RU2012982C1

RU2012982C1 - Device for control over power transistor key

Info

Publication number: RU2012982C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Мишин; В.А. Пчельников; В.В. Леонов
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device for control over power transistor key has pause transistor shunted with first differentiating forcing key which are controlled with transistor of source of controlling pulses and connect source of bias through control transformer to base-emitter circuit of power transistor key during pause interval. It includes transistor key shunted with second differentiating forcing key which are controlled with controlling transistor and connected source of power supply through control transformer to base-emitter circuit of power transistor key during pulse interval. Device also has circuit of formation of trajectory of switching off of power transistor key controlled with clearing transistor with regeneration of energy into storage with isolation through clearing transformer. Current feedback winding of supplementary control transformer is placed in circuit of secondary winding of clearing transformer to control clearing transistor. Primary winding of transformer is connected for short duration at start of pulse interval with second forcing key to source of bias and second and third supplementary transistors ensure function of selective (within limits of corresponding pause) noise suppression both in circuit of control over power transistor key and in circuit of control over clearing transistor. EFFECT: enhanced operational control. 1 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления транспортными ключами в преобразователях напряжения и тока. The invention relates to a conversion technique and can be used as power amplifiers for controlling transport keys in voltage and current converters.

Известно устройство для управления силовым транзистором ключом, содержащее транзисторный ключ, транзистор паузы, которые управляют с помощью трансформатора управления работой силового транзисторного ключа, два форсирующих ключа, две времязадающие цепочки, источник питания, смещения управляющих импульсов, трансформатор тока. A device is known for controlling a power transistor with a key, comprising a transistor key, a pause transistor that control a power transistor switch with a control transformer, two forcing keys, two timing circuits, a power source, control pulse bias, and a current transformer.

Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности. The disadvantage of this device is the limited functionality.

Известно устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее источники питания, смещения и управляющих импульсов, транзисторный ключ, транзистор паузы, которые управляют с помощью трансформатора управления работой силового транзистора ключа, два форсирующих ключа, две времязадающие цепочки, трансформатор тока и дополнительный транзистор управления. A device for controlling a power transistor switch is known, which contains power sources, bias and control pulses, a transistor switch, a pause transistor, which are controlled by a power transistor for controlling the operation of the switch, two boost keys, two timing circuits, a current transformer and an additional control transistor.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее источник питания, выход которого через первый резистор подключен к коллектору транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с анодом первого диода и началом первичной обмотки трансформатора управления. Вторичная обмотка трансформатора управления предназначена для подключения к переходу база-эмиттер силового транзисторного ключа. Устройство содержит также источник смещения, второй диод, зашунтрованный первым конденсатором, транзистор паузы, коллектор которого через второй резистор соединен с катодом первого диода и базой транзисторного ключа, а эмиттер подключен к аноду второго диода, источник управляющих импульсов, выходной транзистор которого эмиттером соединен через общую шину питания обоих источников с концом первичной обмотки трансформатора управления, а коллектором через третий резистор - с базой транзистора паузы, между базой которого и катодом второго диода включен четвертый резистор, первый форсирующий ключ, соединенный базой и первым выводом пятого резистора и через второй конденсатор с первым выводом жесткого резистора шунтированного третьим диодом, анод которого подключен к коллектору транзистора паузы и второму выводу шестого резистора, при этом коллектор первого форсирующего ключа подключен к первому выводу седьмого резистора, второй вывод которого соединен с выходом источника смещения и катодом второго диода, а второй вывод пятого резистора подключен к выходу источника питания, эмиттер первого форсирующего ключа соединен с катодами первого и четвертого диодов, причем анод четвертого диода подключен к базе первого форсирующего ключа, второй форсирующий ключ, эмиттер которого соединен с выходом источника питания, а коллектор подключен через восьмой резистор к аноду первого диода, база-эмиттерный переход второго форсирующего ключа зашунтирован девятым резистором, а база через третий конденсатор подключена к первым выводам десятого и одиннадцатого резисторов, второй вывод последнего подключен к коллектору управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база - с базой выходного транзистора источника управляющих импульсов, трансформатора тока, первичная обмотка которого предназначена для включения в коллекторную цепь силового транзисторного ключа, а вторичная обмотка через пятый диод включена между коллектором транзисторного ключа и общей шиной питания, двенадцатый резистор, дополнительный транзистор, эмиттер которого подключен к коллектору транзисторного ключа, а коллектор - к базе транзисторного ключа, при этом база дополнительного транзистора через двенадцатый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора, второй вывод десятого резистора подключен к выходу источника питания. The closest in technical essence to the proposed one is a device for controlling a power transistor switch containing a power source, the output of which through the first resistor is connected to the collector of the transistor switch, the emitter of which is connected to the anode of the first diode and the beginning of the primary winding of the control transformer. The secondary winding of the control transformer is designed to connect a power transistor switch to the base-emitter junction. The device also contains a bias source, a second diode shunted by the first capacitor, a pause transistor, the collector of which through the second resistor is connected to the cathode of the first diode and the base of the transistor switch, and the emitter is connected to the anode of the second diode, a control pulse source, the output transistor of which is emitter connected through a common the power supply bus of both sources with the end of the primary winding of the control transformer, and the collector through the third resistor with the base of the pause transistor, between the base of which and the cathode of the second the fourth resistor is turned on, the first boost key is connected by the base and the first output of the fifth resistor and through the second capacitor to the first output of the hard resistor shunted by the third diode, the anode of which is connected to the collector of the pause transistor and the second output of the sixth resistor, while the collector of the first boost key is connected to the first terminal of the seventh resistor, the second terminal of which is connected to the output of the bias source and the cathode of the second diode, and the second terminal of the fifth resistor is connected to the output of the power supply The emitter of the first boost key is connected to the cathodes of the first and fourth diodes, the anode of the fourth diode connected to the base of the first boost key, the second boost key, the emitter of which is connected to the output of the power source, and the collector is connected through the eighth resistor to the anode of the first diode, the base the emitter junction of the second boost key is shunted by the ninth resistor, and the base through the third capacitor is connected to the first terminals of the tenth and eleventh resistors, the second terminal of the latter is connected to the collector a control transistor, the emitter of which is connected to a common power bus, and the base - to the base of the output transistor of the source of control pulses, a current transformer, the primary winding of which is intended to be included in the collector circuit of the power transistor switch, and the secondary winding through the fifth diode is connected between the collector of the transistor switch and common power bus, twelfth resistor, additional transistor, the emitter of which is connected to the collector of the transistor switch, and the collector to the base of the transistor switch, etc. and this base of the additional transistor through the twelfth resistor is connected to the collector of the control transistor, the second output of the tenth resistor is connected to the output of the power source.

