RU1835118C - Устройство дл управлени высоковольтным силовым транзистором - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит оптронный элемент гальванической разв зки 1, каскады промежуточного усилени  2, защиты 4 и блокировки 5, выполненные в виде компараторов, транзисторный усилитель мощности 3,двухпол рный источник питани  6, клеммы 7, 8, 9 дл  подключени  силового транзистора и клеммы дл  подачи сигнала управлени  10, 11. В безаварийном режиме импульсы управлени  после элемента гальванической разв зки проходит двойное усиление в промежуточном каскаде и транзисторном усилителе мощности и поступают на базу силового транзистора . Если управл ющий импульс поступает в момент, когда через обратный диод, включенный параллельно силовому транзистору, еще протекает ток, каскад блокировки вносит задержку импульса управлени  до момента спадани  тока до нул , тем самым преп тству  протеканию инверсного тока через силовой транзистор. Если в момент прохождени  импульса управлени  происходит перегрузка силового транзистора по току, привод ща  его к выходу из режима насыщени , происходит срабатывание каскада защиты, который блокирует импульсы управлени  на врем , задаваемое его внутренней RC-цепью. При сохранении перегрузки защита работает в режиме автоматического повторного включени . Устройство имеет простую перестройку функций защиты: с защелкой или укорачиванием импульса управлени  и кроме того, осуществл ет контроль от снижени  собственного отрицательного уровн  питани . 4 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в транзисторных инверторах и преобразовател х посто нного напр жени .

Цель изобретени : повышение надежности , котора  достигаетс  исключением триггеров, повышение быстродействи  защиты , введением режима автоматического возврата в исходное состо ние после срабатывани  защиты от перегрузки, и блокировке импульсов управлени  при снижении отрицательного уровн  питани .

На чертеже приведена электрическа  схема управлени .

Устройство управлени  высоковольтным силовыми транзисторами содержит элемент гальванической разв зки 1, например , оптрон, промежуточный каскад 2, усилитель мощности 3,каскад защиты 44, каскад блокировки 5, двухпол рный источник питани  6, клеммы дл  подключени  силового

транзистора 7, 8, 9, клеммы дл  подключени  сигнала управлени  10, 11, четыре компаратора 12, 13, 14, 15, источник опорного напр жени  16, интегрирующую цепь 17, два конденсатора 18, 19, семь резисторов 20-26 и шесть диодов 27-32.

Клеммы дл  подключени  сигнала управлени  10, 11 соединены со входами элемента гальванической разв зки 1, первый выход которого соединен через первый резистор 20 с положительным выводом двух- пол рного источника питани  и первыми входами первого 12 и второго 13 компараторов , промежуточного каскада 2, выходы которых соединены с первым и вторым входами усилител  мощности 3. выход которого соединен с клеммой 7 дл  подключени  базового вывода силового транзистора. Второе выхол этемента гальванической разэ г и- ; соединен с выходом четвертого кооператора 15 каскада защиты 4. шестым 25 и вторым 21 оезисторами. причем второй вывод оезиг i орч 71 первый конденсатор if соединен :, катодом второго 28 и эмодим р01ьего 29 диодов. Катод диода 29 ссадине -- с неинвертирующим входом четвертого компаоатора 15 и катодом четвертого им од,ч о0 анод которого соединен с выл-:дггм иммигрирующей цепи 17 и анодами п того 31 и шестого 12 диодов. Катод диода J2 через л тый резистор 24 соединен с выходом второго компаратора 13, а катод п того диодо 31 соединен с неинвертирующим входом третьего компаратора 14 каскада блокировки 5, первым выводом четвертого резистора 23 и анодом первого дмода 27, катод которого соединен с клеммой 3 дл  подключени  коллектора силового транзистора. Выход третьего компаратора 14 соединен со вторыми входами первого 12 и второго 13 компараторов, и через третий резистор 22 с выходом источника опорного напр жени  16 и инвертирующим входом четвертого компаратора 15. выводы питани  компараторов 12. 13, И, 15 и усилител  мощности 3 подключены к соответствующим выводам двухпол рного источника питани  6, отрицательный вывод которого подключен также к аноду второго диода 28, а положительный ко вторым выводам резисторов 23, 25 и 26 интегрирующей цепи 17, источнику опорного напр жени  16. вторые выводы двух последних соединены с его общим выводом, инвертирующим входам третьего компаратора 14. и клеммой 9 дл  подключени  эмиттера силового транзистора .

