SU1229912A2

SU1229912A2 - Device for controlling power transistor switch

Info

Publication number: SU1229912A2
Application number: SU843769150A
Authority: SU
Inventors: Вадим Николаевич Мишин; Виктор Алексеевич Пчельников
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1986-05-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и вл етс дополнительным к авт. св. № 1127053. Цель изобретени - расширение диапазона регулировани и повышение помехоустойчивости. Устройство содержит основной транзистор- ньй ключ (ТК) .4, источник 5 смещени , ключевой элемент 6, источник 8 управл ющих импульсов, трасформатор управлени (ТУ) 9, формирукжий узел tO, помехоподавл ющий блок (ПВ) 24. ПолоW с: и- со СО tvD КThe invention relates to electrical engineering and is complementary to the author. St. No. 1127053. The purpose of the invention is to expand the range of regulation and increase noise immunity. The device contains the main transistor key (TC) .4, the source 5 bias, the key element 6, the source 8 control pulses, the control transformer (TU) 9, the forming node tO, the interference suppression unit (PV) 24. Polo with: and - with CO tvD K

Description

жительное напр жение пр мосмещенного Ьазоэмиттерного перехода ТК 4, тран- зистора 28 и ПБ 24 не вли ет на работу всего устройства. На данном интервале времени с начала интервала паузы на ТК 4 форсирующий импульс напр жени на первичной обмотке ТУ 9 по величине превьшГает напр жение параметрического стабилизатора, состо щего из резистора 2, конденсатора (К) 25 и стабистора 26, и запирает диод (Д) 27. По окончании формирующего импульса возникает положительныйThe positive voltage of the shifted laser emitter junction TC 4, transistor 28 and PB 24 does not affect the operation of the entire device. At this time interval from the beginning of the pause interval on TC 4, the forcing voltage pulse on the primary winding of the TU 9 exceeds the voltage of the parametric stabilizer consisting of resistor 2, capacitor (K) 25 and stabilizer 26, and locks the diode (D) 27 At the end of the forming pulse, a positive

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к устройствам дл управлени силовыми транзисторными ключами в преобразовател х напр жени и тока, и вл етс усовершенствованием устройства по основному авт. св. № 1127053.The invention relates to electrical engineering, namely, devices for controlling power transistor switches in voltage and current converters, and is an improvement of the device according to the basic current. St. No. 1127053.

Целью изобретени вл етс расшире ние диапазона регулировани и повышени помехоустойчивости устройства дл управлени силовым транзисторнымThe aim of the invention is to expand the control range and increase the noise immunity of the device for controlling the power transistor

ключом.the key.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема устройства дл управлени силовым транзисторным ключом на фиг.2 - временные диаграммы, илюстрирующие работу устройства.FIG. 1 is a schematic diagram of the device for controlling the power transistor switch in FIG. 2 — timing diagrams illustrating the operation of the device.

Устройство содержит источник 1 питани , подключенный через коллекторный 2 и базовый 3 резисторы соответственно к коллектору и базе основного транзисторного ключа 4, источник 5 смещени , ключевой элемент 6, пер- вый силовой электрод, которого подключен к резистору 7, источник 8 управл ющих импульсов, соединенный с общей шиной питани обоих источников 1 и 5, трансформатор 9 управлени , форсирующий узел 10, первый диод 11, зашунтированньй конденсатором 12, к катоду которого подключены два резистора 13 и 14 и второй диод 15, причем первый силовой вьшод форсирующего узла 10, соединенньй с источником 5 смещени , через первый резистор 13 подключен к управл ющему входу форсирующего узла 10 и кЛтоду первогоThe device contains a power source 1 connected via a collector 2 and a base 3 resistors respectively to the collector and the base of the main transistor switch 4, the bias source 5, the key element 6, the first power electrode which is connected to the resistor 7, the source 8 control pulses, connected to the common power bus of both sources 1 and 5, the control transformer 9, the forcing unit 10, the first diode 11, is bridged by a capacitor 12, to the cathode of which two resistors 13 and 14 and the second diode 15 are connected, with the first power output forcing node 10, connected to bias source 5, through the first resistor 13 is connected to the control input of the forcing node 10 and kLtode of the first

выброс напр жени , вызванньй ЭДС самоиндукции, при этом Д 37 открываетс и положительный выброс напр жени подавл етс отрицательным напр жением К 25. Таким образом, подавл ютс импульсы помехи. ПБ 24 отключаете по окончании интервала паузы ТК 4. Введение ПБ 24 позвол ет повысить помехоустойчивость устройства, дает возможность применить принцип пропорционально-токового управлени силовыми транзисторами с повышенным КПД. 2 ил.voltage surge caused by self-induction EMF, while D 37 is opened and positive voltage surge is suppressed by negative voltage K 25. Thus, interference pulses are suppressed. PB 24 is switched off at the end of the interval of TC 4 pause. Introduction of PB 24 allows to increase the noise immunity of the device, makes it possible to apply the principle of proportional-current control of power transistors with increased efficiency. 2 Il.