Недостаток известного устройства - ограниченные функциональные возможности при управлении силовым транзисторными ключами с управляемыми цепями формирования траектории переключения. A disadvantage of the known device is its limited functionality when controlling power transistor switches with controlled circuits for forming a switching path.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. The aim of the invention is the expansion of functionality.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит источник питания, выход которого через первый резистор подключен к коллектору транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с анодом первого диода и началом первичной обмотки трансформатора управления, вторичная обмотка которого предназначена для подключения к база-эмиттерной цепи силового транзисторного ключа, источник смещения, второй диод, зашунтированный первым конденсатором, транзистор паузы, коллектор которого соединен с первым выводом второго резистора, а эмиттер подключен к аноду второго диода, источник управляющих импульсов, выходной транзистор которого эмиттером соединен через общую шину питания обоих источников с концом первичной обмотки трансформатора управления, а коллектором через третий резистор - с базой транзистора паузы, между базой которого и катодом второго диода включен четвертый резистор, первый форсирующий ключ, соединенный базой с первым выводом пятого резистора и через второй конденсатор с первым выводом шестого резистора, шунтированного третьим диодом, анод которого подключен к коллектору транзистора паузы и второму выводу шестого резистора, при этом коллектор первого форсирующего ключа подключен к первому выводу седьмого резистора, второй вывод которого соединен с выходом источника смещения и с катодом второго диода, а второй вывод пятого резистора подключен к выходу источника питания, эмиттер первого форсирующего ключа соединен с вторым выводом второго резистора и с катодом четвертого диода, анод которого подключен к базе первого форсирующего ключа, второй форсирующий ключ, эмиттер которого соединен с выходом источника питания, а коллектор подключен к первому выводу восьмого резистора, база-эмиттерный переход второго форсирующего ключа зашунтирован девятым резистором, а база через третий конденсатор подключена к первым выводам десятого и одиннадцатого резисторов, причем второй вывод десятого резистора соединен с выходом источника питания, управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база - с базой выходного транзистора источника управляющих импульсов, трансформатор тока, первичная обмотка которого предназначена для включения коллекторно-эмиттерную цепь силового транзисторного ключа, а вторичная обмотка через выпрямитель включена в цепь между коллектором транзисторного ключа и общей шиной питания, дополнительный транзистор, эмиттер которого подключен к коллектору транзисторного ключа, а коллектор - к базе транзисторного ключа и катоду первого диода, при этом база дополнительного транзистора через двенадцатый резистор соединена с коллектором управляющего транзистора. The essence of the invention lies in the fact that the device contains a power source, the output of which through the first resistor is connected to the collector of the transistor switch, the emitter of which is connected to the anode of the first diode and the beginning of the primary winding of the control transformer, the secondary winding of which is designed to connect to the base-emitter circuit of the power transistor a key, a bias source, a second diode, shunted by the first capacitor, a pause transistor, the collector of which is connected to the first output of the second resistor, and the emitter ter is connected to the anode of the second diode, the source of control pulses, the output transistor of which is emitter connected through the common power bus of both sources to the end of the primary winding of the control transformer, and the collector through the third resistor to the base of the pause transistor, between the base of which and the cathode of the second diode the fourth resistor is connected , the first forcing key connected by the base to the first terminal of the fifth resistor and through the second capacitor to the first terminal of the sixth resistor shunted by the third diode, the anode of which is connected to the collector of the pause transistor and the second terminal of the sixth resistor, while the collector of the first forcing key is connected to the first terminal of the seventh resistor, the second terminal of which is connected to the output of the bias source and the cathode of the second diode, and the second terminal of the fifth resistor is connected to the output of the power source, emitter the first boost key is connected to the second terminal of the second resistor and to the cathode of the fourth diode, the anode of which is connected to the base of the first boost key, the second boost key, the emitter of which is connected n with the output of the power source, and the collector is connected to the first output of the eighth resistor, the base-emitter junction of the second boost key is shunted by the ninth resistor, and the base through the third capacitor is connected to the first terminals of the tenth and eleventh resistors, and the second terminal of the tenth resistor is connected to the output of the power source , a control transistor whose emitter is connected to a common power bus, and the base - to the base of the output transistor of the source of control pulses, a current transformer, the primary winding of which It is designed to turn on the collector-emitter circuit of the power transistor switch, and the secondary winding through the rectifier is connected to the circuit between the collector of the transistor switch and the common power bus, an additional transistor, the emitter of which is connected to the collector of the transistor switch, and the collector to the base of the transistor switch and the cathode of the first diode , the base of the additional transistor through the twelfth resistor connected to the collector of the control transistor.

