SU1598151A1 - Самозащищенный транзисторный ключ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в автономных инверторах. Цель изобретени  - повышение КПД самозащищенного транзисторного ключа за счет исключени  из силовой цепи датчика тока. Во врем  открытого состо ни  транзистора 1 на первый вход компаратора 3 поступает напр жение с блока 5 моделировани , а на второй вход - с измерител  4 напр жени . При увеличении тока в силовой цепи транзистора 1 выше допустимого значени  напр жение на втором входе компаратора 3 превышает напр жение на его первом входе. Компаратор 3 вырабатывает сигнал блокировки. Формирователь 2 тока выключает транзистор 1. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в автономных инверторах.

Цель изобретени  - повышение КПД самозащищенности транзисторного ключа за счет исключени  из силовой цепи датчика тока.

На фиг. 1 представлена схема самоза- щйщенного транзисторного ключа; на фиг. 2-3 - диаграммы напр жений и токов, ха- рактеризующие работу предлагаемого устройства .

Самозащищенный транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, формирователь 2 тока, компаратор 3, измеритель 4 напр жени  и блок 5 моделировани , причем выход компаратора 3 подключен к входу блокировкиформировател  2 тока,-управл ющий вход и выход которого соединены соответственно с входной шиной б и базой силового транзистора 1, коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к первой и второй выходным шинам 7 и 8, вход блока 5 моделировани  соединен с входной шиной 6, а выход - с первым вхо- дом компаратора 3, второй вход которого подключен к выходу измерител  4 напр жени , первый и второй входы которого соеди- нены соответственно с коллектором и эмиттером силового транзистора 1.

На фиг. 1 приведен также пример выполнени  блока 5 моделировани  процесса включени  силового транзистора 1, в состав которого вход т элемент 9 задержки, ключ 10, конденсатор 11. резистор 12 и источник 13 ЭДС смещени . При использовании ненасыщенного режима работы силового транзистора 1 он может иметь дополнительные св зи с формирователем 2 тока (фиг. 1).

Самозащищенный транзисторный ключ работает следующим образом.

В исходном состо нии на управл ющий вход формировател  2 тока поступает напр жение UBX, уровень которого соответствует уровню логической единицы. При этом с выхода формировател  2 тока к базе силового транзистора 1 прикладываетс  отрицательное напр жение относительно эмиттера и силовой транзистор 1 заперт. На его коллекторе присутствует высокое на- пр жение относительно змиттера, а ток коллектора равен нулю. Выходное напр жение измерител  4 напр жени , пропорциональное напр жению на коллекторе силового транзистора 1, поступает на второй вход компаратора 3. Напр жение UBX с входной шины 6 поступает также на вход блока 5 моделировани . При этом ключ 10 включен и конденсатор 11 зар жен до разности между напр жением положительной шины +

