Устройство для управления силовым транзисторным ключом Советский патент 1980 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное, в ключевых усйлителях мощности и т.д. Известно устройство для управлен силовым транзисторным ключом в котором Ъаза силового транзистора .подключена к выходу эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторах разного типа проводимости. Такое устройство имеет большие потури мощности в цепях управления и не обеспечивает гальваническую развязку цепей ьшравления от силового ключа. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления силовым транзисторным ключом 2, содержащее резистор и трансформатор с тремя обмотками/ одна из которых включв а 11оследовательно с силовым ключом, вторая подключена к nepiexoду эмит ёр-база силового ключа, а третья включена между источником смещения и управляющим транзистором база Которого подключена к выходу генератора управляющих импульсов. Недостатком устройства является большое потребление энергии от источника смещения при большой скважности управляквдих импульсов. Цель изобретения - уменьшение потребляемой устройством мощности при изменении скважности управляющих импульсов в широких пределах. Это достигается тем, что устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее резистор и трансформатор с тремя об- мотками,- однаИЗ которых включена последовательно с силовым ключом, вторая подключена к переход эмиттер-база силового ключа, а третья включена между источником смещения и управляющим транзистором, база которого подключена к выходу генератора управляющих импульсов, снабжено дополнительным транзисторным ключом и усилителем с индивидуальными источниками питания и двумя дополнительными транзисторами, а генератор снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу дополнительного ключа, выход которого соединён с кбллейтором управляняцёго транзистора, с входом усилителя и с коллектором

первого дополнительного транзистора, база которого соединена с выходом усилителя и с колле:кто:рс второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной и через резистор - с точкой соединения базы с эмиттером первоf б Дсэполнйтёльного транзистор.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство для .управления силов.ым транзисторным ключом 1 содержит трансформатор 2, обмотка 3 которого зйлючёна последовательно с ключом 1, обмотка 4 подключена к переходу эмиттер-база ключа 1, а обмотка 5 1ключёйайё ду источником смещения б и управляющим транзистором 7,база Которого Подключена к одному из / выходов генератора 8 управляющих импульсов. Второй выход генератора 8 подключен куправляющему входу дополнительного ключа 9 со своим источником питания 10. Выход дополнительного ключа 9 соединен с коллекторами управляющего 7 и первого Дополнительного 11 транзисторов и с ВХОДОМ усилителя 12 с индивидуальНнМ источником питания 13. Выход усилителя 12 соединен с базой перeotO дополнительного транзистора 11 и с кОНлеКтором второго дополнительного транзистора 14, эмиттер которого соединен с общей шиной и чёрез резистор 15 с точкой соединения базы Ь эмиттером первого дополнительного транзистора.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении с выхода генератора 8 управляющего импульса на базу транзистора 7 последний отпираётся, и результате чего отпирается усилитель 12 и тарнзистор 11. После запирания транзистора 7 транзистор 11 остаётся открытым в результате действия положительной обратной связи. С коллектора транзистора 11 на его базу через усилитель 12. По мере увеличения тока намагничивания, протекающего через обмотку 5, уве лйчяВаётся напряжение на резисторе 15.. Когда напряжение на этом ре,зистЪ1 е достигает rroporai отпирания транзистора 14, выходной ток усилителя 12 начинает протекать через т анзистор 14. В результате транзистор 11 запирается, после чего запираются усилитель 12 и транзистор 14, Ток намагничивания трансформа- . тора 2, .протекающий по рбмс1тке 5, замыкается через ключ 9, открыты1й Шпульсом, с дополнительного выхода генератора управляющих импульсов на источник питания 10. К обмотке 5 трансформатора 2 за время действий импульса на ктаОч 9 приложено напряжение, приблизительно равное разности напряжений источника смещения G и источника питания 10, поэтому ток намагничивания возрастает, хотя и не намного, так как эта разность выбирается малой. После прекращения импульса с дополнительного выхода генератора 8 дополнительный ключ 9 запирается, и ток намагничивания трансформатора S замыкается через обмотку 4 и участок эмиттер-база транзистора 1. В результате действия положительной обратной связи (из коллекторной цепи транзистора 1 в базовую через трансформатор 2) базовой ток, необходимый для. насыщения транзистора 1, поддерживается независимо от его коллекторного тока. Запирание транзистора 1 происходит при отпирании транзистора 7 очередны импульсом, поступающим с выхода генератора 8 управляющих импульсов. Необходимое для следующего включения транзистора 1 значение тока намагничивания трансформатора 2 восстанавливается за то время, пока открыты транзистор 11 и усилитель 12, после чего этот ток замыкается через ключ 9 на источник питания 10. Поскольку транзистор 7 отпирается лишь на короткое время, необходимое для запирания транзистора 1 и отпирания транзистора 11 и усилителя 12, а надежнее запирание транзистора 1 обеспечивается дополнительным ключом 9, то величина тока намагничивания трансформатора 2 не зависит от продолжительности включения транзистора 7, которую можно выбрать весьма малой и тем самым ограничить потребляемую от источника смещения 6 мощность независимо от скважности импульсов . :

Формула изобретения

Устройство для управления силовы транзист орнЫм ключом, содержащее резистор и трансформатор с тремя обмотками, одна из которых включена последовательно с силовым ключом, втЪрая подключена к переходу эмиттер-база силового ключа, а третья включена между источником смещения и управляющим транзистором база которого подключена к выходу reHepaToisa управляющих импульсов, от ли чающееся тем,., что, с целью уменьшения потребляемой мощности, оно снабжено дополнительным Т1 анЗисторным ключом и усилителем с индивидуальными источниками питания и двумя дополнительными транзисторами, а генератор.снабжен дополнительным- выходом, подключенным к управляющему входу доНОлнитель.ного кЛюча, выход которого соединен с коллектором управляющего транзистора, с входом усилителя и

с коллектором первого дополнительного транзистора, база которого соединена с выходом усилителя и с коллектором второго дополнительнЬго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной и через резистор - с точкой соединения базы с эмиттером первого дополнительного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Электронная техника в автома- тике. М., Сов. радио , 1975,

Вып. 7, с. 56..

2.Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. М., Связь, 1975, Вып. 15. с. 119.;;: