SU1714767A1 - Формирователь управл ющих импульсов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при построении выходных каскадов систем управлени  силовыми полупроводниковыми ключами (транзисторами, тиристорами) статических преобразователей. Цедью предлагаемого устройства  вл етс  повышение КПД. Это достигаетс  тем, что в известный формирователь управл ющих пачек импульсов, содержащий генератор промежуточной частоты с выходным трансформатором, второй и третий трансформаторы, первый выпр митель и токозадающий резистор, второй выпр митель, триггер Шмидта, введены дополнительно третий транзистор, подключенный эмиттером к отрицательному выходу первого выпр мител , базой через второй токозадающий резистор - к положительному выходу первого выпр мител , а коллектором - к второй выходной клемме формировател , четвертый транзистор, подключенный эмиттером к от|зица- тельному выходу первого выпр мител , базой через третий токозадающий резистор - к положительному выходу второго выпр мител , а коллектором - к первой выходной клемме формировател . Введение этих элементов с указаннь)ми св з ми в формирователь позвол ет снизить потери мощности в формирователе. 1 ил.слс

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при построении выходных каскадов систем управлени  силовыми полупроводниковыми ключами (транзисторами, тиристорами) статических преобразователей.

Известны формирователи (1), состо щие из трансформаторов с выпр мител ми и диодно-транзисторных коммутаторов, подключенных к высокочастотному генератору . При этом высокочастотный генератор работает в непрерывном режиме, а длительность управл ющей пачки импульсов определ етс  временем воздействи 

запускающего сигнала на базу транзисторного ключа коммутатора.

Однако приведенные устройства не обеспечивают необходимой помехоустойчивости силовых полупроводниковых ключей , что вызывает самопроизвольное их отпирание и, следовательно, аварийные режимы в силовых цеп х.

Известны формирователи (2), состо щие из генератора промежуточной частоты, трансформатора и двух выпр мителей, формирующих напр жение разной пол рности, подключенных к управл ющему электроду силового полупроводникового ключа через

управл емые коммутаторы. Формирование управл ющего сигнала соответствующей пол рности осуществл етс  замыканием соответствующего коммутатора.

Однако такие устройства требуют наличи  формирователей управл ющих импульсов дл  управлени  коммутаторами, что усложн ет устройство.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  выбранный в качестве прототипа формирователь управл ющих импульсов (3), содержащий генератор промежуточной частоты, нагруженный на первичную обмотку импульсного трансформатора, концы вторичной обмотки которого через первый и второй диоды подключены к концам первичной обмотки первого выходного трансформатора и через третий и четвертый диоды к концам первичной обмотки второго выходного трансформатора, а средн   точка - к средним точкам первичных обмоток первого и второго выходных трансформаторов соответственно через первый и второй транзисторы, базы которых подключены к противофазным выходам управл ющего триггера Шмидта, причем вторичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов подключены к входам соответственно первого и второго выпр мителей, положительные полюсы одного из которых подключены через ограничительный резистор к первой выходной клемме, а другого - к второй выходной клемме.

Недостатком известного устройства  вл ютс  потери мощности при запирании силового полупроводникового ключа, выполненного на бипол рном транзисторе, так как после выключени  силового полупроводникового ключа второй выпр митель остаетс  нагруженным на обратный диод, включенный на выходе формировател . Кроме этого, при управлении силовым полупроводниковым ключом, выполненным на полевом транзисторе, неоправданные потери мощности возникают и при включенном состо нии силового полупроводникового ключа, так как noc/je включени  силового полевого транзистора, зар да его входной емкости первый выпр митель остаетс  нагруженным на второй выпр митель.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД формировател .

