SU1676024A1 - Устройство дл управлени силовым транзисторным ключом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителей мощности дл  управлени  транзисторными ключами в преобразовател х напр жени  и тока. Цель изобретени  - уменьшение потерь мощности . С этой целью в устройство введен транзистор 32, наход щийс  во врем  паузы в закрытом состо нии. Это исключает возможность протекани  тока на интервале формировани  паузы от источника 1 питани  по цепи через резистор 11 и транзистор 10 паузы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве усилителей мощности для управления транзисторными ключами в преобразователях напряжения и тока.

Целью изобретения является уменьшение потерь мощности.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом содержит источник 1 питания, выход которого через резистор 2 подключен 'к коллектору· транзисторного ключа 3, эмиттер которого соединен с анодом диода 4 и началом первичной обмотки трансформатора 5 управления. Вторичная обмотка трансформатора 5 управления предназначена для подключения к переходу база-эмиттер силового транзисторного ключа 6. Устройство содержит также источник 7 смещения, диод 8, зашунтированный конденсатором 9, транзистор 10 паузы, коллектор которого через резистор 11 соединен с катодом диода 4 и базой транзисторного ключа 3.

Работой устройства управляет источник 12 управляющих импульсов, выходной транзистор 13 которого эмиттером соединен через общую шину питания обоих 1 и 7 источников с концом первичной обмотки трансформатора 5 управления. Коллектор выходного транзистора 13 через резистор 14 подключен к базе транзистора 10 паузы, базоэмиттерный переход которого зашунтирован резистором 15. Первый форсирующий ключ 16 соединен базой с первым выводом резистора 17 и через конденсатор 18 с первым выводом резистора 19, шунтированного диодом 20, анод которого подключен к коллектору транзистора 10 паузы и второму выводу резистора 19. Последовательно соединенные конденсатор 18 и резистор 19 образуют времязадающую цепь, параметры которой определяют время работы первого форсирующего ключа 16, коллектор которого подключен к первому выводу резистора 21, вторым выводом соединенного с выходом источника 7 смещения и с катодом диода 8.

Резистор 17 задает ток запирания форсирующего ключа 16 после окончания управляющего импульса времязадающей цепи и вторым выводом соединен с выходом источника 1 питания. Первый форсирующий ключ 16 эмиттером соединен с катодами диодов 4 и 22, причем анод диода 22 подключен к базе первого форсирующего ключа 16. Для уменьшения времени включения транзисторного ключа 6 используется вто^ рой форсирующий ключ 23, эмиттер которого подключен к положительному выводу источника 1 питания, а коллектор через резистор 24, ограничивающий бросок тока через второй форсирующий ключ 23, подключен к аноду диода 4. Резистор 25 шунтирует базоэмиттерный переход второго форсирующего ключа 23, база которого через конденсатор 26 подключена к первым выводам резисторов 27 и 28.

Время работы второго форсирующего ключа 23. определяется параметрами времязадающей цепи, образованной последовательно включенными конденсатором 26 и резистором 28. Второй вывод резистора 28 подключен к коллектору управляющего транзистора 29, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база - с базой выходного транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов. Трансформатор 30 тока, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь силового транзисторного ключа 6, а вторичная через диод 31 включена между коллектором транзисторного ключа 3 и общей шиной питания. Дополнительный транзистор 32 эмиттером подключен к коллектору транзисторного ключа 3, а коллектором - к базе транзисторного ключа 3. При этом база дополнительного транзистора 32 через резистор 33 соединена с коллектором управляющего транзистора 29. Второй вывод резистора 27 подключен к положительному выводу источника 1 питания.

Источник 1 питания и источник 7 смещения представляет собой источники постоянного тока, выполненные по схеме трансформатор - выпрямитель - фильтр.

Устройство работает следующим образом.

