CS220159B1

CS220159B1 - Control pulse shaping circuitry

Info

Publication number: CS220159B1
Application number: CS868081A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Caha; Jaroslav Zacek; Tomas Cetl; Lubomir Koucky; Pavel Mnuk
Original assignee: Zdenek Caha; Jaroslav Zacek; Tomas Cetl; Lubomir Koucky; Pavel Mnuk
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-03-25

Description

Vynález se týká zapojení tvarovacího obvodu řídicích impulsů, připojeného na potenciál polovodičové součástky, a využívajícího vstupního optického signálu. Vynález se týká oboru řízení výkonových polovodičových měničů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a control pulse shaping circuit coupled to the potential of a semiconductor device and utilizing an optical input signal. The invention relates to the field of control of power semiconductor converters.

Dosavadní známá zapojení řeší tento problém jednoduchými obvody, které jsou napájeny ze zdroje napětí, který je napájen jen z kladného napětí na polovodičové součástce a v důsledku toho není možno zajistit dostatečnou intenzitu proudu řídicího impulsu a není možno dosáhnout rozsahu řízení od nulové hodnoty řídicího úhlu. Navíc tato zapojení kladou značné nároky na optimální uspořádání optické spojovací cesty a na kvalitu optoelektrického měniče. Důsledkem činnosti uvedených zapojení jsou i dynamické parametry řídicího impulsu, které nevyhovují při spínání sériově řazených výkonových polovodičových součástek.The prior art solutions solve this problem by simple circuits which are supplied from a voltage source which is only supplied from the positive voltage of the semiconductor component and consequently it is not possible to provide sufficient control current intensity and to control range from zero to the control angle. In addition, these connections place considerable demands on the optimal arrangement of the optical connection path and on the quality of the optoelectric converter. The consequence of the operation of the above mentioned connections are also the dynamic parameters of the control pulse, which do not satisfy when switching series-connected power semiconductor devices.

Výše uvedené nedostatky řešení odstraňuje zapojení tvarovacího obvodu řídicích impulsů podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že stejnosměrný zdroj, jehož součástí je zapínaná polovodičová součástka pro napájení stejnosměrného zdroje, je svou napájecí svorkou připojen na napájecí svorku zesilovače a současně na napájecí svorku přijímače, jehož nulová svorka je spojena s nulovou svorkou zesilovače a dále s nulovou svorkou stejnosměrného· zdroje, jehož vstupní svorka je připojena na vstupní svorku zesilovače a jehož druhá vstupní svorka je připojena na druhou výstupní svorku zesilovače, přičemž vstupní svorka zesilovače je připojena na výstupní svorku přijímače, na jehož vstup je připojen výstup optického signálu.The above mentioned drawbacks of the solution are eliminated by the connection of the control pulse shaping circuit according to the invention. It is based on the fact that the DC power supply, which includes a switched-on semiconductor component for powering the DC power supply, is connected with its power terminal to the power supply terminal of the amplifier and simultaneously to the power supply terminal of the receiver. a DC source terminal whose input terminal is connected to an amplifier input terminal and the second input terminal is connected to a second amplifier output terminal, the amplifier input terminal is connected to a receiver output terminal to which an optical signal output is connected.

Základní výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že zapojení umožňuje generovat řídicí impulsy pro zapínání výkonové polovodičové součástky při libovolném řídicím úhlu a je tedy možno využívat maximálního rozsahu řízení. Intenzita řídicích impulsů plně vyhovuje požadavkům spínání i největších současně známých výkonových polovodičových součástek, zejména tyristorů, a to i při jejich sériovém řazení. Dynamické vlastnosti řídicích impulsů jsou značně lepší než požadované pro zmíněný účel, a to 1 při neoptimální optické spojovací cestě a použití běžných optoelektrických měničů průměrné kvality.The basic advantage of the circuitry according to the invention is that the circuitry makes it possible to generate control pulses for switching on the power semiconductor component at any control angle and thus the maximum control range can be used. The intensity of the control pulses fully meets the switching requirements of even the largest currently known power semiconductor devices, especially thyristors, even during their series shifting. The dynamic properties of the control pulses are considerably better than those required for this purpose, namely in the non-optimal optical coupling path and the use of conventional optoelectric transducers of average quality.

