Устройство для управления силовым транзистором Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРОМ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления транзисторными ключами автономных инверторов и регуляторов постоянного напряжения.

Известны устройства для управления транзисторами, содержащие четыре транзистора, диод, резистор и конденсатор 1.

Недостатком известных устройств является невысокая надежность, обусловленная заданием режима работы транзистора постоянным током, приводящее к излишним потерям энергии и снижению КПД.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления силовым транзистором, содержащее первый и второй транзисторные ключи, эмиттеры которых через первый и второй резисторы подсоединены к соответствующим клеммам для подключения источника тока, коллекторы их подсоединены к базам третьего и четвертого транзисторных ключей и к одним клеммам для подключения генераторов запуска, а через третий резистор коллекторы первого и второго ключей подсоединены к клемме для подключения базы силового транзистора, к другим клеммам

для подключения генераторов запуска и к эмиттерам третьего и четвертого ключей, подсоединенных своими коллекторами соответственно через четвертый и пятый резисторы к клеммам для подключения источника тока, эмиттеры третьего и четвертого ключей соединены с катодом первого диода, анод которого подсоединен к клеммам для подключения общей шины источника тока и эмиттера силового тран,д зистора, база пятого транзисторного ключа подсоединена через шестой резистор к клемме для подключения источника тока и аноду второго диода, катод которого соединен с клеммой для подключения коллектора силового транзистора, и седьмой резистор 2.

15 Недостатком известного устройства является невысокий КПД, обусловленный зависимостью коэффициента насыщения от величины динамического сопротивления коллектор-эмиттерного перехода дополни2Q тельного транзисторного ключа и от величины тока управления силовым транзистором.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено шестым транзисторным к тючом, коллектор которого соединен с коллектором пятого ключа, подсоединенного своим эмиттером к клемме для подключения базы силового транзистора, эмиттер шестого ключа соединен с клеммой для подключения плюсового вывода источника тока, а база его через седьмой резистор подключена к базе первого ключа.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства для управления силовым транзистором.

Устройство содержит клеммы для подключения источника тока 1, клеммы для подключения базы, эмиттера и коллектора силового транзистора 2, первый диод 3, соединенный катодом к базе и анодом к эмиттеру силового транзистора 2, первый и второй транзисторные ключи 4 и 5, резисторы 6 и 7, третий и четвертый транзисторные ключи 8 и 9, дополнительные резисторы 10 и 11. База силового транзистора 2 соединена через резистор 12 и непосредственно к клеммам для подключения параллельно соединенных генераторов запуска 13 и 14, одна из которых соединена с эмиттером пятого транзисторного ключа 15, база которого соединена через резистор 16 с клеммой для подключения источника тока 1 и через диод 17 - к клемме для подключения силового транзистора 2. Коллектор пятого транзисторного ключа 15, соединен с коллектором шестого ключа 18, база которого через резистор 19 соединена с базой первого ключа 4.

Устройство для управления силовым транзистором работает следующим образом.

Транзисторные ключи 4 и 8, резисторы 6 и 10 образуют схему бистабильного ключа в цепи положительного тока управления, который может находиться либо во включенном состоянии (транзисторы находятся в режиме насыщения), либо в выключенном (транзисторы находятся в режиме отсечки). Ключ в цепи отрицательного тока управления выполнен аналогично.

При подаче на резистор 12 отрицательного импульса от генератора 14 транзисторный ключ 9 открывается и по цепи положительной обратной связи открывает транзисторный ключ 5, причем процесс насыщения транзисторов носит регенеративный характер. После окончания действия импульса запуска транзисторные ключи 9 и 5 останутся включенными, а транзисторные ключи 4, 8, 18-выключенными, силовой ключ 2 и диод 17 заперты.

При подаче положительного импульса запуска от генератора 13 на резистор 12 транзисторные ключи 9 и 5 закрываются, а транзисторные ключи 8, 4 и 19 включаются, при этом открывается силовой транзистор 2. Транзистор 15 осуществляет коррекцию положительного тока управления силовым транзистором 2 в зависимости от величины его тока нагрузки.

В данной схеме напряжение база-коллектор силового ключа в режиме насыщения (Шкг) поддерживается постоянным. В любой момент времени для схемы справедливо следующее соотношение ибэ15 - Ибкг ,

где ибэ15 - напряжение база-эмиттер транзистора 15;

- падение напряжения на диоде 17.

При увеличении тока нагрузки уменьшается величина напряжения Обте, а так как величина напряжения Од IT практически постоянна, увеличится напряжение Шэ)5 , что приводит к увеличению тока управления силовым ключом и к уменьщению напряжения U6K2При уменьщении тока управления силового ключа происходит обратный процесс. Неточность поддерживания напряжения на заданном уровне определяется только наличием динамического сопротивления диода и база-эмиттерного перехода транзистора 15.

Таким образом,введение в схему устройства дополнительного щестого транзистора позволяет устранить влияние приращений напряжений на точность поддержания напряжения базы силового транзистора, а следовательно, повысить КПД устройства.

Формула изобретения

Устройство для управления силовым транзистором, содержащее первый и второй транзисторные ключи, эмиттеры которых через первый и второй резисторы подсоединены к соответствующим клеммам для подключения источника тока, коллекторы их подсоединены к базам третьего и четвертого транзисторных ключей и к одним клеммам для подключения генераторов запуска, а через третий резистор коллекторы первого и второго ключей подсоединены к клемме для подключения базы силового транзистора, к другим клеммам для подключения генераторов запуска и к эмиттерам третьего и четвертого ключей, подсоединенных своими коллекторами соответственно через четвертый и пятый резисторы К клеммам для подключения источника TjDKa, эмиттеры третьего и четвертого ключей соединены с катодом первого диода, анод которого подсоединен к клеммам для подключения общей шины источника тока и эмиттера силового транзистора, база пятого транзисторного ключа подсоединена через шестой резистор к клемме для подключения источника тока и аноду второго диода, катод которого сое