Устройство для управления силовым транзисторным ключом
Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в импульсных усилителях мощности и преобразователях напряжения. Цель изобретения - -LJ L повышение КПД и надежности. В устройство введены второй операционный усилитель 21, седьмой диод 22, конденсатор 24, четвертый , пятый и шестой резисторы 19, 20 и 23 и четвертый транзистор 18. Устройство содержит операционный усилитель 1, три транзистора 7, 14 и 17, шесть диодов 4, 8, 9, 13, 15 и 16, источник 11 напряжения смешения, три резистора 2, 5 и 12, силовой транзистор 10. На чертеже также показаны входная клемма 6 устройства, общая шина 3. Введение новых элементов с новыми взаимосвязями позволяет осуществить слежение током базы, запирающим силовой транзистор 10, за током его коллектора при изменении нагрузки в широких пределах, а также уменьшить динамические потери мощности при выключении силового транзистора. 1 ил. о (Л Оо СО to
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) А2 (51) 4
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 944108 (2!) 4015893/24-21 (22) 27.01.86 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (7l) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В. А. Рудский, Т. А. Глазенко, Б. Ф. Дмитриев и А. Н. Пискарев (53) 621.374.335.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 994444110088, кл. Н 03 К 17/60, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в импульсных усилителях мощности и преобразователях напряжения. Цель изобретения— повышение КПД и надежности. В устройство введены второй операционный усилитель
21, седьмой диод 22, конденсатор 24, четвертый, пятый и шестой резисторы 19, 20 и 23 и четвертый транзистор 18. Устройство содержит операционный усилитель 1, три транзистора 7, 14 и 17, шесть диодов 4, 8, 9, 13, 15 и
16, источник 11 напряжения смещения, три резистора 2, 5 и 12, силовой транзистор 10.
На чертеже также показаны входная клемма 6 устройства, общая шина 3. Введение новых элементов с новыми взаимосвязями позволяет осуществить слежение током базы, запирающим силовой транзистор 10, за током его коллектора при изменении нагрузки в широких пределах, а также уменьшить динамические потери мощности при выключении силового транзистора. 1 ил.
1319271 (! ->Об рстенис 0 i HÎcHTcH K Hм пy ;(ьсной T(.хцике, может бьггь использовано в импульсных усили-,еля;, моп(ности и преобразоватЕЛЯХ Н()ПР<)жсии>! И Яц.?ЯЕТСЯ УСОВЕРШЕНс гвованием изобретения по авт. св, № 944108.
Цель изобретения — — повышение КПД и надежности зы счет ух(е}(ь(псния динамH ческих. п()тсрь мощности при выключен)(и силоцо(х? транзистора. ((с) чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.
> l,ск нв! ртирующий вход первого опера(;.H0Hí0r(? усилителя через первый резистор 2 соединен с общей шиной 3, а инверти,?v(()U.:,ий вход -- с катодом первого диода 4 и через второй резистор — с входной
