Устройство для управления силовым транзисторным ключом Советский патент 1982 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к магнитно-транзисторным клочам и схемам их управления.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с первой шиной источника питания, база с входной шиной, к коллектору подключен первый вывод первичной обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка . которого подключена к шинам управления силового транзисторного кж)ча, 8 выходную цепь которого вклочена третья обмотка трансформатора тока, вспомогательный транзистор и резисторы СООднако это известное устройство, хотя и обладает высоким быстродей- ствием, но отличается сложностью.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для управления силовым транзисторный ключом, содержащем управляющий транзисто, эмиттер которого соединен с первой шиной ис,точника питания,база- с входной шиной, к коллектору подключен первый вывод первичной.обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка которого подключена к шинам управления сило 0вого транзисторного ключа, в выходную цепь которого включена третья обмотка трансформатора тока, вспомогательный транзистор и резисторы, второй вывод первичной обмотки

15 трансформатора тока соединен с второй шиной источника питания через эмиттер-коллекторный переход вспоиогательного транзистора, зашунтированный первый резистором, а база

20 вспомогательного транзистора через второй резистор соединена с коллектором управляющего транзистора. Параллельно второму резистору включена, последовательная цепь из третьего резистора и встречно включенного диода. На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая схема предложенного устройства.; на фиг.2 - временная диаграмма. Устройство содержит управляющий транзистор 1, трансформатор тока ,с обмотками З, и 5, соответственно, первичной, вторичной и токовой, силовой транзисторный ключ 6, первый резистор 7, вспомогательный транзистор 8, второй резистор 9 и последовательную цепь из третьего резистора 10 и диода 11. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ( до момента to транзистор 1 открыт под действие управляющего напряжения цепи первичной обмотки 3 трансформатора 2 протекает ток, ограниченный сопротивлением резистора При этом на вторичной обмотке . формируется напряжение, которое прикладывается к входу силового транзисторного ключа 6 с запирающей полярностью, обеспечи вая его надежное запирание. Вспомогательный транзистор 8 закрыт, В момент to транзистор 1 запирается, и ток намагничивания трансформатора 2 замыкается по цепи вторичной обмотки k через входную цепь силового ключа 6. Под действием положи-, тельной обратной связи через трансформатор тока 2 происходит регенеративное открывание силового транзисто ного 6. Напряжение на обмотке 3, равное приведенному значению напряжения переходе база-эмит тер силового ключа 6, вызывает проте кание в базовой цепи транзистора „. 8 тока, ограниченного сопротивлением резистора 9 (вначале рассмотрим рабо ту схемы при отсутствии резистора 10 и Диода 11). В момент -tj транзистор 1 отпирает ся и начинается процесс рассасывания Во время рассасывания напряжение БЭТК переходе база-эмиттер транзисторного ключа сохраняет отпирающую полярность. Напряжение, наводимое на первичной обмотке 3 под де ствием напряжения UggTK имеет поляр ность, указанную на фиг.1, и открывает транзистор 8. Обмотка 3 ока944 зывается зашунтированной низкоомной цепью, состоящей из источника питания устройства и открытых транзисторов 8 и 1. Поэтому силовой ток 1 момента t замыкаемся через шунтированную первичную обмотку. В цепи базы транзисторного ключа возникает запирающий ток -f g-f- , замыкакмцийся также по цепи первичной обмотки через источник питания. В момент-t про- цесс рассасывания заканчивается.Напряжение на первичнрй обмотке 3 с полярностью, указанной на фиг.1, исчезает, транзистор 8 закрывается, через резистор 7 и открытый транзистор 1 нарастает ток намагничивания трансформатора 2. При этом к переходу база - эмиттер транзисторного ключа 6 прикладывается обратное напряжение, спадающее к нулю по мере насыщения трансформатора. Амплитуда и скорость нарастания запирающего тока-ip j, определяются режимом работы транзистора 8 после момента .. Если вспомогательный транзистор 8 с момента Ч. находится в активном режиме, то напряжение на первичной обмотке, равное приведенному значению напряжения на переходе базаэмиттер силового ключа 6, поддерживает его в приоткрытом состоянии до момента окончания процесса рассасывания носителей в базе ключа 6. Этот режим характеризуется сравнительно малой скоростью нарастания запирающего тока-{рту- и большим временем рассаСБшания. Некоторое увеличение скорости нарастания запирающего тока и уменьшение времени рассасывания имеет место в случае насыщения транзистора 8 после момента -t/i. Это состояние обеспечивается надлежащим вьбором сопротивления резистора 9, который задает ток базы транзистора 8 до момента t-) . В э/ом случае с момента -t оказываются насыщенными оба транзистора 1 и 8, и напряжение на первичной обмотке 3 становится равным напряжению питания Uy , что обуславливает максимальную скорость нарастания запирающего тока. Однако при этом напряжение на первичной обмотке 3 является запирающим для транзистора 8, что может привести к выходу транзистора 8 в активный

режим до окончания рассасывания в транзисторном ключе 6.

Для обеспечения насыщенного состояния транзистора 8 в течение всего интервала рассасывания в транзисторном ключе 6 и получения максимально скорости нарастания запирающего тока -ig-TK и минимального времени выключения в устрюйство вводится цепь, состоящая из резистора 10 и диода 11. Резистор 10 определяет отпирающий ток базы вспомогательного транзистора 8 (до момента t/) , а резистор 9 - запирающий ток базы этого транзистора (с момента t-t). Это позволяет устанавливать требуемую длительность насыщенного состояния транзистора 8.

В ряде случаев для получения такого режима необходимо в базовой цепи транзистора 8 применять достаточно низкоомные резисторы. Однако в связи с тем,что первичная обмотка трансформатора шунтирована входной цепью вспомогательного транзистора 8, снижение сопротвиления резисторов в его базовой цепи может привести к завалу фронта .отпирающего импульса тока -1 ВТК

Формула изобретения

1. Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее

управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с первой шиной истомни-: ка питания, база - с входной шиной, к коллектору подключен первый вывод . первичной обмотки трансформатора тот ка, в-торичная обмотка которого подключена к шинам управления силового транзисторного ключа, в выходную- цепь которого включена третья обмотка трансформатора тока, вспомогательный транзистор и резисторы, отличающ е е с я тем, что,с целью упрощения, второй вывод первичной обмотки трансформатора тока соединен с второй шиной источника питания через эмиттер-коллекторный переход вспомогат тельного транзистора, зашунтированный первым резистором, а база вспомогательного транзистора через второй резистор соединена с коллектором управляющего транзистора.

2. Устройство по п.1, отличающееся USM, 4TOj параллельно второму резистору вк/яочена последовательная цепь из третьего резистора и встречно включенного диода.

Источники информации, принятые во -внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 630752, кл, Н 03 К 17/60, 30.10.78 (прототип).

J Й1

II

LJI

Фи.1