Další výhodou je, že tvarovací obvod, pracující na potenciálu spínané výkonové polovodičové součástky, nevyžaduje žádný dodatečný přívod elektrické energie a je s generátorem řídicích impulsů spojen pouze optickou cestou.A further advantage is that the shaping circuit, working on the potential of the switched power semiconductor component, requires no additional power supply and is only connected to the control pulse generator optically.

Zapojení podle vynálezu je blíže vysvěleno na příkladech provedení podle připojených výkresů, na nichž značí obr. 1 blokové schéma tvarovacího obvodu, obr. 2 zapojení zesilovače, obr. 3 jedno zapojení přijímače a obr. 4 jednodušší zapojení přijímače.The circuit according to the invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a block diagram of a forming circuit, Fig. 2 shows an amplifier connection, Fig. 3 shows a receiver connection and Fig.

Na obr. 1 je znázorněno blokové schéma tvarovacího obvodu, tvořené blokem stejnosměrného zdroje 1, napájeného z obou polarit napětí na výkonové polovodičové součástce, která je součástí tohoto· bloku a která je spínána řídicími impulsy, dále blokem zesilovače 2, který zpracovává, zesiluje a tvaruje signál z bloku přijímače 3, který přijímá optický signál a převádí jej na signál elektrický.FIG. 1 shows a block diagram of a forming circuit formed by a block of a DC power supply 1 powered from both voltage polarities on a power semiconductor component which is part of this block and which is controlled by control pulses, an amplifier block 2 that processes, amplifies and It shapes the signal from the receiver block 3 which receives the optical signal and converts it into an electrical signal.

Kladná polarita napětí z napájecí svorky stejnosměrného zdroje 1 je spojena s napájecí svorkou 21 zesilovače 2 a s napájecí svorkou 31 přijímače 3, dále nulová svorka stejnosměrného zdroje 1 je spojena s nulovou svorkou 23 zesilovače 2 a s nulovou svorkou 33 přijímače 3. Výstupní svorka 32 přijímače 3 je spojena se vstupní svorkou 22 zesilovače 2 a dále výstupní svorka 26 zesilovače 2 je spojena se vstupní svorkou 12 stejnosměrného· zdroje 1 a druhá výstupní svorka 27 zesilovače 2 je spojena s druhou vstupní svorkou 13 stejnosměrného zdroje 1.The positive polarity of the voltage from the DC power supply terminal 1 is connected to the power supply terminal 21 of the amplifier 2 and to the power supply terminal 31 of the receiver 3, then the neutral terminal of the DC supply 1 is connected to the neutral terminal 23 of the amplifier 2. it is connected to the input terminal 22 of the amplifier 2, and further the output terminal 26 of the amplifier 2 is connected to the input terminal 12 of the DC source 1 and the second output terminal 27 of the amplifier 2 is connected to the second input terminal 13 of the DC source 1.