При подаче отрицательного импульса на базу транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов происходит включение транзистора 13 и выключение управляющего транзистора 29. Включение транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов приводит к отпиранию транзистора 10 паузы. Через первичную обмотку трансформатора 5 управления, диод 4, резистор 11 начинает протекать ток, что приводит к включению форсирующего ключа 16, причем длительность его проводящего состояния определяется параметрами конденсатора 18 и резистора 19 времязадающей цепи и выбирается большей, чем время рассасывания носителей в базе силового транзисторного ключа 6. При этом через диод 4 и первичную обмотку трансформатора 5 управления протекает ток, величина которого определяется сопротивлением рези стора 21 и должна быть достаточной для быстрого запирания силового транзисторного ключа 6.

Напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 7 смещения,' что достигается выбором величины сопротивления резистора 21 много меньшей величины сопротивления резистора 11. На вторичной обмотке трансформатора 5 управления индуцируется напряжение, являющееся запирающим для силового транзисторного ключа 6, причем скорость его нарастания, величина и малая индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 5 управления определяют высокую скорость нарастания и величину (в пределах допустимого для данного типа транзисторов) обратного базового тока, т е. его форсирование, что ведет к быстрому рассасыванию носителей из области базы силового транзисторного ключа 6 к уменьшению времени его переключения из области насыщения в область отсечки. По окончании заряда конденсатора 18 форсирующий ключ 16 закрывается, напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора 5 управления уменьшается, оставаясь запирающим для силового транзисторного ключа 6, так как ток продолжает протекать через первичную обмотку трансформатора 5 управления, диод 4, резистор 12. транзистор 10 паузы, диод 8, обеспечивая перемагничивание магнитопровода трансформатора 5 управления.

При подаче положительного импульса на базу транзистора 13 источника 12 управляющих импульсов и управляющего транзистора 29 транзистор 13 выключается, а транзистор 29 включается. При этом транзистор 10 паузы начинает выключаться, причем напряжение на конденсаторе 9 способствует запиранию транзистора 10 паузы через резистор 15. Одновременно через открытый транзистор 29 включается форсирующий ключ 23, транзистор 32 и транзисторный ключ 3. Длительность проводящего состояния форсирующего ключа определяется параметрами конденсатора 26 и резистора 28 времязадающей цепи. Ток в. первичной обмотке трансформатора 5 управления меняет направление и его величина, определяемая сопротивлением резистора 24, должна быть достаточной для быстрого отпирания силового транзисторного ключа. Напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 управления в данный момент примерно равно напряжению источника 1 питания, так как величина сопротивления резистора 24 много меньше реличины сопротивления резистора 2.

После выключения форсирующего ключа 23 ток через первичную обмотку трансформатора 5 управления протекает через открытый транзисторный ключ 3 и резистор

2. Ток вторичной обмотки трансформатора 30 тока через диод 31 и открытый транзисторный ключ 3 протекает через первичную обмотку трансформатора 5 управления, обеспечивая величину базового тока силового транзисторного ключа 6 для данного тока коллектора. В это же время конденсатор 18 времязадающей цепи разряжается через диоды 20, 22 и резистор 11, обеспечивая подготовку форсирующего ключа 16 к его следующему включению. При очередном выключении управляющего транзистора 29 конденсатор 26 разряжается через резисторы 25 и 27, обеспечивая подготовку форсирующего ключа 23 к следующему включению.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет уменьшить потери мощности за счет исключения дополнительной загрузки током элементов устройства на интервале паузы и тем самым повысить КПД преобразователя в целом.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   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 которого предназначена для подключения к переходу база-эмиттер силового транзисторного ключа, источник смещения, второй диод, зашунтированный 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 ynpaiiляющих 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 пзузы и второму выводу шестого резистора, при этом коллектор пер7 вого 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 5 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, базоэмигтерный 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, 20 эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база - с базой выходного транзистора источника управляющих импульсов, трансформатор 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 10 питания, двенадцатый резистор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, введен дополнительный транзистор, эмиттер которого подключен к коллектору транзисторного ключа, а коллек15 тор-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.