диода 11, второй силовой вывод форсирующего узла 10 соединен с резистором 7 ключевого элемента 6, катодом второго диода 15, базой основного транзисторного ключа 4 и его базовым резистором 3, при этом ключевой элемент 6 вторым силовым электродом соединен - с анодом первого диода 11, а управл ющим электродом - с вторым резисторомdiode 11, the second power output of the forcing unit 10 is connected to the resistor 7 of the key element 6, the cathode of the second diode 15, the base of the main transistor switch 4 and its base resistor 3, while the key element 6 is connected to the anode of the first diode 11 by the second power electrode, and control electrode - with the second resistor

14 и выводом источника 8 управл ющих импульсов, другой, вывод которого через первичную обмотку трансформатора 9 управлени подключен к аноду второго диода 15 и эмиттеру основного транзисторного ключа 4, вторична обмотка трансформатора 9 управлени подключена к базоэмиттерному переходу силового ключа 16.14 and a source of control pulses 8, another one whose output through the primary winding of the control transformer 9 is connected to the anode of the second diode 15 and emitter of the main transistor switch 4, the secondary winding of the control transformer 9 is connected to the base-emitter junction of the power switch 16.

Форсирутощий узел 10 выполнен наThe force node 10 is made on

транзисторе 17, эмиттер .которого, соединенный с анодом обратного диода 18, вл етс первым силовым вьшодом форсирующего узла 10, коллекторный резистор 19 образует второй силовойThe transistor 17, the emitter of which, connected to the anode of the reverse diode 18, is the first power output of the boost node 10, the collector resistor 19 forms the second power

вывод форсирующего узла 10, а база подключена к катоду обратного диода 18 и конденсатору 20 RC-цепочки 21, вл ющейс управл ющим входом узла 10, резистор 22 которой защунтированthe output of the boosting unit 10, and the base is connected to the cathode of the reverse diode 18 and the capacitor 20 of the RC-chain 21, which is the control input of the node 10, the resistor 22 of which is ground

разр дным диодом 23.discharge diode 23.

Помехоподавл кнций блок 24 содержит параллельно соединенны конденсатор 25 и стабистор . 26, диод 27, транзистор 28 и два резистора 29 и 30, причем стабист.ор 26 анодом подключен к положительному зажиму источника 5 смещени ,а катодом- к катоду диода 27 ,Interfering unit 24 contains a capacitor 25 and a stabistor connected in parallel. 26, a diode 27, a transistor 28 and two resistors 29 and 30, with the stabilizer 26 anode connected to the positive terminal of the bias source 5, and to the cathode to the cathode of the diode 27,

и через т ррвьй резистор 29 помехопо- давл ющего блока 24 к отрицательному залсиму источника 5 смещени , анод диода 27 соединен с коллектором транзитора 28, база которого через второй резистор 30 помехоподавл ющего блока 24 подключена к катоду второго диода 15, а эмиттер - к его аноду,and through a p resistor 29 of the noise suppression unit 24 to the negative bias source 5, the anode of the diode 27 is connected to the collector of the transistor 28, the base of which is connected to the cathode of the second diode 15 through the second resistor 30 anode,