Устройство работает следующим образом , в исходном состо нии т.е. при включенном двухпол рном источнике питани  6 и

отсутствии управл ющего импульса через первый резистор 20 на первые входы, инвертирующий и неинвертирующий соответ- ственно, первого 12 и второго 13

компараторов поступает положительный уровень напр жени  по величине больший, чем на их вторых входах, при этом на выходе первого компаратора 12 присутствует отрицательный , а на выходе второго компаратора 13 положительный сигналы. Транзистор 35 усилител  мощности 3 закрыт, а транзисторы 36 и 37 открыты, при этом на базе силового транзистора, клемма 7, устанавливаетс  отрицательный уровень напр жени .

5 На выходе третьего компаратора 14 положительный уровень напр жени . Второй конденсатор 19 через шестой диод 32, резистор 24 и первый компаратор 12 зар жен до отрицательного потенциала. Четвертый ком0 парзтор 15 находитс  во включенном состо нии.

С приходом импульса управлени  фотодиод оптрона элемента гальванической разв зки 1 переходит в провод щее состо ние

5 и потенциал напр жени  на первых входах первого 12 и второго 13 компараторов становитс  меньше, чем на их вторых входах. Компараторы переключаютс , транзистор 35 усилител  мощности 3, переходит в про0 вод щее состо ние, транзисторы 36, 37 выключаютс  и силовой транзистор открываетс . При этом, величина напр жени  на втором конденсаторе 19, интегрирующей цепи 17 становитс  равной сумме

5 пр мых падений напр жени  п того 31, первого 27 диодов и силового транзистора. Выходное напр жение источника опорного напр жени  16 выбираетс  большей величины , поэтому четвертый компаратор 15 ка0 скада защиты 4 остаетс  во включенном состо нии. Если режим работы силового транзистора не мен етс , то процессы повтор ютс .

Если управл ющий сигнал приходит в

5 момент времени, когда через обратный диод , параллельный силовому транзистору, еще протекает ток, потенциал его коллектора относительно эмиттера становитс  отри- цательным. При этом, потенциал

0 напр жени  на неинвертирующем входе, третьего компаратора 14, каскада блокировки 5, становитс  меньше, чем на его инвертирующем входе, На выходе компаратора 14 устанавливаетс  отрицательный уровень

5 напр жени , который накладывает блокировку по вторым входам компараторов 12, 13 на прохождение импульса управлени , до тех пор, пока через обратный диод протекает ток. Отрицательный уровень напр жени  на база-эмиттерном переходе

силового транзистора удерживает его в закрытом состо нии и преп тствует протеканию инверсного тока.

В безаварийном режиме силовой транзистор находитс  в насыщенном состо нии и его пр мое падение напр жени  невелико . При перегрузке по току рабочий режим работы транзистора смещаетс  в активную область, напр жение на его коллектор- эмиттерном переходе увеличиваетс  и вызывает увеличение напр жени  на втором конденсаторе 19. В этот момент, когда напр жение на нем станет больше, чем на выходе источника опорного напр жени  16, четвертый компаратор 15, каскада защиты 4, выключаетс  и обрывает цепь протекани  тока через фотодиод оптрона элемента гальванической разв зки 1 .Первый 12 и второй 13 компараторы переключаютс  и к базе силового транзистора прикладываетс  отрицательный уровень напр жени , транзистор закрываетс . Компаратор 15 находитс  в выключенном состо нии до тех пор, пока по цепи: положительный вывод двух- пол рного источника питани , шестой 25, второй 21 резисторы, первый конденсатор 18, третий диод 29 и вход компаратора 15 протекает ток. После чего, он переходит снова во включенное состо ние, первый конденсатор 18 быстро разр жаетс  через второй диод 28, резистор 21 и компаратор 15. Если перегрузка не устранилась, устройство работает в режиме автоматического повторного включени .

