схемы формирования импульсов синхронно с силовой цепью статического преобразователя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, имеющее в качестве фазосдвигающего элемента мост в виде вторичной обмотки трансформатора со средней точкой, конденсатора, переменного резистора и ключевого элемента в виде конденсатора и транзистора для обеспечения высокой точности следования импульсов, переход эмиттер-база которого через диод включен в диагональ фазосдвигающего моста. Это устройство для нолучения двух сдвинутых на 180 эл. град, унравляющих импульсов снабжено дополнительным ключевым элементом,

эмиттер транзистора которого соединен с эмиттером транзистора основного ключевого элемента 3. Для увеличения крутизны переднего фронта

сформированного импульса в указанном устройстве необходимо увеличить базовый ток, что достигается уменьшением сопротивления в цепи базы и приводит к увеличению потребляемой мощности. Увеличение базового тока в

момент формирования переднего фронта импульса возможно также включением в цепь базы дополнительной емкости, шунтирл емой соиротивлеипем, что приводит к увеличению количества элементов схемы. Недостатком

этого устройства является сравнительно большая потребляемая мощность, что приводит к увеличению потерь в элементах плеч фазосдвигающего моста, возрастанию габаритов трансформатора фазосдвигающего моста и

уменьшению диапазона регулирования тиристорами.

Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности. Поставленная цель достигается тем, что накопительный конденсатор включен в базовую цепь каждого транзистора, точка соединения базы одного транзистора с эмиттером другого подключепа к положительным обкладкам накопительных конденсаторов, отрицательные обкладки конденсаторов через резисторы соединены с коллекторами транзисторов, причем иараллельно каждому накопительному конденсатору включены два упомянутых последовательно соединенных разделительных диода, катод одно1о из них подключен к положительной обкладке накоиительного конденсатора, а анод другого к его отрицательной обкладке.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства для управления полупроводниковыми приборами; на фиг. 2 - диаграммы, иоясняюш,ие его работу.

Устройство для управления полупроводниковыми приборами содержит фазосдвигаюш,ий мост, который состоит из трансформатора 1 с выведенной средней точкой, переменного сопротивления и конденсатора 3.

В диагональ моста включено устройство формирования импульсов, представляющее собой две ключевые схемы, состоящие из двух транзисторов 4, 5, змиттер-базовые переходы которых через накопительные конденсаторы 6, 7 и разделительные диоды 8, 9 и 10, И включены в диагональ фазосдвигающего моста, точки соединения базы одного транзистора с эмиттером другого подключены к положительным обкладкам наконительных конденсаторов, а отрицательные обкладки последних через сопротивления нагрузки 12, 13 подключены к коллекторам транзисторов.

Устройство работает следующим образом.

В полупериод, когда «плюс напряжения приложен к средней точке трансформатора 1, а «минус к общей точке соедипепия элементов плеч моста, происходит заряд конденсатора 6 (см. фиг. 2, а, б, в) по цепи: средняя точка трансформатора 1, диод 8, эмиттер-базовый переход транзистора 4, конденсатор б, диод 9, общая точка элементов, включенных в плечи моста.

Напряжение на конденсаторе 6 возрастает по синусоидальному закону до а.мплитудпого значепия питающего напряжения (см. фиг. 2, в). Вентили 8, 9 не дают возможности разряжаться накопительному конденсатору 3 при последующем уменьщении питающего напряження в промежуток времени от 90 до 180 эл. град. Некоторое уменьщение напряжения на нем связано с наличием утечки тока через эмиттер-коллекторный переход транзистора 5.

В момент времени, равный 180 эл. град., когда на средней точке трансформатора 1 нриложенное папряжеиие меняет знак с «плюса на «минус, а в общей точке элементов фазосдвигающего моста - с «минуса на «плюс, появляется ток заряда конденсатора 2 (см. фиг. 2, д), который протекает но цепи: общая точка элементов, включенных в плечи моста, диод И эмиттер-базовый переход транзистора 5, конденсатор 7, диод 10, средняя точка трансформатора 1. Транзистор 5 открывается и конденсатор 6 разряжается по цепи; ноло;кительиая обкладка копдепсатора 6, эмиттерколлекториый иереход транзистора 5, сопротивление нагрузки 13, отрицательная обкладка конденсатора 6. В связи с тем, что базовый ток транзистора 5, являющийся одновременно и зарядным током конденсатора 7, в начальный момент времени имеет максимальную величину (см. фиг. 2,д), на сопротивлеНИИ нагрузки 13 формируется импульс с крутым передним фроитом.

Возникновение импульсов всегда связано с моментом перехода синусоиды напряжения на диагонали моста через нуль из положительного значения в отрицательное, что обеспечивает высокую точность следования импульсов.

Схема позволяет получить за период два имнульса, сдвинутых друг относительно друга

на 180 эл. град., так как когда «плюс приложен к средней точке трансформатора фазосдвигающего моста, а «минус к общей точке элементов фазосдвигающего моста, конденсатор 6 заряжается, а конденсатор 7 разряжается, что вызывает появление на сопротивлении нагрузки 12 импульса с крутым передним фронтом, а в нолупериод, когда «минус приложен к средней точке трансформатора фазосдвигающего моста, «илюс к общей точке

элементов фазосдвигающего моста, конденсатор 7 заряжается, а конденсатор 6 разряжается, вызывая при этом появление на сонротивлении нагрузки 13 импульса с крутым передним фронтом {СМ. фиг. 2).

Сдвигая напряжение диагонали моста относительно напряжения сети, получаем сдвиг управляющих импульсов.

Данная схема по сравнению с известной позволяет получить имиульсы с более крутым

передним фронтом и содержит вдвое меньщее количество элементов. При заданной мощности управляющих имнульсов вдвое уменьшается потребляемая мощность по диагонали фазосдвигающего моста, что приводит к существенному уменьщению потерь в элементах фазосдвигающего моста и соответственно к уменьшению его габаритов.

Формула изобретения

Устройство для управления полупроводниковыми приборами статического преобразователя, содержащее фазосдвигающий мост, два резистора и две ключевые схемы, состоящие

из накопительного конденсатора и транзистора каждая, включенные через разделительные диоды в диагональ фазосдвигающего моста, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощиости, накопительный конденсатор включен в базовую цепь каждого транзистора, точки соединения базы одного транзистора с эмиттером другого подключены к иоложительным обкладкам накопительных конденсаторов, отрицательные обкладки конденсаторов через резисторы соединены с коллекторами траизисторов, причем параллельно каждому накопительному конденсатору включены два уномянутых последовательно соединенных разделительных диода,

катод одного из них подключен к положительной обкладке накопительного конденсатора, а анод другого к его отрицательной обкладке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 288120, 5 кл. Н 02Р 13/16, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 335776, кл. Н 02Р 13/16, 1968. 3.Авторское свидетельство СССР № 237984, кл. И 02М 1/04, 1967.

a)

urt

6

5)

U6

г)

(ft

UT

e)

)

Фиг. 2