SU1415359A2 - Устройство дл управлени силовым транзисторным ключом - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использо-. вано в транзисторных преобразовател х напр жени  и тока, позвол ет уменьшить потери мощности. Устройство со- дер;кит транзисторньш ключ 4, транзистор 11 паузы, которые управл ют с помощью трансформатора 6 управлени  работой силового транзисторного ключа 7. Коллектор транзистора паузы через резистор 12 соединен с базой транзис

Description

(Л

ел

оо сд

со

N)

ториш о ключа А, Оазо-эмиттернын переход которого зашунтирован обратным диодом 5, Дл  уменьшени  времени рассасывани  носителей в области базы силового транзисторного ключа 7 используетс  форсирующий ключ, врем  работы которого задаетс  врем злдаю- щей цепью 19. При включении ключа транзистора 11 паузы через резисторы 12 начинает протекать ток. Падение тока  вл етс  отпирающим дл  форсирующего ключа 15, По окончании управл ющего импульса врем задающей цепи 19 форсирующий ключ 15 закрываетс  и резистор ограничивает ток через коллектор транзистора 11 паузы. Форсрующий ключ 2.3 обеспечивает форсиропа}ше тока базы силового транзистора ключа 7 при включении транзисторного ключа 4, Дпитачьность форсированного импульса опредеп етс  параметрами врем задающей цепи 19, Необходимый уровень базового тока на интервале включенного состо ни  силового транзисторного ключа 7 задаетс  трансформатором 31 тока, втори - на  обмотка которого включена между обшей щиной питани  и коллектором транзисторного ключа через разв зываюи1иГ1 диод. В результате за счет уменьщени  фронта включени  силового транзисторного ключа , а также за счет уменьщени  тока через элементы устройства уменьшаютс  потери мощности в устройстве. 2 ил.

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, может быть использовано в качестве усилителей мощности дл  управлени  силовыми транзистор нь1ьш ключами в преобразовател х на- пр жени  и тока и  вл етс  усоверщен- ствованием устройства по авт. ев, № 1288840,

Цель изобретени  - уменьшение потерь мощности,

На фиг, 1 предстаапена принципиальна  схема устройства дл  управлени  силовым транзисторным ключом; на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюст- рирую1цие работу устройства,

Устройство содержит источник 1 питани , подключенный положительным выводом через резисторы 2 и 3 к коллектору и базе транзисторного ключа 4, базоэмиттерный переход которого за- шунтирован пр мосмещенным диодом 5, Транзисторный ключ 4, соединенный эмиттером с началом первичной обмотки трансформатора 6 управлени , открывает силовой транзисторньш ключ 7. Устройство содержит также источник В смещени , к отрицательному выводу которого подключен катодом диод 9, защун- тированный конденсатором 10. Диод 9 и конденсатор 10 предназначены дл  уменьшени  времени запирани  транзистора 11 паузы, коллектор которого

через резистор 12 соединен с базой транзисторного ключа 4,

Транзистор 11 паузы запирает силовой транзисторый ключ 7, Работой устройства управл ет источник 13 управл ющих импульсов, одним выводом соединенный через обпую шину питани  источников 1 и 8 с концом первичной обмотки трансформатора 6 управлени , а другим выводом подключенный непосредственно к базе транзистора 11 паузы и через резистор 14 - к катоду диода 9, Эмиттер транзистора 11 паузы соединен через пр мосмещенный диод 9 с источником 8 смещени . Дл  уменьшени  времени рассасывани  носителей в области базы силового транзисторного ключа 7 используетс  форсирующий ключ 15, соединенный эмиттером с катодом диода 5 и катодом диода 16, шунтирующим переход база-эмиттер форсирующего ключа 15, Врем  работы ключа 15 определ етс  параметрами последовательно включенных в его базовую цепь резистора 17 и конденсатора 18, образующих врем задающую цепь 19,

1л  уменьщени  времени разр да конденсатора 18 в нерабочий период резистор 17 защунтирован обратным диодом 20, анод которого подкпючен к коллектору транзистора 11 паучы. Резистор 21 задает ток запнра н  форсирую314

щего ключа 15 после окончани  управл ющего импульса врем задающей цепи 19. Чтобы ограничить бросок тока через форсирующий ключ 15, его коллектор подключен к отрицательному вьгао- ду источника 8 смещени  через резистор 22. Форсирующий ключ 23 подключен эмиттером к положительному выводу источника 1 питани , а через резистор 24, ограничивающий бросок тока через форсирующий ключ 23, - к аноду диода 5.

Резистор 25 и диод 26 шунтируют базоэмиттерный переход форсирующего ключа 23. ,Пиод 26 анодом подключен к базе форсирующего ключа 23. Врем  работы ключа 23 определ етс  параметрами последовательно включенных в его базовую цепь резистора 27 и конденсатора 28, образующих врем задающую цепь 29. Дл  уменьшени  времени разр да конденсатора 28 резистор 27 за- шунтирован обратным диодом 30, анод которого подключен к коллектору транзисторного ключа А, Первична  обмотка трансформатора 31 тока включена в коллекторную цепь силового транзисторного ключа 7, а вторична  обмотка подключена концом к общей шине питани  источников 1 и 8, а началом - к аноду диода 32, катодом подключенного к коллектору транзисторного ключа 4.

На фиг. 2 обозначены напр жение 33 на первичной обмотке транс- форматора 6 управлени , ток 34 базы силового транизсторного ключа 7.

Устройство работает следующим образом .