:<лсммой 6. Первый транзистор 7 коллекто >>, (О;;к > )Сы .; Ыно;(у пе{?ного диода 4, ». <(! Т l B "(? !тсл; l и KBT(?> )у Вто(?ОГО диода 8,, . Оазой - !(BII(U;ó второго дио;(,а 8 и аноду т(?(т!>PÃ(?:! Иода 9, катод KoTÎpÎÃO сосди нен с к(}Г(,:ск .0(и) "j сн,)0цого транзистора 10, базы
>с . > () »0(O ЧО,! K По<)PHB К О LH(?H И ) (j!."f!i f!< Г(}<<<
!»» I ii< ii>>яжс(чия смс(цсния. (pi! 1ий рсзисГ<>п 2 вил(it>ц н )ежду эмиттером силового тпы!!»цс1 (!>, !! к общей шинои 3. А((од) четВс!> 0(() "H(»U !,3 ((Одкл юч(»н к )! Н<вср(и, : :, К>;Ц<» . Ь;{:."Г и(()Вого ОПСРЯЦИОННОГО УCH. ,i)))те,:iH !, 3 катод — — к коллскто)?у Вто<»О; >: . (?;.! Нзп<. Т{!p
:)(рB !!о транзисторы 7, база с -?м(и(тсром сН oB<>I Гр2 нзистОря 10, 3 э(ми Гтер — с Об{цей (!.)К(<пи >. (»33() -((ХГ))с!)T<>f"o (>ы!(зис1003 18 (е,)сз :."(Bc(? (ь! и пс:{>>стор 19 п{>дк1!О (сня к ВхОЛ} .{>(! ((-!(.мме 6 эми Г1(р к 00(цеЙ шине 3, я к(). Дскт!,:»>ci)c);(ятыЙ резис(01? 20 — - к
Н(1(:!! (>Е!; и !} t !{>()LC.,l ; rБХО, (? >СPBO< (;>П!Э!?Ы! i!i(} !!i i: {< С)! !.:(T",:i <>j 1. ОЧКс» (ОЕЛИНЕНКЯ .(тт<» (: )) с()л{)с)0! o т (?2 нз! ((Т<; pя 0 и т")< ть>лГО р .:>)с «>р}! 12 подключены K:ипцсрTH(,yI(?Ujc " цхо ((-:т(;pîãÄ н 0 ((одключсн K като".tr седьI
0(>,,Ь (>)р °,(((Л«, (>!) ((»Н <(>r»0 )Л(»K(OH :) с 1 .-, <:тр(>. (с Г()(; ра(>отает следу)ощим образом. ! !} . Ii<О,i) Ii.* {)ТPход((уK? K,»cil 1)> б <(PpcB pcBlic> Оп:) } HI!BcpTHpt«с)циЙ Вх
0 )> Ljj PC Т В> I Я (Т < Я В КЛ Ю Е Н И Р С И „(О ВО ГО Т П Ы rl =»!О ЩИ tii ОЯЗОВЫ tl Т(?КОМ, посту!Iыю(цим с выхода усилителя 1, через ,-,;)од !6 и источник 1) напряжения сх)сп(cl>liH в базу силового транзистора. < }РИ BK.!)0!(CHI!H t>>CTPOHCT()3 НЯП(>Я?КЕНИС ны (к рсх{;де коллектор--база силового трапзи.:TOðà ()сл)иксы и транзистор 7 заперт. Поэтому во входной цепи силового транзистора ! i!poгс(3Pr максимальный базовый ток, вь(зыва(ощий з:(ачительное падение напряжения на третьем резисторе 12. В результате третий транзистор 17 отпирается и вклю(аст первый транзистор 7, определяющий коэффи. (иснт передачи усилителя 1. При этом проводимость (?Трицате1ьной.обратной связи (т(?3((Э)(стор 7 и диод 4) увеличивается, коэф(рициснт передачи усилителя 1 уменьпяется. положительное смещение перехода ба )3 — эмиттср силового транзистора 10 также уменьшается и его базовый ток ограничивается на требуемом уровне. ! Яким образом, на начальном этапе включения с помо(цью третьего резисгора 12 и тр. Гi,å(.0 тр U.)UProp3 17 осуп(ествляется регулирование базового тока:.Клового транзисГО(?3 < (,, )(!)О!!О )Ц >ПЯ 1ЬНОС РГО Эл{КТТЕГ)НОМУ ток:, что обесп("-(ивает определснное умень-! > iI* {»Н!".;. СТЕ(:СHИ НЫСЫ)ЦРНИЯ СИЛОВОГО ТPaНЗ)(С, r >r Ы Х()ТЯ >"""f(- ((Ы" l> ill! является мне(го боль:?к:Й, чем в устано-и)и(! ."."c;: рс))(()(се, ч о >i:.Обходимо кык для ОбеспелчеHИК iiорск}?033(l!IОГО Вклк?чения ".H— ! ОДНОГО Т!" с <ЗИСТОР i> ТЫК И Д:!H > МСН(>!НСНИЯ (3 1>(тс! !i:)BH В:!!СмсЯ (?е(с (ны эT3 ilP. «Б:ик"IciU. t ) . Г. ". когда (2:: p ?K HH(ня пере(С< )»,{с) "„ iл)(<, >{»... (>.»За И ЫОВО), (рЯНЗИ(ГГ(!)с> <.",?01 )<ГЫЕТ (ВOC! O с с;- . UHO(13 .?H ">r(i 333 ×(U<(I(H) > бы )у ((ерц. .>ГО 1 U:t.»Hñ! Ор 7