Новым является то, что в устройство введены первый, второй и третий вспомогательные транзисторы, четырнадцать диодов, восемь резисторов, стабилитрон, резонансный дроссель, накопитель, дополнительный источник смещения, четвертый и пятый конденсаторы, транзистор сброса, трансформатор сброса и дополнительный трансформатор управления, вторичная обмотка которого подключена к база-эмиттерной цепи транзистора сброса, первичная обмотка выполнена между общей шиной и эмиттером первого вспомогательного транзистора, а обмотка обратной связи - между анодом пятого диода, объединенного с концом вторичной обмотки трансформатора сброса, начало которой соединены с анодом шестого диода и анодом стабилитрона, катод которого подключен к катоду пятого диода, при этом катод шестого диода соединен с положительным выводом накопителя, отрицательный вывод которого пиодключен к второму выводу резонансного дросселя, первичная обмотка трансформатора сброса концом соединена с анодом седьмого диода, а началом - с катодом восьмого диода и первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого подключен к эмиттеру силового транзисторного ключа, коллектор которого соединен с анодом восьмого диода и эмиттером транзистора сброса, коллектор транзистора сброса подключен к катоду седьмого диода, второй форсирующий ключ через тринадцатый резистор соединен с анодом девятого диода, катод которого подключен к первым выводам четырнадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого резисторов и аноду десятого диода, катод которого соединен с анодом одиннадцатого диода, катод которого подключен к эмиттерам первого и второго вспомогательных транзисторов, базы которых соединены соответственно с вторыми выводами пятнадцатого и шестнадцатого резисторов, а второй вывод четырнадцатого резистора подключен к коллектору первого вспомогательного транзистора и через семнадцатый резистор к выходу источника смещения, коллектор второго вспомогательного транзистора соединен с анодом двенадцатого диода, катод которого подключен к катоду тринадцатого диода и выходу дополнительного источника смещения, общий вывод которого соединен с общей шиной источников питания и смещения, коллектор третьего вспомогательного транзистора подключен к аноду тринадцатого диода, эмиттер - к аноду первого диода, а база через восемнадцатый резистор - к катоду четвертого диода к катоду четырнадцатого диода, анод которого соединен с катодом первого диода, второй вывод восьмого резистора подключен к аноду пятнадцатого диода, катодом соединенного с анодом первого диода, катод шестнадцатого диода подключен к первому выводу пятого конденсатора и эмиттеру дополнительного транзистора, который базой соединен с вторым выводом пятого конденсатора и двадцатым резистором, второй вывод которого подключен к катоду семнадцатого диода, анодом соединенного с выходом источника питания, при этом восемнадцатый диод анодом подключен ко второму выводу одиннадцатого резистора, а катодом соединен с коллектором управляющего транзистора. New is the fact that the first, second and third auxiliary transistors, fourteen diodes, eight resistors, a zener diode, a resonant inductor, a drive, an additional bias source, a fourth and fifth capacitors, a reset transistor, a reset transformer and an additional control transformer, a secondary winding are introduced into the device which is connected to the base-emitter circuit of the reset transistor, the primary winding is made between the common bus and the emitter of the first auxiliary transistor, and the feedback winding is m I am waiting for the anode of the fifth diode, combined with the end of the secondary winding of the reset transformer, the beginning of which is connected to the anode of the sixth diode and the anode of the zener diode, the cathode of which is connected to the cathode of the fifth diode, while the cathode of the sixth diode is connected to the positive terminal of the drive, the negative terminal of which is connected to the second terminal resonant inductor, the primary winding of the discharge transformer is connected to the anode of the seventh diode, and the beginning to the cathode of the eighth diode and the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal It is connected to the emitter of the power transistor switch, the collector of which is connected to the anode of the eighth diode and the emitter of the reset transistor, the collector of the reset transistor is connected to the cathode of the seventh diode, the second boost key is connected through the thirteenth resistor to the anode of the ninth diode, the cathode of which is connected to the first terminals of the fourteenth, fifteenth , sixteenth resistors and the anode of the tenth diode, the cathode of which is connected to the anode of the eleventh diode, the cathode of which is connected to the emitters of the first and second auxiliary transistors, the bases of which are connected respectively to the second terminals of the fifteenth and sixteenth resistors, and the second terminal of the fourteenth resistor is connected to the collector of the first auxiliary transistor and through the seventeenth resistor to the output of the bias source, the collector of the second auxiliary transistor is connected to the anode of the twelfth diode, the cathode of which is connected to the cathode of the thirteenth diode and the output of an additional bias source, the common output of which is connected to a common bus of power sources and bias, collect p of the third auxiliary transistor is connected to the anode of the thirteenth diode, the emitter to the anode of the first diode, and the base through the eighteenth resistor to the cathode of the fourth diode to the cathode of the fourteenth diode, the anode of which is connected to the cathode of the first diode, the second output of the eighth resistor is connected to the anode of the fifteenth diode, the cathode of the first diode connected to the anode, the cathode of the sixteenth diode is connected to the first terminal of the fifth capacitor and the emitter of an additional transistor, which is connected to the second terminal of the fifth capacitor by the base and a twentieth resistor, a second terminal of which is connected to the cathode of the seventeenth diode anode connected to the output of the power source, the eighteenth diode anode connected to the second terminal of the eleventh resistor and a cathode connected to the collector of the control transistor.

Каждый из вновь введенных элементов выполняет присущие ему функции, вытекающие из известных положений, закономерностей науки и техники. У заявляемой совокупности отличительные признаки проявили новые свойства, заключающиеся в том, что наряду с управлением силовым транзисторным ключом предлагаемое устройство позволяет экономично управлять транзистором сброса с использованием принципа пропорционально-токового управления, реализуемого путем включения обмотки обратной связи дополнительного трансформатора управления в цепь резонансного контура сброса (рекуперации) энергии. Кроме того, в устройстве осуществлена функция селективного (в пределах соответствующей паузы) помехоподавления как в цепи управления силовым транзисторным ключом, так и в цепи управления транзистором сброса, охваченных положи- тельной обратной связью по току. При этом уменьшена задержка выключения транзисторного ключа, что ведет к расширению диапазона регулирования в области высоких частот преобразования. Достижение такого эффекта не вытекает из известных в литературе технических решений. В соответствии с изложенным следует считать предложенное техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия". Each of the newly introduced elements performs its inherent functions arising from well-known provisions, laws of science and technology. The claimed combination of distinctive features showed new properties, which, in addition to controlling the power transistor switch, the proposed device allows you to economically control the reset transistor using the principle of proportional current control, implemented by including the feedback winding of an additional control transformer in the resonant circuit of the reset ( recovery) of energy. In addition, the device has the function of selective (within the appropriate pause) interference suppression both in the control circuit of the power transistor switch and in the control circuit of the reset transistor, covered by positive current feedback. At the same time, the turn-off delay of the transistor switch is reduced, which leads to an expansion of the control range in the region of high conversion frequencies. The achievement of such an effect does not follow from the technical solutions known in the literature. In accordance with the above, the proposed technical solution should be considered as meeting the criterion of "significant differences".