питани  и ЭДС Есм источника 13 смещени . Напр жение положительной обкладки конденсатора 11,  вл ющеес  выходным напр жением DM блока 5 моделировани , прикладываетс  к первому входу компаратора 3. Коэффициент передачи измерител  4 напр жени  выбран таким, что в исходном состо нии напр жение UM на первом входе компаратора 3 больше, чем напр жение UK на втором входе (фиг. 2). При этом уровень сигнала ибл на выходе компаратора 3 соответствует логическому нулю. Т.е. воздействие управл ющего сигнала Uex на управл ющий вход формировател  2 тока не блокировано, и силовой транзистор 1 может быть включен. При переходе в момент to сигнала UBX из состо ни  1 в состо ние О к базе силового транзистора 1 прикладываетс  положительное напр жение и в его коллекторе начинает нарастать ток. Темп нарастани  коллекторного тока определ етс  задаваемым формирователем 2 тока темпом нарастани  тока базы. Напр жение на коллекторе силового транзистора 1 и сигнал UK измерител  4 напр жени  при этом остаютс  посто нными или незначительно уменьшаютс . В блоке 5 моделировани  выключение ключа 10 задержано с помощью элемента 9 задержки на врем  1зад, относительно отрицательного фронта сигнала UBX. Поэтому напр жение на первом входе компаратора 3 в течение времени гзад остаетс  посто нным. По окончании рассасывани  носителей в обратном диоде, шунтирующем нагрузку (не показаны), в момент ti ток коллектора перестает нарастать и становитс  равным току нагрузки 1н. Напр жение на коллекторе силового транзистора 1 уменьшаетс  до величины примерно равной падению напр жени  от тока 1н нагрузки на динамическом сопротивлении коллекторного сло  в момент ti. Пропорционально уменьшаетс  и выходное напр жение UK измерител  4 напр жени  до величины UKI. Врем  задержки Тзад выбираетс  большим, чем расчетное врем  ti, поэтому после спада коллекторного напр жени  силового транзистора 1 и сигнала UK по истечении времени задержки Тэад ключ 10 выключаетс  и конденсатор 11 разр жаетс  на резистор 12. При этом выходное напр жение блока 5 моделировани  снижаетс , в данном примере реализации, по экспоненте, приближенно моделиру  процесс безаварийного включени  силового транзистора по напр жению . С течением времени сопротивление коллекторного сло  уменьшаетс , и напр жение на коллекторе силового транзистора 1 также уменьшаетс , достигнув к моменту времени t2 установившегос  значени . ЭДС Есм источ-.

ника 13 смещени  выбираетс  такой, чтобы в установившемс  режиме при включенном силовом транзисторе 1 соблюдалось условие . В момент времени t3 входной сигнал на входной шине 6 принимает значе- ние Г. При этом к базе силового транзистора 1 прикладываетс  отрицательное напр жение и по окончании процессов рассасывани  напр жение на коллекторе силового транзистора 1 возрастает, а ток коллектора спадает до нул . Ключ 10 включаетс  по положительному фронту сигнала Увхбез задержки, и конденсатор 11 зар жаетс  до исходного напр жени . Из фиг. 2 видно, что при безаварийном режиме на- грузки напр жение UM на первом входе ком- па ратораЗ всегда выше, чем напр жение UK на втором входе. Следовательно, выходной сигнал компаратора 3 всегда находитс  в состо нии О и не вли ет на работу форми- ровател  2 тока. Если в цепи нагрузки возникло короткое замыкание (фиг. 3), то при включении силового транзистора 1 в момент to ток в его коллекторе продолжает нарастать и по истечении расчетного време- ни ti, и по истечении времени задержки 1зад. Поэтому при t t3afl напр жение на коллекторе силового транзистора 1 уменьшаетс  незначительно или вовсе не уменьшаетс . По истечении времени Тзад ключ 10 выключаетс , и напр жение на первом входе компаратора 3 начинает уменьшатьс . В момент t2 на входах компаратора 3 становитс  UK UM и выходной сигнал компаратора 3 принимает значение Г. При зтом независимо отуров- н  сигнала Uex к базе силового транзистора

1 прикладываетс  отрицательное напр жение . Ток в коллекторе силового транзистора 1 спадает до нул , т.е. предотвращаетс  развитие аварии. В момент ta по отрицательному фронту сигнала Usx ключ 10 включаетс , и сигнал UM начинает нарастать. В момент t4 становитс  , и выходной сигнал ивл компаратора 3 принимает значение О.

Предлагаемый транзисторный ключ снова готов к включению силового транзистора 1.

КПД предлагаемого самозащищенного транзисторного ключа выше, чем у известных за счет исключени  из силовой цепи датчика тока.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Самозащищенный транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, формирователь тока и компаратор, выход которого подключен к входу блокировки формировател  тока, управл ющий вход и выход которого соединены соответственно с входной шиной и базой силового транзистора , коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к первой и второй выходным шинам, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, введен измеритель напр жени  и блок моделировани , вход которого соединен с входной шиной, а выход- с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу измерител  напр жени , первый и второй входы которого соединены соответственно с коллектором и эмиттером силового транзистора .

   Фиг.1

   tsttf

   Фиё.д