9:.«;OTó!;2("r дополн, тельны::: !ОК, что приво.() И Т К",М С H it I! С Н И !C> О Ы: О В 0 I О Т О K с! С И Г! О В 0ГО т(?3((з(.((Г{?p3 ) 0 и >гган!--!BHH>io егo .(o меньшего знычен),.:,я. (((>H < !.О.<{ ()2))ряжснк(з cìåèji!cния ны б;:.:)с; р "TBС! ..> .;,:-:Нзкстопа 7 Гл tr KPПЬ(Вс1< . ",;! !!")К{ (!
0l! >1 К )(!" :- !» и ЯКИХ! {>(>(>, ){?!»i I { 00 > .> Oi P " )HH ,! rrE: КО(>. !)О. !,ii>{> („.!! (I 3< !« ° сс,> :, " „, ;,";;;, ° т < > <>с,-с Зо>?{> -:) {)КЫ С:(. ({:(. 0 ., Г(>;)3;Ы ЕГО К01> ,(РИ1 "р! . >;: :i, «!!; >;! i!HГГ!» зки ) . Об : ;.!Ic (, ны ((с: рсо(е. i !О стс(.с<(ь нясыщс! .HR. < (!" Ii ;((< I > "(tI i i l i, l! !, )ОН(>(0 ", р !(ЗИС! Оос> )>В(», I (=,rIl! Ы("" >! <,,! {К>» i(3— ;.,.> <) 0 Я ж(. H!(<Я i! !!-) )Ii "K(>, (.:(с.КТ ) ? НОМ (! (Р(XÎдс. -ЛГч р дь, п(:BO;LHT к смеще!!Ill ) В Uf?>1 ",!}).:)}tt! !)ЫН.1:HHH ПЕРВ !Го TI.3!i< 3 и (. ) (? ы 7 ! д! . О, i 3 -., т. р к «<В<, к ч(((;;:{? и-0})сд; ..«с-. и !.С)п) обратной связи уск1!iт< ля 1 и тг, ы л, ь. )! K мск(>! UPHH!0 бязоВо! О тОл= cHловс>ГО т(?ынзисторы и стег(ени KH Стенеllr Н»СЫП(НИЯ СИЛОВOf 0 ТРГ))(ЗИСТ{>РЫ <» 1 {> )U c(! Ull! BpTcH. что приво.)иг к»>«(е н(> ((!»181а27! 15 25 ФО ) л 2) . 2 2 2(зо() () е тен т 2 Составитель Г. Терешина Редактор A. Козориз Техред И. Верес Корректор М. Гегичяк Заказ 2530,255 Тираж 901 Подписное ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам 22зобретсннй и огк1 1!ятнй 123L235, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская нао.; д. 4 5 Г1роизводственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. 11роектная. 4 нию напряжения на его база-коллекторном переходе, уменьшению прямого смещения база-эмиттерного перехода первого транзистора 7 и ослаблению отрицательной обратной связи усилителя 1, т. е. к увеличению базового тока силового транзистора 10. Таким образом, осуществляется слежение током базы за током коллектора силового транзистора на этапе «Включено». Одновременно с подачей отрицательного управляющего сигнала на входчую клемму 6 через четвертый резистор 19 на базу четвертого транзистора 18 поступает отрицательный сигнал. В результате четвертый транзистор 18 открывае"ся и препятствует поступлению на неинвертирующий вход усилителя 1 отрицательного сигнала с конденсатора 24. На интервале «Включено» с третьего резистopa 12 сигнал положительной полярности, пропорциональный току эмиттера, поступает на инвертирующий вход второго усилителя 21, усиливается по амплитуде и через седьмой диод 22 подается на конденсатор 24. Последний заряжается до напряжения, величина которого принимается пропорциональной