Устройство для управления силовым транзисторным ключом

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителя мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования и повышение быстродействия. С этой целью устройство содержит источник 1 питания, предназначенный для отпирания силового транзисторного ключа 7 через транзисторный ключ 4 и трансформатор 6 управления, источник 8 смещения, запирающий силовой ключ 7 через транзистор 11 паузы. Для форсирования процессов запирания и отпирания имеются форсирующие транзисторные ключи 17 и 24, время включения которых определяется соответствующими времязадающими уцепями 19, 20 и 27, 28. Включение отпирающего форсирующего транзисторного ключа 24 осуществляется дополнительным транзистором 32, управляющий вход которого связан с входом источника 13 управляющих импульсов, одновременно с началом выключения транзистора 11. Это исключает задержку включения силового транзисторного ключа 7, вызванную инерционностью запирания транзистора 11. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИК

РЕСПУБЛИК, ЯО„„1552285

{51) 5 Н 02 Р 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВ ТОРФЯНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г. 448 (61) 1415359 (21) 4358867/24-07 (22) 05.01.88 (46) 23.03.90. Бкл. 11 11. (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.Н.Иишин, В.А.пчелников и В.В.Леонов (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1415359,, кл. Н 02 И 1/08, 1988.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫИ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛИЧОИ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителя мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока. Цель изобретения — расширение диапазона регулирования и повышение быстродействИя. С этой целью устройство содержит источник 1 питания, предназначенный для отпирания силового транзисторного ключа 7 через

1552285 транзисторный ключ 4 и трансформатор

6 управления, источник 8 смещения, апирающий силовой ключ 7 через тран- . зистор 11 паузы. Для форсирован я процессов запирания и отпирания имеются форсирующие транзисторные ключи

17 и 24, время включения которых определяется соответствующими времязадающими уцепями 19, 20 и 27, 28, Включение отпирающего форсирующего, Изобретение относится к преобразовательной технике, может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока и является усовершенствованием устройства по авт. св. М - 1415359.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и поВышение быстродействия. 25

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для управления силовым транзисторным ключом, Устройство для управления силовым транзисторным ключом содержит источ ник 1 питания, выход которого через первый 2 и второй 3 резисторы подключен соответственно к коллектору и базе транзисторного ключа 4, эмиттер которого соединен с анодом первого прямосмещенного диода 5 и началом первичной обмотки трансформатора б управления, вторичная обмотка которо-. го предназначена для подключения к .переходу база — эммитер силового транзисторного ключа 7. Источник 8 смещения, второй прямосмещенный диод

9, зашунтированный конденсатором 10.

Диод 9 и конденсатор 10 предназначены 45 для уменьшения времени запирания транзистора 11 паузы, коллектор которого через третий резистор 12 соединен с катодом первого диода 5 и базой транзисторного ключа 4, а эмми ер подключен к аноду второго диода 9.

Работой устройства управляет источник 13 управляющих импульсов, выходной транзистор 14 которого эмиттером соединен через общую шину пита55 ния обоих источников 1 и 8 с концом первичной обмотки трансформатора б управления, а коллектором через четвертый резистор 15 к базе транзистотранзисторного ключа 24 осуществляется дополнительным транзистором 32, управляющий вход которого связан с входом источника 13 управляющих импульсов, одновременно с началом выключения транзистора 11. Это исключает задержку включения силового транзисторного ключа 7, вызванную инерционностью запирания транзистора

11. 1 ил. ра 11 паузы, база — эмиттерный переход которого зашунтирован пятым резистором 16. Первый форсирующий ключ

17 базой с первым выводом шестого резистора 18 и через конденсатор 19, с первым выводом седьмого резистора

20. Время рабаты форсирующего ключа

17 определяется параметрами резистора 20 и конденсатора 19 образующих времязадающую цепь, При этом коллектор первого форсирующего ключа 17 подключен к первому выводу восьмого резистора 21, второй вывод которого соединен с выходом источника 8 смещения и с катодом второго диода 9.

Второй вывод шестого резистора 18 подключен к выходу источника 1 питания. Змиттер первого форсирующего ключа 17 соединен е катодами третьего 22 и первого 5 диодов, причем, анод третьего диода 22 подключен к базе первого форсирующего ключа 17. Для уменьшения времени разряда конденсатора 19 в нерабочий период резистор

20 зашунтираван обратным четвертым диодом 23, анод которого подключен к коллектору транзистора 11 паузы.

Восьмой резистор 21 задает ток запирания форсирующего ключа 17 после окончания управляющего импульса времязадающей цепи, Для уменьшения времени включения силового транзисторного ключа 7 используется второй форсирующий ключ 24, эмиттер которого соединен с выходом источника 1 питания, а коллектор подключен через девятый резистор 25 к аноду первого ди,ода 5, база — эмиттернык переход второго форсирующего ключа 24 зашунтирован десятым резистором 2б, а база через конденсатор 27 подключена к первому выводу одиннадцатого резистора 28, второй вывод которого соединен с коллектором транзисторного ключа

52285 6

5 15

4 ° Трансформатор 29 тока, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь силового транзисторного ключа 7, а вторичная обмотка через пятый диод 30 включена между коллектором транзисторного ключа 4 и общей шиной источников 1 и 8 питания. Время работы второго форсирующего ключа

24 определяется параметрами последовательно включенных в его базовую цепь конденсатора 27 и вноь введенного резистора 31, образующих времязадающую цепь. Т танзистор 32, эмиттер которого подключен к общей шине питания, база соединена с. базой выходного транзистора 14 источника 13 управляющих импульсов, а коллектор через введенный резистор 31 подключен к точке соединения конденсатора 27 и первого вывода одиннадцатого резистора 28.