Na obr. 2 je znázorněno zapojení zesilovače 2. Vstupní signál zesilovače je přiváděn ze vstupní svorky 22 na bázi zesilovacího tranzistoru V21, jehož klidový bázový proud je nastaven bázovým odporem R21, zapojeným mezi bází zesilovacího tranzistoru V21 a napájecí svorkou 21. Emitor zesilovacího tranzistoru V21 je také připojen na napájecí svorku 21. Z kolektoru zesilovacího tranzistoru V21 je signál veden dále přes spojovací svorku 24 a druhý omezovači odpor R23 na druhou výstupní svorku 27. Z propojovací svorky 24 je veden ještě další signál přes omezovači odpor R22 na vnitřní svorku 25 a dále na anodu oddělovací diody V22, jejíž katoda je spojena s výstupní svorkou 26. Pro zlepšení tvaru přenášeného signálu je mezi propojovací svorku 24 a vnitřní svorku 25 zapojen tvarovací kondenzátor C21. Nulová svorka 23 není s jinými obvody tohoto bloku spojena.Fig. 2 shows the wiring of the amplifier 2. The amplifier input signal is supplied from the input terminal 22 based on the amplifier transistor V21, whose bias current is set by the base resistor R21 connected between the base of the amplifier transistor V21 and the power terminal 21. it is also connected to the power terminal 21. From the collector of the amplifier transistor V21, the signal is fed further through the connection terminal 24 and the second limiting resistor R23 to the second output terminal 27. From the terminal 24 another signal is passed through the limiting resistor R22 to the internal terminal 25. and an anode of the diode V22, the cathode of which is connected to the output terminal 26. To improve the shape of the transmitted signal, a forming capacitor C21 is connected between the connection terminal 24 and the inner terminal 25. The neutral terminal 23 is not connected to other circuits of this block.

Na obr. 3 je znázorněno první zapojení přijímače. Vstupní signál v optické formě je zaveden na vstupní optoelektrický měnič; fototranzistor V31, jehož kolektor je připojen k horní svorce 34 a přes horní oddělovací diodu V32 na napájecí svorku 31. Báze fototranzistoru V31 je přes svodový odpor R31 spojena s horním koncem emitorového odporu R32 a dále s bází předzesilovacího tranzistoru V33, jehož kolektor je připojen na výstupní svorku 32 a jeho emitor je přes druhý emitorový odpor R33 připojen na nulovou svorku 33, kam je připojen i dolní konec emitorového odporu R32.Fig. 3 shows the first wiring of the receiver. The input signal in optical form is applied to the input optoelectric converter; phototransistor V31, whose collector is connected to the upper terminal 34 and via the upper separating diode V32 to the power terminal 31. The phototransistor base V31 is connected via the leakage resistor R31 to the upper end of the emitter resistor R32 and to the base of the pre-amplifier transistor V33. the output terminal 32 and its emitter is connected to the neutral terminal 33 via the second emitter resistor R33, where the lower end of the emitter resistor R32 is also connected.

Paralelně k druhému emitorovému odporu R33 je zapojen druhý tvarovací kondenzátor C32. Mezi horní svorku 34 a nulovou svorku 33 je zapojen vyhlazovací kondenzátor C31, který zajišťuje konstantní velikost napájecího napětí fototranzistoru V31 i v případě, že se velikost napájecího napětí na napájecí svorce 31 během spínání polovodičové součástky poněkud mění. Pokud je napětí na napájecí svorce 31 i během spínání polovodičové součástky konstantní, je možno kolektor fototranzistoru V31 přímo spojit s napájecí svorkou 31 a vyhlazovací kondenzátor C31 a horní oddělovací diodu V32 vynechat.A second forming capacitor C32 is connected in parallel to the second emitter resistor R33. A smoothing capacitor C31 is connected between the upper terminal 34 and the neutral terminal 33, which ensures a constant supply voltage of the phototransistor V31 even if the supply voltage on the supply terminal 31 changes somewhat during the switching of the semiconductor component. If the voltage at the power terminal 31 is constant during the switching of the semiconductor component, the collector of the phototransistor V31 can be directly connected to the power terminal 31 and the smoothing capacitor C31 and the upper separating diode V32 can be omitted.

Na obr. 4 je znázorněno druhé jednodušší zapojení přijímače, které klade vyšší nároky na zesílení optoelektrického měniče. Vstupní signál v optické formě je zaveden na fototranzistor V31, jehož báze je připojena přes bázový odpor R34 na výstupní svorkuFIG. 4 shows a second simpler wiring of the receiver, which places higher demands on the optoelectric converter gain. Input signal in optical form is applied to phototransistor V31, whose base is connected via base resistor R34 to the output terminal

32, kam je připojen také jeho kolektor, zatímco emitor je připojen na nulovou svorku32, where its collector is also connected, while the emitter is connected to the neutral terminal

33, První konec odporu R34 může být také připojen na napájecí svorku 31 místo na výstupní svorku 32.33, The first end of resistor R34 can also be connected to power terminal 31 instead of output terminal 32.

