SU1504751A2 - Устройство дл управлени мощным высоковольтным транзисторным ключом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилител х мощности, источниках электропитани . Цель изобретени  - повышение надежности путем предотвращени  приложени  высокого напр жени  к управл ющему транзистору при отказе высоковольтного транзистора на врем  перегорани  предохранител , включенного в его коллекторную цепь. При отказе одного из высоковольтных транзисторов 2 происходит короткое замыкание его переходов и начинает протекать ток по цепи клемма 4 - предохранитель 3 - коллектор-базовый переход транзистора 2 - диод 11 - конденсатор 9 - клемма 8. При превышении напр жением на конденсаторе 9 порогового значени  происходит пробой стабилитрона 20 и открытие тиристора 19, образующего цепь дл  выжигани  предохранител  3 в цепи отказавшего транзистора 2. После выгорани  предохранител  3 работа устройства восстанавливаетс . 2 ил.

Description

О1

«ч|

&1

М

. /

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в ключевых усилител х мощности, источниках электропитани  и преобразо- вател х электроприводов.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства путем предотвращени  приложени  высокого напр жени  к управл ющему транзистору при отказе высоковольтного транзистора на врем  перегорани  предохранител , включенного в его коллекторную цепь,

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства при одинаковой (п-р-п) проводимости высоковольтных и управл ющего транзисторов; на фиг.2- то же, при различной проводимости,

Мощньш высоковольтный транзисторный ключ 1 состоит из N параллельно соединенных высоковольтных транзисторов 2, коллекторы которых через прдохранители 3 подключены к первой выходной клемме 4, базовые выводы - к клеммам 5, а эмиттеры - к клемме 6 .Устройство (фиг. 1) дл  управлени  мощным высоковольтным транзисторным ключом I содержит мощный высокочастотный управл ющий транзистор 7, эмиттер которого соединен с второй входной клеммой 8, а коллектор - с клеммой 6 ключа 1. Конденсатор 9 одним выводом подключен к второй выходной клемме 8, а вторым - к клем- мам 5 ключа 1 через N цепочек 10, кажда  из которых состоит из параллельно соединенных диода П и резистора 12. Генератор 13 управл ющих импульсов первым вьюодом 14 соединен со второй выходной клеммой 8, вторым вьшодом 15 через резистор 16 - с базой управл ющего транзистора 7, а через диод 17 и токоограничительные резисторы 18 - с клеммами 5 ключа 1. Параллельно управл ющему транзистору 7 подключен тиристор 19, управл ющий вход которого соединен с общей точкой стабилитрона 20 и резистора 21, соединенных последовательно и подклю ченны,: параллельно конденсатору 9.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В нормальном режиме работы т.е. при исправных высоковольтных транзисторах 2 ключа 1, в интервалах проводимости , когда сигнал на выходных выводах 14 и 15 генератора 13 управ

5

5

0 0 5 0 5 0

5

л ющих импульсов имеет пол рность, указанную на фиг. 1 без скобок, ток управлени , протека  по первой последовательной цепи: вьгоод 15 - диод 17 - резистор 18 - база-эмиттерные перекоды высоковольтных транзисторов 2 ключа 1 - коллектор-эмиттерный переход управл ющего транзистора 7 - вывод 4 генератора 13 и по второй последовательной цепи: вывод 15 - резистор 16 - база-змиттерный переход управл ющего транзистора 7 - вывод 14 генератора 13, поддерживает управл ющий транзистор 7 и высоковольтные транзисторы 2 ключа 1 в насьпценном состо нии. Ток нагрузки протекает по цепи: перва  выходна  клемма 4 - параллельно соединенные высоковольтные транзисторы 2 - управл ющий транзистор 7 - втора  выходна  клемма 8.При изменении пол рности сигнала на выводах 14 и 15 генератора 13 управл ющих импульсов (пол рность на фиг. I указана в скобках) управл ющий транзистор 7 закрываетс  (дл  уменьшени  рассасывани  он может быть нена(ыщенным), отключа  эмиттеры высоковольтных транзисторов 2 от выходной клеммы 8. Вследствие того, что высоковольтные транзисторы более инерционны и имеют большее Врем  рассасывани ,чем низковольтный высокочастотный управл ющий транзистор 7, они остаютс  в насыщенном состо нии. Ток нагрузки начинает протекать через база-коллекторные переходы высоковольтных транзисторов 2, диоды 11 цепочек 10, конденсатор 9 и выходные клеммы 4 и 8. В результате под действием тока нагрузки происходит рассасывание носителей зар да из коллекторных и базовых слоев высоковольтных транзисторов 2 при отключенных их база-эмиттерных переходах, т.е. запирание высоковольтных транзисторов происходит по схеме с общей базой. По окончании процесса рассасывани  высоковольтные транзисторы 2 запираютс , зар д конденсатора 9 прекращаетс  и его потенциал остаетс  неизменным до конца периода (без учета тока утечек)...