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник 1 питания, выход которого через первый резистор 2 подключен к коллектору транзисторного ключа 3, эмиттер которого соединен с анодом первого диода 4 и началом первичной обмотки 5 трансформатора 6 управления, вторичная обмотка 7 которого предназначена для подключена к база-эмиттерной цепи силового транзисторного ключа 8, источник 9 смещения, второй диод 10, зашунтированный первым конденсатором 11, транзистор 12 паузы, коллектор которого соединен с первым выводом второго резистора 13, а эмиттер подключен к аноду второго диода 10, источник 14 управляющих импульсов, выходной транзистор 15 которого эмиттером соединен через общую шину питания обоих источников 1 и 9 с концом первичной обмотки 5 трансформатора 6 управления, а коллектором через третий резистор 16 - с базой транзистора 12 паузы, между базой которого и катодом второго диска 10 включен четвертый резистор 17, первый форсирующий ключ 18, соединенный базой с первым выводом пятого резистора 19 и через второй конденсатор 20 с первым выводом шестого резистора 21, шунтированного третьим диодом 22, анод которого подключен к коллектору транзистора 12 паузы и второму выводу шестого резистора 21. При этом коллектор первого форсирующего ключа 18 подключен к первому выводу седьмого резистора 23, второй вывод которого соединен с выходом источника 9 смещения и с катодом второго диода 10, а второй вывод пятого резистора 19 подключен к выходу источника 1 питания, эмиттер первого форсирующего ключа 18 соединен с вторым выводом второго резистора 13 и с катодом четвертого диода 24, анод которого подключен к базе первого форсирующего ключа 18, второй форсирующий ключ 25, эмиттер которого соединен с выходом источника 1, а коллектор подключен к первому выводу восьмого резистора 26, база-эмиттерный переход второго форсирующего ключа 25 зашунтирован девятым резистором 27, а база через третий конденсатор 28 подключена к первым выводам десятого 29 и одиннадцатого 30 резисторов, причем второй вывод десятого резистора 29 соединен с выходом источника 1 питания, управляющий транзистор 31, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база - с базой выходного транзистора 15 источника 14 управляющих импульсов, трансформатор 32 тока, первичная обмотка 33 которого предназначена для включения в коллекторно-эмиттерную цепь силового транзисторного ключа 8, а вторичная обмотка 34 через выпрямитель 35 включена в цепь между коллектором транзисторного ключа 3 и общей шиной питания, дополнительный транзистор 36, эмиттер которого подключен к коллектору транзисторного ключа 3, а коллектор - к базе транзисторного ключа 3 и катоду первого диода 4. При этом база дополнительного транзистора 36 через двенадцатый резистор 37 соединена с коллектором управляющего транзистора 31, первый 38, второй 39 и третий 40 вспомогательные транзисторы, четырнадцать диодов, восемь резисторов, стабилитрон 41, резонансный дроссель 42, накопитель 43, дополнительный источник 44 смещения, четвертый 43 и пятый 46 конденсаторы, транзистор 47 сброса, трансформатор 48 сброса и дополнительный трансформатор 49 управления, вторичная обмотка 59 которого подключена к база-эмиттерной цепи транзистора 47 сброса, первичная обмотка 51 включена между общей шиной и эмиттером первого вспомогательного транзистора 38, а обмотка 52 обратной связи - между анодом пятого диода 53, объединенного с концом вторичной обмотки 54 трансформатора 48 сброса, начало которой соединено с анодом шестого диода 55 и анодом стабилитрона 41, катод которого подключен к катоду пятого диода 53, при этом катод шестого диода 55 соединен с положительным выводом накопителя 43, отрицательный вывод которого подключен ко второму выводу резонансного дросселя 42, первичная обмотка 56 трансформатора 48 сброса концом соединена с анодом седьмого диода 57, а началом - с катодом восьмого диода 58 и первым выводом четвертого конденсатора 45, второй вывод которого подключен к эмиттеру силового транзистора ключа 8, коллектор которого соединен с анодом восьмого диода 58 и эмиттером транзистора 47 сброса, коллектор транзистора 47 сброса подключен к катоду седьмого диода 57, второй форсирующий ключ 25 через тринадцатый резистор 59 соединен с анодом девятого диода 60, катод которого подключен к первым выводам четырнадцатого 61, пятнадцатого 62, шестнадцатого 63 резисторов и аноду десятого диода 64, катод которого соединен с анодом одиннадцатого диода 65, катод которого подключен к эмиттерам первого 38 и второго 39 вспомогательных транзисторов, базы которых соединены соответственно с вторыми выводами пятнадцатого 62 и шестнадцатого 63 резисторов, а второй вывод четырнадцатого резистора 61 подключен к коллектору первого вспомогательного транзистора 38 и через семнадцатый резистор 66 к выходу источника 9 смещения, коллектор второго вспомогательного транзистора 39 соединен с анодом двенадцатого диода 67, катод которого подключен к катоду тринадцатого диода 68 и выходу дополнительного источника 44 смещения, общий вывод которого соединен с общей шиной источников питания 1 и смещения 9, коллектор третьего вспомогательного транзистора 40 подключен к аноду тринадцатого диода 68, эмиттер - к аноду первого диода 4, а база через восемнадцатый резистор 69 - к катоду четвертого диода 24 и катоду четырнадцатого диода 70, анод которого соединен с катодом первого диода 4, второй вывод восьмого резистора 26 подключен к аноду пятнадцатого диода 71, катодом соединенного с анодом первого диода 4, катод шестнадцатого диода 72 подключен к первому выводу пятого конденсатора 46 и эмиттеру дополнительного транзистора 36, который базой соединен с анодом шестнадцатого диода 72 и через девятнадцатый резистор 73 - со вторым выводом пятого конденсатора 46 и двадцатым резистором 74, второй вывод которого подключен к катоду семнадцатого диода 75, анодом соединенного с выходом источника 1 питания, при этом восемнадцатый диод 76 анодом подключен ко второму выводу одиннадцатого резистора 30, а катодом соединен с коллектором управляющего транзистора 31. The device contains a power source 1, the output of which through the first resistor 2 is connected to the collector of the transistor switch 3, the emitter of which is connected to the anode of the first diode 4 and the beginning of the primary winding 5 of the control transformer 6, the secondary winding of which 7 is designed to be connected to the base-emitter power transistor circuit key 8, the bias source 9, the second diode 10, shunted by the first capacitor 11, the pause transistor 