току коллектора. Такое допущение обосновано ТРМ, что ток эмиттера в несколько десятков раз больше тока базы силового транзистора, например транзистора, выполненного по схеме Дарлингтона. В этом случае можно принять ток эмиттера равным току коллектора. На интервале «Выключение» на инвертирующий вход усилителя подается положительный управляющий сигнал. При этом к базе силового транзистора 10 через пятый диод 15 прикладывается запирающее отрицательное напряжение. Шестой диод !6 запирается и отключи T от входных цепей второго транзистора !4 источник 11 напряжения смещения. В результате через пятый диод 15 и включенный параллельно ему база-эмиттерный переход второго транзистора 14 начина:от протекать обратные токи, запирающие силовой транзистор 10. Одновременно с подачей положительного управляющего сигнала на клемму 6 через четвертый резистор 19 на базу четвертого транзистора 18 поступает положительный сигнал, под действием которого четвертый транзистор .8 зак" .1в )сi ..:. :, и:. ::н -с, рующий BKQ j х !! .н гс,)я 2с11! тельные пять1й 20 и: с;то2:: "3, з) сг::р..; подается с конден а ор;2 "4 о г н)ц;.: I напряжение, пропорциональное току ho,i.lpктора (нагрузки!. Так K!Ih нр . запl!p!Il: усилитель 1 совместно с транзисTopoit 14 Il цепи обратной связи и дно !ом 16 2;ре,1сг;2вляют собой преобразователь напряжение-ток, ток базы, запирающий силовой Tpail— зистор 10, оказывается пропорциональным току коллектора. СоответствуюиlHì выоором соотношения площадей переходов элсментов !4 и 15 и коэффициента усиления второго усилителя 2! обеспечивается необходимый коэффициент пропорциональности между током Kolлектора н током базы на интервале за2 ппа)-.ия прli 2,.мс) сн ..1 ;.игрl 3 ки в широких предел;!х. Прн запиранни коллекторный ток быстро умепьш2)стс11. При этом умс пытаются входное и «ыходное Iliiпряжения второго усилителя 2 1, седьмой диод 22 запирается, а конденсатор 24 мед— ленно разряжается iio цепи 24-2-20-28-24, поддерживая напряжение Hd неннвертиру1ощем BXOlP IIPpBOB ) PH,1HTP, IR 1:I з;)ктнHI.Pки неизменным, иск)почия сз мооткры)1а 222)с силового транзистора. Устроиство для м) раппеllHB OHлоным тразисторным ключом по авт. OB. ¹ 944!08, отличающееся тем. 2то, с целькз повышения КПД и надежности, в него введены второй операционный усилитель. седьмои !иод, чстверть1й, пятый, шестой резисторы н четвертый транзистор. база которого через четвертый резистор подключе!!а к выходной клемме, эмиттеР K 06LLLей IIIHHI., Ko,l,lPкToP и PPB пятый резистор к неинвертнрующсму входу первого операционного усилителя, To IK;I соединения эмиттера силового TpBIIBèoòîpB и третьего резистора подкл)очсllа к иHBL ртирующему входу второго оl!ppoöíî IHîão усилителя, выход которого подключен K гоц седьмого диода, анод которого через:22ссгой резистор подключен к ко.lлектору четвертого транзистора, а через кон LPiicaTop -- к общей шине.