Указанна  цель достигаетс  тем, что формирователь управл ющих импульсов, содержащий генератор промежуточной частоты , нагруженный на первичную обмотку импульсного трансформатора, концы вторичной обмотки которого через первый и второй диоды подключены к концам первичной обмотки первого выходного трансфор-. матора и через третий и четвертый диоды к концам первичной обмотки второго выходного трансформатора, а средн   точка - к средним точкам первичных обмоток первого и второго выходных трансформаторов соответственно через первый и второй транзисторы, базы которых подключены к противофазным выходам управл ющего триггера Шмидта, причем вторичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов подключены к входам соответственно первого и второго выпр мителей, положительные полюсы одного из которых подключены через ограничительный резистор к первой выходной клемме, а другого - к второй выходной клемме, снабжен двум  токозадающими резисторами с двум  дополнительными транзисторами п-р-п-типа , эмиттер каждого из которых подключен к отрицательному, а база через соответствующий токозадающий резистор - к положительному полюсу соответствующего выпр мител , при этом коллектор первого транзистора - к второй, а второго - к первой выходной клеммам.

На чертеже представлена принципиальна  схема формировател  управл ющих импульсов.

Формирователь управл ющих импульсов (фиг. 1) содержит генератор 1 промежуточной частоты, нагруженный на первичную обмотку импульсного трансформатора 2, первый 3 и второй 4 выходные трансформаторы со средним выводом, подключенные, крайними зажимами первичных обмоток через диоды 5-8 к крайним зажимам вторичной обмотки импульсного трансформатора 2, средний вывод которой подключен через первый транзистор 9 к среднему выводу первичной обмотки первого выходного трансформатора 3 и через второй транзистор 10 - к среднему выводу первичной обмотки второго выходного трансформатора 4, первый выпр митель 11, подключенный к вторичной обмотке первого выходного трансформатора 3, ограничительный резистор 12, включенный между положительным выходом первого выпр мител  11 и первой выходной клеммой 13 формировател , второй выпр митель 14, подключенный к вторичной обмотке второго выходного трансформатора 4, положительный выход которого подключен к второй выходной клемме Т5 формировател , управл ющий триггер Шмидта 16, пр мой выход которого подключен к входу первого транзистора 9, а инверсный выход - к входу второго транзистора 10, третий транзистор 17, подключенный эмиттером к отрицательному выходу

первого выпр мител  11, базой через токозадающий резистор 18 к положительному выходу первого выпр мител  11, а коллектором - к второй выходной клемме 15 формировател , четвертый транзистор 19, подключенный эмиттером к отрицательному выходу второго выпр мител  14, базой через токозадающий резистор 20 - к положительному выходу второго выпр мител  14, а коллектором - к первой выходной клемме 13 формировател .

Устройство работает следующим образом .

Входной сигнал формировател  управл ющих импули:ов поступает на вход уп равл ющего триггера Шмидта 16, наличие единичного или нулевого сигнала на входе приводит к по влению единичного сигнала на его пр мом или инверсном выходе и включению соответственно транзисторов9 или 10. Последние вместе с диодами 5-8 образует два диодно-транзисторных коммутатора с включенными на выходах трансформаторами 3 и 4 и выпр мител ми 11 и 14. При единичном сигнале на входе формировател  транзистор 9 открыт, а транзистор 10 закрыт, к генератору 1 промежуточной частоты подключен через диоды 5 и 6 первый выходной трансформатор 3. На выходе выпр мител  11 присутствует положительное напр жение, которое открываеттранзистор 17, что создает п.ри управлении бипол рным силовым транзистором путь протекани  тока базы рт положительного выхода выпр мител  11 через резистор 12, через управл ющую цепь база-эмиттер силового ключа, через коллектор-эмиттер транзистора 17 к отрицательному выходу выпр мител  11. При управлении полевым транзистором по этой цепи протекает только зар дный ток в течениевремёни зар да входной емкост 1 силового полевого транзистора , после чего на выходе формировател  устанавливаетс  положительное напр жение , примерно равное выходному напр жению выпр мител  11. В это врем  на выходе выпр мител  14 - нулевое напр жение, транзистор 19 закрыт и тем самым неработающий выпр митель 14 не подг|эужает работающий выпр митель 11. При .нулевом сигнале на входе формировател  транзистор 10 открыт, а транзистор 9 закрыт, ж генератору промежуточной частоты 1 подключен через диоды 7 и 8 второй выходной трансформатор 4. На выходе выпр мител  , 14 присутствует положительное напр жение , которое открывает транзистор 19, что создает при управлении бипол рным силовымтранзистором путь протекани  тока выноса неосновных носителей от

