SU1739497A2 - Устройство дл управлени силовым транзисторным ключом - Google Patents

Abstract

Устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом  вл етс  усовершенствованием устройс ва по ввт св. № 972665, и предназначено преимущественно дл  использовани  в преобразовател х посто нного напр жени  в посто нное, а также в импульсных модул торах. Цель изобретени  - повышение быстродействи , что достигаетс  введением в устройство конденсатора, а также дополнительных резистора , трех диодов и третьей обмотки трансформатора с р дом новых св зей. В результате достигаетс  охват силового транзистора цепью нелинейно отрицательной обратной св зи, позвол ющей стабилизировать заданную степень насыщени . В результате уменьшаетс  врем  выключени  силового транзистора и соответственно увеличиваетс  быстродействие. 2 ил. ё

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике,  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. № 972665 и может быть использовано преимущественно в преобразовател х посто нного напр жени  в посто нное , а также в импульсных модул торах.

Известное устройство содержит силовой транзистор, трансформатор с первой и второй обмотками, соединенными встречно друг относительно друга, управл ющий транзистор , первый диод и первый резистор. При этом анод первого диода соединен с общей шиной и с эмиттером управл ющего транзистора , коллектор которого через первую обмотку трансформатора соединен с катодом первого диода. К нему через первый резистор подключена шина питани . Первый крайний вывод второй обмотки трансформатора соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого подключен к отводу той же обмотки. Второй ее крайний вывод и коллектор силового транзистора присоединен к соответствующим выводам дл  подключени  внешней нагрузки. База управл ющего транзистора присоединена к внешнему источнику управл ющих импульсов.

Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем обеспечиваетс  стабильность заданной степени насыщени  силового транзистора при вариаци х температуры окружающей среды и/или вариаци х тока нагрузки. Как следствие, возрастает врем  выключени  силового транзистора, что ограничивает быстродействие.

Цель изобретени  - повышение быстродействи .

В известное устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом введены конденсатор, а также дополнительные второй резистор, второй, третий и четвертый диоды, а трансформатор снабжен дополнительно третьей обмоткой, включенной соVI

СО

о о VI

го

гласно по отношению к второй обмотке. Дополнительна  обмотка включена между точкой соединени  базы силового транзистора с анодом второго диода и первым выводом второго резистора. Его второй вывод соединен непосредственно с катодом второго диода и через конденсатор подключен к точке соединени  катода третьего диода с анодом четвертого диода, катод которого соединен с коллектором силового транзистора. К эмиттеру последнего присоединен анод третьего диода.

Благодар  введению вустройств о по основному изобретению конденсатора, дополнительных второго резистора, второго, третьего и четвертого диодов и наличию у трансформатора дополнительной обмотки, а также соответствующих св зей, достигаетс  охват силового транзистора цепью нелинейной отрицательной обратной св зи. В результате обеспечиваетс  автоматическа  стабилизаци  заданной степени насыщени , например, при вариаци х температуры окружающей среды и/или тока нагрузки, что дает уменьшение времени выключени  силового транзистора. Как следствие, увеличиваетс  быстродействие ключа.

На фиг.1 показана принципиальна  электрическа  схема устройства дл  управлени  ({иловым транзисторным ключом; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений и токов.

Устройство (фиг.1) содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2 с первой 3 и второй 4 обмотками, соединенными встречно друг относительно друга, управл ющий транзистор 5, первый диод 6 и первый резистор 7.

В устройство введены конденсатор 8, а также дополнительные второй резистор 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 диоды, а трансформатор 2 снабжен дополнительно третьей обмоткой 13. Анод диода 6 соединен с общей шиной и с эмиттером транзистора 5, коллектор которого через обмотку 3 трансформатора 2 соединен с катодом диода 6, к которому через резистор 7 подключена шина питани  Е. Первый крайний вывод обмотки 4 соединен с базой транзистора 1, эмиттер которого подключен к отводу обмотки 4. Второй крайний вывод обмотки 4 и коллектор транзистора 1 присоединены соответственно к выводам 14 и 15 дл  подключени  внешней нагрузки. База транзистора 5 присоединена к внешнему источнику управл ющих импульсов тока lynp.

Обмотка 13, включенна  согласно по отношению к обмотке 4, присоединена между точкой соединени  базы транзистора 1 с анодом диода 10 и первым выводом резистора 9. Его второй вывод соединен непосредственно с катодом диода 10 и через конденсатор 8 подключен к точке соединени  катода диода 11 с анодом диода 12, катод

которого соединен с коллектором транзистора 1, к эмиттеру которого присоединен анод диода 11.

Устройство работает следующим образом .