С по влением отпирающего импульса напр жени  на выходных выводах 14 и 15 генератора 13 управл ющих импульсов (пол рность на фиг, 1 указана ; без скобок) управл ющий транзистор

5 .

7 и высоковольтные транзисторы 2 Ключа 1 отпираютс , в результате чего конденсатор 9 разр жаетс  через резисторы 12 цепочек 10, база-эмитт ные переходы высоковольтных транзисров 2 и управл ющий транзистор 7 и происходит форсированное включение высоковольтных транзисторов за счет энергии, накопленной в конденсаторе 9 на интервале рассасывани  носителей зар да. Отказ высоковольтных транзисторовобычно происходит при их выключении, когда максимальны динамические потери, или при их запер том состо нии за счет электрическог пробо . При этом наиболее опасен выход из стро  высоковольтных транзисторов при коротком замыкании их переходов .

При отказе одного из высоковольтных транзисторов ключа 1 происходит короткое замыкание его переходов, в результате чего ток начинает протекать по цепи: выходна  клемма 4 - предохранитель 3 - короткозамкнутый коллектор-базовый переход транзистора 2 - диод 1) цепочки 10 - конден- сатор 9 - выходна  клемма 8. Конденсатор 9 зар жаетс  током нагрузки, при этом напр жение на переходе коллектор-эмиттер управл ющего транзистора 7 превьшает напр жение на конденсаторе 9 только на величину на- тГр жени  лавинного пробо  база- эмиттерного перехода высоковольтно- ного транзистора 2 (единицы вольт).

При превьшении напр жением на конденсаторе 9 порогового значени  происходит пробой стабилитрона 20 и

открытие тиристора 19. Ток через предохранитель 3 замыкаетс  по цеПи: выходна  клемма 4 - предохранитель 3 - короткозамкнутый транзистор 2 - тиристор 19 - выходна  клемма 8.После перегорани  предохранител  3 работоспособность ключа 1 восстанавливаетс . I

Предлагаемое устройство (по сравнению с известным) обладает большей надежностью, котора  обеспечиваетс  резервированием высоковольтных тран- зистЬров. Восстановление работоспособности устройства при отказе одного из высоковольтных транзисторов обеспечиваетс  выжиганием предохранител  включенного в его коллекторную цепь, при устранении возможности приложени  высокого напр жени  к низковольтному высокочастотному управл ющему транзистору.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  мощным высоковольтным транзисторным ключом по авт. св. № 1343515, отличаю щ е е с   тем, что, с целью повы- щени  надежности, в него введены-тиристор , диод и рез 1стор, причем тиристор подключен согласно параллельно мощному высокочастотному управл ющему транзистору, катод стабилитрона подключен к первому выводу конденсатора, один вьшод резистора - к второму выводу конденсатора, а к точке соединени  анода стабилитрона и другого вывода резистора подключен зшравл ющий электрод тиристора.

   лт

   L-btHirtJ

   i/2. 2