На фиг. 2 прин ты следующие обозначени : 31 - напр жение на первично обмотке трансформатора управлени без помехоподавл ющего блока, 32 - ток базы силового ключа без помехоподавл ющего блока, 33 - напр жение на первичной обмотке трансформатора управлени с помехоподавл ющим блоком , 34 - ток базы силового ключа с помехоподавл ющим блоком.FIG. 2 the following notation is accepted: 31 - voltage on the primary winding of the control transformer without interference suppression unit, 32 - base current of the power switch without interference suppression unit, 33 - voltage on the primary winding of the control transformer with interference suppression unit, 34 - power base current key with interference suppression unit.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При замыкании транзисторного ключ источника 8 (управл ющих импульсов открьшаетс ключевой элемент (транзитор ) 6, что, в свою очередь, приводит к отпиранию транзистора 17 благодар падению напр жени на резисторе 13, причем длительность провод щего состо ни транзистора 17 определ етс параметрами конденсатора 20 и резистора 22 RC-цепочки 21 и выбираетс по величине большей, чем врем рассасывани носителей в базе силового ключа 16. При этом через диод 15, и первичную обмотку трансформатора 9 управлени протекает ток, величина которого зависит от величины сопротивлени резистора 19 и должна быть достаточной дл быстрого запирани силового ключа 16. Величина напр жени 33 на первичной обмотке трансформатора 9 управлени в данный момент близка к напр жению источника 5 смещени , что достигаетс выбором величины сопротивлени резистора 19, много меньшей величины сопротивлени резистора 7. Транзисторный ключ 4 надежно закрыт напр жением открытого диода 15. На вторичной обмотке трансформатора 9 управлени индуцируетс напр жение, вл ющеес запиранхцим дл силового транзисторного ключа 16, причем скорость его нарастани , величина и мала индуктивность рассе ни обмоток трансформатора 9 определ ют высокую скорость нарастании и величину (в пределах допустимого дл данного типа транзистора) обратного базового тока 34, т.е. егоWhen the transistor switch of source 8 is closed (the control pulses open a key element (transistor) 6, which in turn leads to unlocking of the transistor 17 due to a voltage drop across the resistor 13, and the duration of the conducting state of transistor 17 is determined by the parameters of the capacitor 20 and the resistor 22 of the RC chain 21 and is chosen larger than the resorption time of the carriers in the base of the power switch 16. At the same time, a current flows through the diode 15 and the primary winding of the control transformer 9, the value of which depends on The resistance values of resistor 19 and should be sufficient to quickly lock the power key 16. The voltage 33 on the primary winding of the control transformer 9 is currently close to the voltage of the bias source 5, which is achieved by selecting the resistance value of resistor 19, much lower than the resistance value of resistor 7 The transistor switch 4 is reliably closed by the voltage of an open diode 15. A voltage is applied to the secondary winding of the control transformer 9 that is secured to the power transistor switch 16, with its rate of rise, the magnitude and small inductance of the dissipation of the windings of the transformer 9 determine the high rate of increase and the value (within the limits of the acceptable for this type of transistor) reverse base current 34, i.e. him

jj

ю 15 yu 15

2020

25 JQ 525 jq 5

5five

форсирование, что ведет к быстрому рассасыванию носителей из области базы силового транзисторного ключа 16 и значительному уменьшению времени его переключени из области насыщени в область отсечки.forcing, which leads to a rapid resorption of carriers from the base area of the power transistor switch 16 and a significant reduction in the time of its switching from the saturation region to the cutoff region.

По окончании зар да конденсатора 20 транзистор 17 закрьгоаетс , напр жение на первичной и вторичной обмотках трансформатора 9 управлени уменьшаетс , остава сь запирающим дл силового транзисторного ключа 16. При размыкании транзисторного ключа источника управл кицих импульсов 8 ключевой элемент 6 закрьгоаетс , ток через диод 15 прерываетс , что приводит к отпиранию транзисторного ключа 4 током базового резистора 3. При этом конденсатор 12, зар женньй до напр жени пр мосмещенного диода t1, начинает разр жатьс через резистор 14 на базоэмиттерный переход ключевого элемента 6, что способствует увеличению скорости его переключени и надежному запиранию. От источника 1 питани через резистор 2 и открытый транзисторный ключ 4 протекает ток первичной обмотки трансформатора 9 управлени , которьй индуцирует во вторичной обмотке ток 34, вл ющийс отпирающим дл силового транзисторного ключа 16, причем запас по индукции, созданный предварительным намагничиванием сердечника в предыдущем полупериоде, обеспечивает горизонтальность полки импульса базового тока силового транзисторного ключа 16 при минимальной индуктивности рассе ни обмоток трансформатора 9. Б это же врем конденсатор 20 форсирующего узла 10 разр жаетс через диоды 18 и 23 и резистор 13, обеспечива подготовку форсирующего узла 10 к следукицему включению. Положительным напр жением пр мосмещен-. ного базоэмиттерного перехода транзисторного ключа 4 транзистор 28 по- мехоподавл ющего блока 24 заперт и помехоподавл ющий блок 24 не вли ет на работу всего устройства в целом на данном интервале времени. С началом интервала паузы на базоэмиттерный переход транзистора 28 через резистор 30 поступает отрицательный отпираклций импульс напр жени с пр мосмещенного диода 15, привод помехоподавл ющий блок 23 в состо ние готовности. Форсирующий импульс напUpon completion of the charge of the capacitor 20, the transistor 17 closes, the voltage on the primary and secondary windings of the control transformer 9 decreases, remaining locking for the power transistor switch 16. When the transistor switch of the control source 8 is opened, the key element 6 closes, the current through diode 15 is interrupted which causes the transistor switch 4 to be unlocked by the current of the base resistor 3. At the same time, the capacitor 12, charged to the voltage of the forward-displaced diode t1, begins to discharge through the resistor 14 to the basement lattice constant a shift key member 6, thus increasing its switching speed and reliable locking. From the power source 1 through the resistor 2 and the open transistor switch 4 flows the primary winding of the control transformer 9, which induces in the secondary winding current 34, which is unlocking for the power transistor switch 16, and the inductive margin created by premagnetizing the core in the previous half period ensures the horizontality of the pulse shelf of the base current of the power transistor switch 16 with the minimum inductance dissipating the transformer 9 windings. At the same time, the capacitor 20 Forsy The coupling unit 10 is discharged through the diodes 18 and 23 and the resistor 13, ensuring that the forcing unit 10 is prepared for the next power up. A positive voltage prmosklad-. The base-emitter junction of the transistor switch 4 of the transistor 28 of the suppression unit 24 is locked and the suppression unit 24 does not affect the operation of the whole device as a whole during this time interval. From the beginning of the interval of pause, the negative emanating voltage pulse from the direct-shifted diode 15 goes through the base-emitter junction of the transistor 28 through the resistor 30, the drive interfering with the suppressor unit 23 into the ready state. Boost pulse