12, the collector of which is connected to the first output of the second resistor 13, and the emitter is connected to the second anode diode 10, a source of control pulses 14, the output transistor 15 of which is connected by an emitter through a common power bus of both sources 1 and 9 to the end of the primary winding 5 of the control transformer 6, and the collector through the third resistor 16 to the base of the pause transistor 12, between the base of which and the cathode the second disk 10 includes a fourth resistor 17, the first boost key 18, connected by a base to the first terminal of the fifth resistor 19 and through the second capacitor 20 to the first terminal of the sixth resistor 21, shunted by the third diode 22, the anode of which is connected connected to the collector of the pause transistor 12 and the second terminal of the sixth resistor 21. In this case, the collector of the first boost key 18 is connected to the first terminal of the seventh resistor 23, the second terminal of which is connected to the output of the bias source 9 and to the cathode of the second diode 10, and the second terminal of the fifth resistor 19 connected to the output of the power source 1, the emitter of the first boost key 18 is connected to the second output of the second resistor 13 and to the cathode of the fourth diode 24, the anode of which is connected to the base of the first boost key 18, the second boost key 25, the emitter which is connected to the output of source 1, and the collector is connected to the first output of the eighth resistor 26, the base-emitter junction of the second boost key 25 is shunted by the ninth resistor 27, and the base through the third capacitor 28 is connected to the first terminals of the tenth 29 and eleventh 30 resistors, the second output the tenth resistor 29 is connected to the output of the power source 1, the control transistor 31, the emitter of which is connected to a common power bus, and the base is connected to the base of the output transistor 15 of the source 14 of the control pulses, the current transformer 32 a, the primary winding 33 of which is intended to be included in the collector-emitter circuit of the power transistor switch 8, and the secondary winding 34 through the rectifier 35 is connected to the circuit between the collector of the transistor switch 3 and the common power bus, an additional transistor 36, the emitter of which is connected to the collector of the transistor key 3, and the collector - to the base of the transistor switch 3 and the cathode of the first diode 4. In this case, the base of the additional transistor 36 is connected through the twelfth resistor 37 to the collector of the control transistor 31, first 38, w swarm 39 and third 40 auxiliary transistors, fourteen diodes, eight resistors, zener diode 41, resonant inductor 42, drive 43, additional bias source 44, fourth 43 and fifth 46 capacitors, reset transistor 47, reset transformer 48 and additional control transformer 49, secondary the winding 59 of which is connected to the base-emitter circuit of the reset transistor 47, the primary winding 51 is connected between the common bus and the emitter of the first auxiliary transistor 38, and the feedback winding 52 is between the anode of the fifth diode 53, connected to the end of the secondary winding 54 of the reset transformer 48, the beginning of which is connected to the anode of the sixth diode 55 and the anode of the zener diode 41, the cathode of which is connected to the cathode of the fifth diode 53, while the cathode of the sixth diode 55 is connected to the positive terminal of the drive 43, the negative terminal of which is connected to to the second output of the resonant inductor 42, the primary winding 56 of the reset transformer 48 is connected to the anode of the seventh diode 57, and the beginning to the cathode of the eighth diode 58 and the first output of the fourth capacitor 45, the second output of which connected to the emitter of the power transistor of the key 8, the collector of which is connected to the anode of the eighth diode 58 and the emitter of the reset transistor 47, the collector of the reset transistor 47 is connected to the cathode of the seventh diode 57, the second boost key 25 through the thirteenth resistor 59 is connected to the anode of the ninth diode 60, the cathode of which connected to the first terminals of the fourteenth 61, fifteenth 62, sixteenth 63 resistors and the anode of the tenth diode 64, the cathode of which is connected to the anode of the eleventh diode 65, the cathode of which is connected to the emitters of the first 38 and second 39 auxiliary auxiliary transistors, the bases of which are connected respectively to the second terminals of the fifteenth 62 and sixteenth 63 resistors, and the second terminal of the fourteenth resistor 61 is connected to the collector of the first auxiliary transistor 38 and through the seventeenth resistor 66 to the output of the bias source 9, the collector of the second auxiliary transistor 39 is connected to the anode of the twelfth diode 67, the cathode of which is connected to the cathode of the thirteenth diode 68 and the output of the additional bias source 44, the common output of which is connected to a common source bus power supply 1 and bias 9, the collector of the third auxiliary transistor 40 is connected to the anode of the thirteenth diode 68, the emitter to the anode of the first diode 4, and the base through the eighteenth resistor 69 to the cathode of the fourth diode 24 and the cathode of the fourteenth diode 70, the anode of which is connected to the cathode the first diode 4, the second output of the eighth resistor 26 is connected to the anode of the fifteenth diode 71, the cathode connected to the anode of the first diode 4, the cathode of the sixteenth diode 72 is connected to the first output of the fifth capacitor 46 and the emitter of the additional transistor 36, which the th base is connected to the anode of the sixteenth diode 72 and through the nineteenth resistor 73 to the second terminal of the fifth capacitor 46 and the twentieth resistor 74, the second terminal of which is connected to the cathode of the seventeenth diode 75, the anode connected to the output of the power source 1, while the eighteenth diode 76 is connected by the anode to the second output of the eleventh resistor 30, and the cathode is connected to the collector of the control transistor 31.