0 При подаче управл ющего тока lynp от внешнего источника в базу транзистора 5 он отпираетс  и через него, обмотку 3 и резистор 7 протекает ток IB от источника Е (фиг.2а), Конденсатор 8 в этих услови х за5 р жаетс  до напр жени  Ее током з через обмотки 4 и 13, включенные последовательно и согласно, диод 11 и резистор 9 (фиг.2г), диоды 6 и 10 и транзистор 1 в это врем  заперты, ток через внешнюю нагрузку, под0 ключенную к выводам 14 и 15, не протекает. В момент Ti начала очередного импульса ток lynp становитс  близким к нулю, благодар  чему транзистор 5 запираетс . Емкость коллекторного перехода транзи5 стора 5 при этом зар жаетс  через диод 6 и обмотку 3, что облегчает режим выключени  транзистора 5. Под действием ЭДС самоиндукции при этом возникает ток U, отпирающий транзистор 1 и протекающий чере

0 обмотку 4 и база-эмиттерный переход транзистора .

Напр жение Ет на коллекторе транзистора 1 в процессе отпирани  уменьшаетс , а через внешнюю нагрузку, подключенную

5 к выводам 14 и 15, начинает протекать ток (фиг.2а). Этот ток, протека  через нижнюю секцию обмотки 4 трансформатора 2, создает положительную обратную св зь: ток базы транзистора 1 оказываетс  под ее действи0 ем пропорциональным току нагрузки (пропорционально-токовое управление, совершенно аналогично имеющемус  в устройстве по основному изобретению). В процессе отпирани  транзистор 1 переходит в

5 режим насыщени .

В момент, когда напр жение EI на коллекторе транзистора 1 в процессе его отпи- рани  становитс  меньшим, чем напр жение Ее на конденсаторе 8, отпира0 ютс  диоды 12 и 10 (фиг.2а). При этом начинаетс  разр д конденсатора 8 током р по цепи: диод 12 - промежуток коллектор- эмиттер транзистора 1 - база-эмиттерный переход того же транзистора, зашунтиро5 ванный обмоткой 4 -диод 10 (фиг.2г). Ток IP направлен навстречу току U, в результате ток IK проход щий через базу транзистора 1, станоьитс  равным Is Ц Ip (фиг.2в). В результате возникает нелинейна  отрицательна  обратна  св зь по току базы, стабилидирующа  заданную степень насыщени  транзистора 1 при вариаци х температуры окружающей среды и/или вариаци х тока нагрузки. Так, при возрастании температуры , как известно, у транзисторов уменьша- етс  напр жение насыщени , а это (при неизменном значении Eg) вызывает увеличение тока Ip разр да конденсатора 8 и, соответственно, уменьшение тока Is l4- Ip. Стабилизаци  заданной степени насыще- ни  позвол ет уменьшить врем  рассасывани  неосновных носителей зар да в базе в услови х эксплуатации.

В момент Т2 под действием тока lynp вновь отпираетс  транзистор 5, диод 6 за- пираетс  и в базу транзистора 1 подаетс  отрицательный ток Ц, чем достигаетс  аналогично устройству по основному изобретению форсированное запирание транзистора 1 (фиг.2а, б).

Уменьшение времени рассасывани , достигаемое под действием описанного выше механизма нелинейной отрицательной обратной св зи в сочетании с подачей запирающего тока Ц в момент Та, приводит к уменьшению времени выключени  транзистора 1. Как следствие, возможно повышение быстродействи  путем увеличени  максимальной рабочей частоты ключа. При его использовании, например, в составе преобразовател  посто нного напр жени  в посто нное повышенна  рабоча  частота

позволит уменьшить уровень пульсаций выходного напр жени  и сократить габариты и массу. Возможно также применение устройства в импульсных модул торах - повышение рабочей частоты позвол ет расширить функциональные возможности модул торов.

Claims (1)

1. В разработанном лабораторном макете предлагаемого устройства, в котором использовались транзисторы 1 и 5 типов 2Т841Б и 2Т630А и диоды 6 и 10...12 типа 2Д212А, врем  выключени  удалось уменьшить с 1 до 0,6 мкс при токе нагрузки 3 А. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом поавт.св. Мг 972665, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , введены конденсатор , а также дополнительные второй резистор, второй, третий и четвертый диоды , а трансформатор снабжен дополнительной третьей обмоткой, котора  включена согласно по отношению к вторичной обмотке между точкой соединени  базы силового транзистора с анодом второго диода и первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к катоду второго диода и через конденсатор - к точке соединени  катода третьего диода с анодом четвертого диода, катод которого соединен с коллектором силового транзистора, а эмиттер - с анодом третьего диода.

   8 12 sr

   -IG tf Ј

   0& Н

   Упр

   }иг.1

   фиг.2.