положительного выхода выпр мител  14 через управл ющую цепь эмиттер-база силового ключа к отрицательному выходу выпр мител  14 через коллектор-эмиттер

транзистора 19. При управлении силовым полевым транзистором по этой цепи протекает ток перезар да емкости силового полевого транзистора. В обоих случа х после выключени  силового полупроводникового

ключа на выходных клеммах формировател  устанавливаетс  отрицательное напр жение , примерно равное выходному напр жению выпр мител  14. В это врем  на выходе выпр мител  11 - нулевое напр жение,

транзистор 17 закрыт, следовательно, неработающий выпр митель 11 не подгружает работающий выпр митель 14, последний по завершении переходного процесса выключени  силового полупроводникового ключа

остаетс  нагруженным только на цепь управлени  транзистора 19.

П р и м е р. В формирователе управл ющих импульсов использовались в качестве трансформаторов 2-4 импульсные трансформаторы типа МИТ-12, диоды 5-8 типа КД509, на этом типе диодов были собраны выпр мители 11 и 14, транзисторы 9 и 10 типа КТ630 управл лись от логических микросхем серии КТ155, в качестве транзисторов и 17 также были использованы транзисторы типа КТ630, формирователь управл л силовым полупроводниковым ключом на полевом транзисторе КП701 и бипол рном транзисторе КЕ839А.

Экспериментальные исследовани  формировател  управл ющих импульсов показали , что по сравнению с прототипом наблюдаетс  снижение потерь мощности в формирователе, а следовательно, повышение его КПД. При управлении силовым бипол рным транзистором формирователь должен обеспечить ток выноса неосновных носителей из базы силового ключа 1о. В известном устройстве (3) этот ток протекает за

все врем  выключенного состо ни  ключа, а мощность, потребл ема  формирователем , составл ет величину loUo, где Uo выходное напр жение второго выпр мител , тогда как в предложенном устройстве

по окончании переходного процесса вы-

ключени  силового ключа этот ток в раз меньше, где - коэффициент усилени  транзистора 19, во столько же раз уменьшаетс  и мощность, потребл ема  формирователем .

При управлении силовым полевым транзистором аналогичное уменьшение потребл емой формирователем мощности наблюдаетс  и дл  включенного состо ни  силового ключа.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Формирователь управл ющих импульсов , содержащий генератор промежуточной частоты, нагруженный на первичную обмотку импульсного трансформатора, концы вторичной обмотки которого через первый и второй диоды подключены к концам первичной обмотки первого выходного трансформатора и через третий и четвертый диоды к концам первичной обмотки второго выходного трансформатора, а средн   точка - к средним точкам первичных обмоток первого и второго выходных трансформаторов соответственно через первый и второй транзисторы, базы которых подключены к противофазным выходам управл ющего

   триггера Шмидта, причем вторичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов подкл ючен ы к входам соответственно первого и второго выпр мителей, попожительные полюсы одного из которых подключены через ограничительный резистор к первой выходной клемме, а другого - к второй выходной клемме, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД он снабжен двум  токозадающими резисторами с двум  дополнительными транзисторами пр-п-типа , эмиттер каждого из которых подключен к отрицательному, а база через соответствующий токозадающий резистор к положительному полюсу соответствующего выпр мител , при этом коллектор первого транзистора - к второй, а второго - к первой выходным клеммам.