Источники питания 1 и смещения 9, 44 могут представлять собой источники постоянного тока, выполненные по схеме трансформатор - выпрямитель-фильтр. Power supplies 1 and bias 9, 44 can be direct current sources made according to the transformer - rectifier-filter circuit.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче отрицательного импульса на базе транзистора 15 источника 14 управляющих импульсов происходит включение транзистора 15 и выключение управляющего транзистора 31. Транзистор 12 паузы отпирается и через первичную обмотку 5 трансформатора 6 управления, диоды 4 и 10, резистор 13 начинает протекать ток, что приводит к включению форсирующего ключа 18, причем длительность его проводящего состояния определяется параметрами конденсатора 20 и резистора 21 времязадающей цепи и выбирается большей, чем время рассасывания носителей в базе силового транзистора ключа 8. При этом через диоды 4 и 10 и первичную обмотку 5 трансформатора 6 управления протекает ток, величина которого определяется сопротивлением резистора 23 и должна быть достаточной для быстрого запирания силового транзистора ключа 8. Напряжение на первичной обмотке 5 трансформатора 6 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 9 смещения, что достигается выбором величины сопротивления резистора 23 много меньшей величины сопротивления резистора 13. На вторичной обмотке 7 трансформатора 6 управления индуцируется напряжение, являющееся запирающим для силового транзистора ключа 8, причем скорость его нарастания, величина и малая индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 6 управления определяют высокую скорость нарастания и величину (в пределах допустимого для данного типа транзисторов) обратного базового тока, т. е. его форсирование. По окончании заряда конденсатора 20 форсирующий ключ 18 закрывается, напряжение на первичной 5 и вторичной 7 обмотках трансформатора 6 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового транзисторного ключа 8, так как ток продолжает протекать через первичную обмотку 5 трансформатора 6 управления, диоды 4 и 70, резистор 13, транзистор паузы 12, диод 10, обеспечивая перемагничивание магнитопровода трансформатора 6 управления. На материале паузы транзистор 40 открыт падением напряжения на диодах 4 и 70 и обеспечивает помехоустойчивость устройства, подключая первичную обмотку 5 через диод 68 и отрицательному дополнительному источнику 44 смещения. При подаче положительного импульса на базу транзистора 15 источника 14 управляющих импульсов и управляющего транзистора 31, транзистор 15 выключается, а транзистор 31 включается. При этом транзистор 12 паузы начинает выключаться, причем напряжение на конденсаторе 11 способствует запиранию транзистора 12 паузы через резистор 17. Одновременно через открытый транзистор 31 включается форсирующий ключ 25, транзистор 36 и транзисторный ключ 3. Причем длительность проводящего состояния форсирующего ключа 25 определяется параметрами конденсатора 28 и резистора 30 времязадающей цепи. Ток в первичной обмотке 5 трансформатора 6 управления меняет напряжение и его величина, определяемая сопротивлением резистора 26, должна быть достаточной для быстрого отпирания силового транзисторного ключа 8. Напряжение на первичной обмотке 5 трансформатора 6 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 1 питания, так как величина сопротивления резистора 26 много меньше величины сопротивления резистора 2. После выключения форсирующего ключа 25 ток через первичную обмотку 5 трансформатора 6 управления протекает через открытый транзисторный ключ 3 и резистор 2. Так вторичной обмотки 34 трансформатора 32 тока через выпрямитель 35 и открытый транзисторный ключ 3 протекает через первичную обмотку 5 трансформатора 6 управления, обеспечивал величину базового тока силового транзисторного ключа 8 для данного тока коллектора. В это же время конденсатор 20 разряжается через диоды 22 и 24 и резистор 13, обеспечивая подготовку форсирующего ключа 18 к его следующему включению. При очередном выключении управляющего транзистора 31 конденсатор 28 разряжается через резисторы 27, 29, обеспечивал подготовку форсирующего ключа 25 к следующему включению. Заряженный в начале интервала паузы через диод 58 конденсатор 45, обеспечивающий формирование оптимальной траектории выключения силового транзисторного ключа 8, при включении ключа 8 разряжается по цепи: первичная обмотка 56 трансформатора 48 сброса - диод 57 - коллекторно-эмиттерный переход транзистора 47 сброса - коллекторно-эмиттерный переход силового транзисторного ключа 8. Тем самым энергия конденсатора 45 сбрасывается в накопитель 43 по цепи: вторичная обмотка 54 трансформатора сброса 48 - диод 55 - накопитель 43 - резонансный дроссель 42 - обмотка 52 обратной связи дополнительного трансформатора 49 управления. В качестве накопи теля 43 могут служить конденсаторы входного или выходного фильтра преобразователя. Диод 53 и стабилитрон 41 служат для ограничения обратного напряжения на трансформаторе 48 сброса. Ток сброса, протекающий через транзистор 47 сброса имеет форму синусоидального импульса, а его параметры определяются напряжениями на конденсаторе 45 и накопителе 43 и параметрами резонансного контура, образованного емкостью конденсатора 45 и приведенной индуктивностью резонансного дросселя 42. Управление транзистором 47 сброса начинает осуществляться через дополнительный трансформатор 49 управления, первичная обмотка 51 которого в начале интервала импульса форсирующим ключом 25 кратковременно подключается к выходу источника 1 питания через резистор 59, диод 60 и диоды 64, 65. Форма и величина базового тока транзистора 47 сброса в дальнейшем определяется формой и величиной тока коллектора этого же транзистора благодаря обмотке 52 обратной связи по току дополнительного трансформатора 49 управления. По окончании импульса сброса на первичную обмотку 51 через резистор 66 и транзистор 38 поступает отрицательное напряжение с источника 9 смещения, что ведет к запиранию транзистора 47 сброса. Одновременно транзистор 39 подключает первичную обмотку 51 через диод 67 к демпфирующему низковольтному дополнительному источнику 44 смещения, что ведет к росту помехоустойчивости устройства. Кроме того, конденсатор 46, заряженный через диод 75 и резистор 74 на интервале импульса, в начале паузы разряжается на база-эмиттерный переход транзистора 36, снижая тем самым задержку выключения транзисторного ключа 3. When a negative pulse is applied based