р жени на первичной обмотке трансформатора 9 управлени по величине превышает напр жение стабилизации параметрического стабилизатора,.состо щего из резистора 29, конденсатора 25 и стабистора 26, и запирает диод 27. По окончании форсирукицего импульса в услови рс уменьшений коэффициента з11полнени инвертора на первичной обмотке трансформатора 9 управлени возникает ,положительньй выброс напр жени 31, вызванный ЭДС самоиндукдаи, при этом диод 27 открываетс и положительное напр жение выброса подавл етс отрицательным напр жением конденсатора 25. Таким ж образом подавл ютс и импульсы помехи . По окончании интервала паузы транзистор 28 закрьшаетс и помехо- подавл ишр1й блок 24 отключаетс .At the primary winding of the control transformer 9, the voltage exceeds the stabilization voltage of a parametric stabilizer consisting of a resistor 29, a capacitor 25 and a stabilizer 26, and closes the diode 27. At the end of the forcing pulse under conditions of a decrease in the inverter filling factor on the primary winding of the transformer 9 control arises, a positive surge voltage 31, caused by the emf of self-induction, while the diode 27 opens and the positive surge voltage is suppressed by a negative voltage end The trigger 25 is interrupted. Thus, the interference pulses are suppressed. At the end of the interval of pause, the transistor 28 is closed and the noise-suppressing and global unit 24 is turned off.

Предлагаемое устройство дл управ,- лени силовым транзисторным ключом позвол ет значительно расширить диапазон регулировани инверторов при одновременном снижении коммутационных потерь в силовых транзисторах, кроме того, усовершенствование позвол ет повысить помехоустойчивость преобразовател , дает возможностьThe proposed device for controlling, by a power transistor switch, significantly expands the range of inverter control while reducing switching losses in power transistors, in addition, the improvement allows to increase the noise immunity of the converter, allows

ВНИИ1ШVNII1Sh

фиг. 2 Заказ 2457/56 Тираж 631FIG. 2 Order 2457/56 Circulation 631

Производств.-полиграф, пред-е, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production.-polygraph, pre-e, Uzhgorod, st. Project, 4

примен ть принцип пропорционально- токового управлени силовьпчи транзисторами инверторов с высокой степенью надежности, что, в свою очередь, поз-г вол ет увеличить КПД преобразовател в целом.Apply the principle of proportional current control of power by the transistors of inverters with a high degree of reliability, which, in turn, allows to increase the efficiency of the converter as a whole.

Claims

Invention Formula

A device for controlling a power transistor switch by aut. St. No. 1127053, different from the fact that, in order to expand the range of regulation and increase noise immunity, an interference suppression unit is inserted in it consisting of a parallel-connected capacitor and a stabistor, a diode, a transistor and two resistors, and the stabistor with the anode is connected to a positive the bias source terminal, the cathode to the cathode of the diode and through the first resistor of the suppressor unit to the negative terminal of the bias source, the anode of the diode is connected to the collector of the transistor of the suppressor unit, the base of which The swarm resistor is connected to the base of the main transistor switch, and the emitter is connected to the emitter of the main transistor switch.

Subscription