Устройство работает следующим образом.

При подаче отрицательного импульса на базу транзистора 14 источника 13 управляющих импульсов происходит включение транзистора 14 и выключение транзистора 32. Включение транзистора 14 источника 13 управляющих импульсов приводит к отпиранию транзистора 11 паузы. Через первичную обмотку трансформатора 6 управления, диод 5 резистор 12 начинает протекать ток, что приводит к включению форсирующего ключа 17, причем длительность его проводящего состояния определяется параметрами конденсатора 19 и резистора 20 времязадающей цепи и выбирается большей, чем время рассасывания носителей в базе силового транзисторного ключа 7. При этом через диод 5 и первичную обмотку трансформатора 6 управления протекает ток, величина которого определяетсясопротивлением резистора 21 и должна быть достаточной для быстрого запирания силового транзисторного ключа

7. Напряжение на первичной обмотке трансформатора 6 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 8 смещения, что достигается выбором величины сопротивления резистора 21 много меньшей величины сопротивления резистора 12. На вторичной обмотке трансформатора 6 управления индуцируется напряжение, являющееся запирающим для силового транзисторного ключа 7, причем скорость

ЭО

55 его нарастания, величина и малая индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 6 управления определяют высокую скорость нарастания и велччину (в пределах допустимого для данного типа транзисторов) обратного базового тока, т.е. его форсирование, что ведет к быстроиу рассасыванию носителей из области базы силового транзисторного ключа 7 и уменьшению времени его переключения из области насыщения в область отсечки. По окончании заряда конденсатора 19 форсирующий ключ 17 закрывается, напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора

6 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового .транзисторного ключа 7, а ток через резистор 12 и транзистор 11 паузы увеличивается, так как иагнитопровод трансформатора

6 управления начинает насыщаться, при этом напряжение на эмиттере транзистора 11 паузы остается постоянным и равно напря>кению источника 8 смещения. При подаче положительного импульса на базу транзистора 14 источника 13 управляющих импульсов и транзистора 32 транзистор 14 выключается, а транзистор 32 включается. При этом транзистор 11 паузы начинает выключаться, причем напряжение на конденсаторе 10 заряженном до напряжения пряиосиещенного диода 9, способствует запиранию транзистора 11 паузы через резистор 16. Одновременно через открытый транзистор 32 включается формирующий ключ 24, причем длительность его проводящего состояния определяется па конденсатора 27 и резистора 31 времязадающей цепи. Ток в пер.— вичной обмотке трансформатора 6 управления меняет направление и его величина, определяемая сопротивлением резистора 25, должна быть достаточной для быстрого отпирания силового транзисторного ключа 7. При включении транзистора 11 паузы ток через диод

5 прерывается, что приводит к включению транзисторного ключа 4 током через резистор 3. Напряжение на первичной обмотке трансформатора 6 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 1 питания, так как величина сопротивления резистора

25 много меньше величины резистора 2.

При включении силового транзисторного ключа 7 по первичной обмотке трансформатора 29 тока начинает протекать

1552285

Формула изобретения

Составитель А.Меркулова

Техред А„,Кравчук Корректор А. Обручар

Редактор. Г. Гербер

Подписное

Тираж 451. Заказ 336

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 ток. Ток вторичной обмотки трансформатора 29 тока через диод 30 и открытый транзисторный ключ 4 протекает через первичную обмотку трансформато5 ра 6 управления, обеспечивая величину базового тока силового транзисторного ключа 7, необходимую для насыщения открытого силового транзисторного ключа 7 для данного тока коллектора.

В это же время конденсатор 19 времязадающей цепи разряжается через диоды 22 и 23 и резистор 12, обеспечи вая подготовку форсирующего ключа t7 к следующему включению. При очередном включении транзисторного ключа, 4 конденсатор 27 разряжается через . резисторы 26 и 28 и резистор 2, обес-! печивая подготовку форсирующего ключа 24 к следующему включению.

Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон регулирования и повысить быстродействие за счет исключения задержки при формировании импульса управления, обеспечивающе- 25 го включение силового транзисторного ключа ° Все это ведет к расширению области применения предлагаемого устройства и позволяет повысить КПД преобразователей в целом.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом .по авт св.

0 1415359, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения быстродействия, введены дополнительные транзистор и четвертый резистор, причем эмиттер дополнительного транзистора подключен к отрицательному полюсу источника питания, база — к базе выходного транзистора источника управляющих импульсов, а коллектор, через четвертый дополнительный резистор подключен к точке соединения дополнительного конденсатора и третьего дополнительного резистора.