Если в устройстве закоротить первый конденсатор 18, то после режима перегрузки компаратор сработает .однократно, т.е. реализуетс  функци  защиты с защелкой.

Если не устанавливать шестой резистор 25, то после режима перегрузки компаратор 15 будет находитьс  в выключенном состо нии только то врем , пока присутствует импульс управлени  и фотодиод элемента гальванической разв зки 1 находитс  в провод щем состо нии, т.е. реализуетс  функци  защиты с укорачиванием импульса.

При введении дополнительного рези- стивного делител  напр жени  38 и диода 39 компаратор 15 выполн ет вторую функцию - контроль уровней питани , так как при снижении (или пропадании) отрицательного уровн  питани  он также переходит в выключенное состо ние и блокирует импульсы управлени . Наиболее полезно эта функци  про вл етс  в моменты подачи и сн ти  питани .

Claims (5)

1. Устройство дл  управлени  высоковольтным силовым транзистором, содержащее клемму подключени  базы силового

транзистора, соединенную с выходом усилител  мощности, выполненного с первым и вторым входами подачи сигналов запирани  и отпирани  силового транзистора, со- 5 ответственно соединенными с первым и вторым выходами промежуточного каскада соответственно, первый вход которого соединен с первым выводом первого резистора и первым выходом элемента гальваниче0 ской разв зки, входы которого соединены с клеммами подключени  сигнала управлени , а второй выход соединен с первым выводом второго резистора и выходом каскада защиты, каскад блокировки, выход которого

5 соединен с вторым входом промежуточного каскада и первым выводом третьего резистора , первый диод, катод которого соединен с клеммой дл  подключени  коллектора силового транзистора, а анод соединен с

0 входом каскада блокировки и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора, первым входом источника опорного напр жени  и положительным выво5 дом даухпол рного источника питани , общий вывод которого соединен с клеммой подключени  эмиттера силового транзистора и вторым входом источника опорного на- пр жени , а положительный и

0 отрицательный выводы соединены с входами питани  каскадов и усилител  мощности, п тый резистор, конденсатор и интегрирующую цепь, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, введены

5 четыре компаратора и второй, третий, четвертый , п тый и шестой диоды, причем выходы первого и второго компараторов использованы в качестве первого и второго выходов промежуточного каскада, в качест0 ве первого входа которого использованы соединенные первые разноименные входы первого и второго компараторов, соединенные вторые входы которых использованы в качестве второго входа промежуточного ка5 скада, выход третьего компаратора использован в качестве выхода каскада защиты, соединенного через последовательно включенные второй резистор и конденсатор с катодом второго диода и анодом третьего

0 диода, катод которого соединен с катодом четвертого диода и неинвертирующим входом третьего компаратора, инвертирующий вход которого соединен с вторым выводом третьего резистора и выходом источника

5 опорного напр жени , анод второго диода соединен с отрицательным выводом двухпо- л рного источника напр жени , общий вывод которого соединен с первым выводом конденсатора интегрирующей цепи и инвертирующим входом четвертого компаратора , выход которого использован в качестве выхода каскада блокировки, в качестве входа которого использован неинвертирующий вход четвертого компаратора, соединенный с катодом п того диода, анод которого соединен с вторым выводом конденсатора интегрирующей цепи, первым выводом резистора интегрирующей цепи, и анодами четвертого и шестого диодов, катод шестого диода через п тый резистор соединен с первым выходом, промежуточного каскада, а второй вывод резистора интегрирующей цепи соединен с положительным выводом двухпол рного источника напр жени .

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что введен шестой резистор, включенный между положительным выводом

двухпол рного источника напр жени  и выходом третьего компаратора.

3.Устройство по п. 2,о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что первый вывод конденсатора

соединен с его вторым выводом.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающеес  тем, что в качестве источника опорного напр жени  использован резистивный делитель напр жени .

5. Устройство по пп. 1-4, отличающеес  тем, что введен седьмой диод и вспомогательный резистивный дeлиfeль. напр жени , входные выводы которого включены между положительным и отрицательным

выводами двухпол рного источника напр жени , а выходной вывод соединен с анодом седьмого диода, катод которого соединен с неинвертирующим входом третьего компаратора.

I-

1-з