Замыкание транзистора источника 13 управл ющих импульсов приводит к отпиранию транзистора 11 паузы.Через первичную обмотку трансформатора 6 управлени , диод 5 и резистор 12 начинает протекать ток, что приводит к включению форсирующего ключа 15, причем длительность его провод щего состо ни  определ етс  параметрами конденсатора 18 и резистора 17 врем задающей цепи 19 и выбираетс  большей , чем врем  рассасывани  носителей в базе силового транзисторного ключа 7. При этом через диод 5 и первичную обмотку трансформатора 6 управлени  протекает ток, величина которого зависит от величины сопротивле1ш  реэис тора 22 и должна быть достаточной дл  быстрого запирани  силового ключа 7. Напр жение на первичной обмотке транс59

форматора 6 (33, фиг. 2) управлени  в данный момент примерно равно напр жению источника 8 смещени , что достигаетс  выбором сопротивлени  резистора 22 много меньшей величины сопротивлени  резистора 12. Транзисторный ключ 4 надежно закрыт напр жением открытого диода 5.

На вторичной обмотке трансформатора 6 управлени  индуцируетс  напр жение ,  вл ющеес  запирающим дл  силового транзсторного ключа 7, причем скорость его нарастани , величина

и мала  индуктивность рассе ни  обмоток трансформатора 6 управлени  определ ют высокую скорость нарастани  и величину (в пределах допустимого дл  данного типа транзистора) обратного

базового тока 34, (фиг. 2), т.е. его форсирование, что ведет к быстрому рассасыванию носителей из области базы силового транзисторного ключа и уменьшению времени его переключени 

из области насыщени  в область отсечки .

По окончании зар да конденсатора 18 форсирующий ключ 15 закрываетс , напр жение на первичной и вторичной

обмотках (33, фиг. 2) трансформатора 6 управлени  уменьшаетс , остава сь запирающим дл  силового транзисторного ключа 7, а ток через резистор 12 и транзистор 11 паузы увеличиваетс , так как магнитопровод трансформатора 6 управлени  начинает насыщатьс , пои этом напр жение на эмиттере транзистора 11 паузы остаетс  посто нным и равно напр жению источника 8 смещени . При размьжании транзисторного

ключа источника 13 управл ющих импульсов транзистор 11 паузы закрываетс , ток через диод 5 прерьшаетс , что приводит к отпиранию транзисторного ключа 4 током резистора 3, причем напр жение на конденсаторе 10, зар женном до напр жени  пр мосмещенного диода 9, способствует быстрому запиранию транзистора 11 паузы через резистор

1А.

При открывании транзисторного ключа 4 через резистор 2 и первичную обмотку трансформатора 6 управлени  начинает протекать ток, создава  падение напр жени  на резисторе 2, что приводит к включению форсирующего ключа 23, причем длительность его провод щего состо ни  опрелел етс  параметрами конденсатора 28 и резистора 27 врем задающей цепи 29. Через первичную обмотку трансформатора 6 управлени  протекает ток, величина которого определ етс  сопротивлением резистора 24 и должна быть достаточной дл  быстрого отпирани  силового транзисторного ключа 7. Напр жение на первичной обмотке трансформатора 6 управлени  (33, фиг. 2) в данный момент примерно равно напр жению источника 1 питани , так как величина сопротивлени  резистора 24 много мен ше величины сопротивлени  резистора 2.

При включении силового транзисторного ключа 7 по первичной обмотке трансформатора 31 тока начинает протекать ток. Ток вторичной обмотки трансформатора 31 тока через диод 32 и открытый транзисторный ключ 4 протекает через первичную обмотку трансформатора 6 управлени , обеспечива  величину базового тока силовог транзисторного ключа 7, необходимую дп  насыщени  открытого силового тразисторного ключа 7 дл  данного тока коллектора. В то же врем  конденсато 18 врем задающей цепи 19 разр жаетс  через диоды 16 и 20 и резистор 12, обеспечива  подготоку форсирующего ключа 15 к следующему включению. При очередном включении тразисторного ключа 4 конденсатор 28 разр жаетс  через диоды 26 и 30 и резистор 2, обеспечива  подготовку форсирующего ключа 23 к следующему включению.

Изобретение позвол ет уменьшить потери мощности в устройстве дл  управлени  силовым транзисторным ключом как за счет снижени  коммутационных потерь в силовом транзисторном

ключе, так и за счет снижени  потерь мощности на элементах устройства. Все это при использовании устройства в различных типах преобразователей, работающих с повышенной частотой, ведет к повышению КПД преобразователей в целом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дп  управлени  силовым транзисторным ключом по авт. св. (f 1288840, отличающеес 

   тем, что, с целью уменьшени  потерь мощности, введены второй форсирующий ключ, три дополнительных резистора, три дополнительных диода, дополнительный конденсатор и трансформатор тока,

   причем эмиттер второго форсирующего ключа соединен с положительным полюсом источника питани , коллектор через первый дополнительный резистор - с эмиттером транзисторного ключа,

   базоэмиттерный переход второго форсирующего ключа зашунтирован параллельно соединенными вторым дополнительным резистором и первым дополнительным диодом, анод которого подключен

   к базе второго форсирующего ключа, котора  через последовательно соединенные дополнительный ковденсатор и третий дополнительный резистор, за- шунтированный вторым дополнительным диодом, подключена к коллектору транзисторного ключа, первична  обмотка трансформатора тока предназначена дл  подключени  к коллектору силового транзисторного ключа, вторична  обмотка одним вьшодом через третий дополнительньш диод подключена « коллектору транзисторного ключа, а другим вьшодом - к отрицательному полюсу источника питани .

   Фиг. 2