Zapojení obvodu podle vynálezu může být dále využito ke galvanickému oddělení řídicích a regulačních obvodů od vlastní polovodičové součástky z důvodu odstranění rušivých vlivů výkonových obvodů měničů na obvody řídicí a s výhodou použito v případech, kdy je polovodičová součástka na potenciálu vysokého napětí, zatímco řídicí a regulační obvody jsou na potenciálu malého nebo nízkého napětí.The circuit according to the invention can furthermore be used to galvanically separate the control and control circuits from the semiconductor component itself, in order to eliminate the interference effects of the inverter power circuits on the control circuits, and is advantageously used in cases where the semiconductor component is at high voltage potential. they are at low or low voltage potential.

Claims

Subject

1. Connection of a control pulse shaping circuit connected to the potential of a power semiconductor component and using an optical input signal, characterized in that the DC power supply (1) comprising a power semiconductor component for supplying the DC power supply (1) is its power terminal ( 3) connected to the power terminal (21) of the amplifier (2) and simultaneously to the power terminal (31) of the receiver (3), the neutral terminal (33) of which is connected to the neutral terminal (23) of the amplifier (2); (4) a DC power supply (1) whose input terminal (12) is connected to the input terminal (26) of the amplifier (2) and whose second input terminal (13J is connected to the second output terminal (27) of the amplifier (2)) the amplifier (2) terminal (22) is connected to the output terminal (32) of the receiver (3) to which the optical signal output (F) is connected.

2. Control pulse shaping circuit according to claim 1, characterized in that in the amplifier block (2), a collector of the amplifier transistor (V2T) is connected to the supply terminal (21) and one end of the base resistor (R21) is connected to the other. the end is connected to the input terminal (22) and at the same time based on the amplifier transistor (V21), which is connected by its collector to the connection terminal (24), to which also one end of the other limiting resistor (R23) is connected; a resistor (R22) and one end of a forming capacitor (C21), the other end of which is connected to an internal terminal (25J) to which the other end of the limiting resistor (R22) is connected and an anode of the diode (V22). connected to the output terminal (26), the other end of the second limiting resistor (R23) being connected to the second output terminal (27).

3. Control pulse shaping circuit according to claim 1, characterized in that in the receiver block (3j) an anode of the diode (V32) is connected to the supply terminal (31), to which the upper terminal (34) is connected to the cathode. connected the first end of the smoothing capacitor (C31) and the collector of the phototransistor (V31), on the basis of which one end of the leakage resistor (R31) is connected and connected to the first end of the emitter resistor (R32) (V31) and, on the other hand, the base of the pre-amplifier transistor (V33), whose collector is connected to the output terminal (32), its emitter being connected both to one end of the second emitter resistor (R33) and simultaneously to one end of the other forming capacitor (C32) ), the other end of which is connected to one end of the second emitter resistor (R33) and to the neutral terminal (33), to which the other end of the emitters is connected and the other end of the smoothing capacitor (C31).

4. Control pulse shaping circuit according to claim 1, characterized in that in the receiver block (3), a phototransistor collector (V31) is connected to the output terminal (32) and at the same time the first end of the base resistor (R34) is connected. to the base of the phototransistor (V31), whose emitter is connected to the neutral terminal (33).

5. The control pulse shaping circuit according to claim 3, wherein the upper terminal (34) is coupled thereto at a constant voltage across the power terminal (31), wherein the diode (V32) and the smoothing capacitor (C31) are omitted.

6. The control pulse shaping circuit of claim 4, wherein the first end of the base resistor (R34) is connected to a power terminal (31).