on the transistor 15 of the source 14 of the control pulses, the transistor 15 is turned on and the control transistor 31 is turned off. The pause transistor 12 is unlocked and the current starts to flow through the primary winding 5 of the control transformer 6, diodes 4 and 10, which leads to a current boost key 18, the duration of its conducting state being determined by the parameters of the capacitor 20 and the resistor 21 of the timing circuit and is selected longer than the time of resorption of carriers in the base of the power supply key ansistor 8. At the same time, a current flows through the diodes 4 and 10 and the primary winding 5 of the control transformer 6, the value of which is determined by the resistance of the resistor 23 and should be sufficient to quickly lock the power transistor of the key 8. The voltage on the primary winding 5 of the control transformer 6 approximately equal to the voltage of the bias source 9, which is achieved by choosing the resistance value of the resistor 23 much less than the resistance value of the resistor 13. On the secondary winding 7 of the control transformer 6 induces voltage, which is a lock for the power transistor of the key 8, and its slew rate, magnitude and low inductance of the windings of the windings of the control transformer 6 determine the high slew rate and the magnitude (within the limits allowed for this type of transistors) of the inverse base current, i.e., its forcing . At the end of the charge of the capacitor 20, the forcing switch 18 is closed, the voltage on the primary 5 and secondary 7 windings of the control transformer 6 is reduced, remaining locking for the power transistor switch 8, since the current continues to flow through the primary winding 5 of the control transformer 6, diodes 4 and 70, the resistor 13, the pause transistor 12, the diode 10, providing magnetization reversal of the magnetic core of the control transformer 6. On the pause material, the transistor 40 is opened by a voltage drop across the diodes 4 and 70 and provides noise immunity of the device by connecting the primary winding 5 through the diode 68 and the negative negative bias source 44. When a positive pulse is applied to the base of the transistor 15 of the source 14 of the control pulses and the control transistor 31, the transistor 15 turns off and the transistor 31 turns on. In this case, the pause transistor 12 starts to turn off, and the voltage across the capacitor 11 helps to shut off the pause transistor 12 through the resistor 17. At the same time, an forcing switch 25, a transistor 36 and a transistor switch 3 are turned on through the open transistor 31. Moreover, the duration of the conducting state of the forcing switch 25 is determined by the parameters of the capacitor 28 and a resistor 30 timing chain. The current in the primary winding 5 of the control transformer 6 changes the voltage and its value, determined by the resistance of the resistor 26, should be sufficient to quickly unlock the power transistor switch 8. The voltage on the primary winding 5 of the control transformer 6 is currently approximately equal to the voltage of the power supply 1, since the resistance value of the resistor 26 is much less than the resistance value of the resistor 2. After turning off the boost key 25, the current through the primary winding 5 of the control transformer 6 flows through the open fifth transistor switch 3 and a resistor 2. Since the secondary winding 34 of the transformer 32 via a current rectifier 35 and open transistor switch 3 flows through the primary winding 5 of transformer control 6 ensures the base current value of the power transistor switch 8 for a given collector current. At the same time, the capacitor 20 is discharged through the diodes 22 and 24 and the resistor 13, providing the preparation of the boost key 18 for its next inclusion. The next time the control transistor 31 is turned off, the capacitor 28 is discharged through the resistors 27, 29, and it ensures that the boost switch 25 is prepared for the next turn on. A capacitor 45 charged at the beginning of the interval of a pause through diode 58, which ensures the formation of an optimal switch-off path for the power transistor switch 8, discharges the circuit when the switch 8 is turned on: the primary winding 56 of the reset transformer 48 - diode 57 - collector-emitter junction of the reset transistor 47 - collector-emitter transition of the power transistor switch 8. Thereby, the energy of the capacitor 45 is discharged to the accumulator 43 along the circuit: secondary winding 54 of the reset transformer 48 - diode 55 - accumulator 43 - resonant inductor 42 - winding 52 additional feedback control of the transformer 49. The capacitor 43 can be the input or output filter capacitors of the converter. The diode 53 and the zener diode 41 serve to limit the reverse voltage at the reset transformer 48. The reset current flowing through the reset transistor 47 takes the form of a sinusoidal pulse, and its parameters are determined by the voltages at the capacitor 45 and the drive 43 and the parameters of the resonant circuit formed by the capacitor 45 and the reduced inductance of the resonant inductor 42. The reset transistor 47 is controlled via an additional transformer 49 control, the primary winding 51 of which at the beginning of the pulse interval with a boost key 25 is briefly connected to the output of the power supply 1 of resistor 59, diode 60 and diodes 64, 65. The shape and size of the base current of transistor 47 reset subsequently determined by the shape and size of the current collector of the same transistor 52 through winding current feedback control additional transformer 49. At the end of the reset pulse to the primary winding 51 through the resistor 66 and the transistor 38 receives a negative voltage from the bias source 9, which leads to the blocking of the reset transistor 47. At the same time, the transistor 39 connects the primary winding 51 through a diode 67 to a damping low-voltage additional bias source 44, which leads to an increase in the noise immunity of the device. In addition, the capacitor 46, charged through the diode 75 and the resistor 74 on the pulse interval, at the beginning of the pause is discharged to the base-emitter junction of the transistor 36, thereby reducing the turn-off delay of the transistor switch 3.

Изобретение по сравнению с прототипом позволяет расширить функциональные возможности устройства для управления силовым транзисторными ключом и преобразователей, в которых оно может применяться, за счет введения экономичных цепей управления транзистором сброса с использованием принципа пропорционально-токового управления, реализуемого путем включения обмотки обратной связи дополнительного трансформатора управления в цепь резонансного контура сброса (рекуперации) энергии. Кроме того, осуществление функции селективного (в пределах соответствующей паузы) помехоподавления не только в цепи управления силовым транзисторным ключом, но и в цепи управления транзистором сброса, охваченных положительной обратной связью по току, дает возможность резко повысить надежность транзисторных преобразователей мощностью от сотен ватт до десятков киловатт. Уменьшение задержки выключения транзисторного ключа ведет к расширению диапазона регулирования в области высоких частот преобразования. In comparison with the prototype, the invention allows to expand the functionality of the device for controlling the power transistor switch and converters in which it can be applied by introducing economical control circuits of the reset transistor using the principle of proportional current control, implemented by including the feedback winding of an additional control transformer in circuit of the resonant circuit discharge (recovery) of energy. In addition, the implementation of the selective interference suppression function (within the corresponding pause) not only in the power transistor switch control circuit, but also in the reset transistor control circuit covered by positive current feedback, makes it possible to drastically increase the reliability of transistor converters with power from hundreds of tens to tens kilowatt. Reducing the turn-off delay of the transistor switch leads to an expansion of the control range in the region of high conversion frequencies.

Claims

DEVICE FOR CONTROL OF A POWER TRANSISTOR KEY, containing a power source, the output of which through the first resistor is connected to the collector of the transistor switch, the emitter of which is connected to the anode of the first diode and the beginning of the primary winding of the control transformer, the secondary winding of which is designed to connect to the base emitter circuit of the power transistor switch, the source bias, the second diode, shunted by the first capacitor, a pause transistor, the collector of which is connected to the first output of the second resistor, and the emitter is connected to the anode of the second diode, the source of the control pulses, the output transistor, the emitter of which is connected to the common bus of the power source and the bias source and to the end of the primary winding of the control transformer, and the collector through the third resistor is connected to the base of the pause transistor connected through the fourth resistor to the cathode the second diode, the first forming key connected by the base to the first terminal of the fifth resistor, connected through the second capacitor to the first terminal of the sixth resistor, shunted by the third diode ohm, the anode of which is connected to the collector of the pause transistor and the second terminal of the sixth resistor, while the collector of the first boost key is connected to the first terminal of the seventh resistor, the second terminal of which is connected to the output of the bias source and to the cathode of the second diode, and the second terminal of the fifth resistor is connected to the output the power source, the emitter of the first boost key is connected to the second terminal of the second resistor and the cathode of the fourth diode, the anode of which is connected to the base of the first boost key, the second boost key, em whose ter is connected to the output of the power source, and the collector is connected to the first output of the eighth resistor, the base-emitter junction of the second boost key is shunted by the ninth resistor, and the base through the third capacitor is connected to the first terminals of the tenth and eleventh resistors, and the second terminal of the tenth resistor is connected to the output of the power source , control transistor, the emitter of which is connected to a common bus, and the base - to the base of the output transistor of the source of control pulses, current transformer, primary coil which is designed to include a power transistor switch in the collector-emitter circuit, and the secondary winding through the rectifier is designed to connect between the collector of the transistor switch and the common power bus, an additional transistor whose emitter is connected to the collector of the transistor switch and the collector to the base of the transistor switch and to the cathode of the first diode, the base of the additional transistor is connected through the twelfth resistor to the collector of the control transistor, characterized in that, in order to expand functional capabilities, it introduced three auxiliary transistors, fourteen diodes, eight resistors, a zener diode, a resonant inductor, a drive, an additional bias source, the fourth and fifth capacitors, a reset transistor, a reset transformer and an additional control transformer, the secondary winding of which is connected to the base-emitter circuit of the transistor reset, the primary winding is connected between the common bus and the emitter of the first auxiliary transistor, and the feedback winding is between the first output p the resonance inductor and the anode of the fifth diode connected to the end of the secondary winding of the reset transformer, the beginning of which is connected to the anode of the sixth diode and the zener diode, the cathode of which is connected to the cathode of the fifth diode, the cathode of the sixth diode is connected to the positive terminal of the drive, the negative terminal of which is connected to the second terminal of the resonant throttle, the end of the primary winding of the reset transformer is connected to the anode of the seventh diode, and the beginning is connected to the cathode of the eighth diode and the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of which connected to the emitter of the power transistor switch, the collector of which is connected to the anode of the eighth diode and the emitter of the reset transistor, the collector of the reset transistor is connected to the cathode of the seventh diode, the second forming key is connected through the thirteenth resistor to the anode of the ninth diode, the cathode of which is connected to the first terminals of the fourteenth to sixteenth resistors and the anode of the tenth diode, the cathode of which is connected to the anode of the eleventh diode, the cathode of which is connected to the emitters of the first and second auxiliary transistors, ba which are connected respectively to the second terminals of the fifteenth and sixteenth resistors, and the second terminal of the fourteenth resistor is connected to the collector of the first auxiliary transistor connected through the seventeenth resistor to the output of the bias source, the collector of the second auxiliary transistor is connected to the anode of the twelfth diode, the cathode of which is connected to the cathode of the thirteenth diode and the output of an additional bias source, the common output of which is connected to a common bus, the collector of the third auxiliary trans the resistor is connected to the anode of the thirteenth diode, the emitter to the anode of the first diode, and the base through the eighteenth resistor is connected to the cathode of the fourth diode connected to the cathode of the fourteenth diode, the anode of which is connected to the cathode of the first diode, the second terminal of the eighth resistor is connected to the anode of the fifteenth diode, cathode which is connected to the anode of the first diode, the cathode of the sixteenth diode is connected to the first terminal of the fifth capacitor and the emitter of an additional transistor, the base of which is connected to the anode of the sixteenth diode, are connected m through the nineteenth resistor with the second terminal of the fifth capacitor and the first terminal of the twentieth resistor, the second terminal of which is connected to the cathode of the seventeenth diode, the anode of which is connected to the output of the power source, the anode of the eighteenth diode is connected to the second terminal of the eleventh resistor, and the cathode is connected to the collector of the control transistor .