SU760330A1 - Устройство для управления транзисторным ключом 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления ключевыми транзисторами усилителей мощности. ,

Известно устройство для управле- ⁵ ния транзисторным ключом, содержащее трансформатор и магнитно-транзисторный задающий генератор £ι).

Недостатками этого устройства Ив- «л ляются необходимость в источнике переменного напряжения, т.е. кроме управляющего трансформатора принципиально необходим магнитно-транзисторный задающий генератор; повьаиенное потребление мощности во время паузы в управляющем напряжении; ограниченность коэффициента заполнения импульсов управляющего напряжения либо использование двух параллельно включенных силовых транзисторов.

Наиболее близкой к предлагаемому является схема управления силовыми транзисторами ключевого стабилизатора, содержащая транзистор, управляв- 25 мый широтно-импульсным модулятором (ШИМ),в коллекторную цепь которого включен трансформатор, первичная обмотка которого шунтирована последова? тельно соединенными диодами и двумя 30

2

стабилитронами, а вторичные обмотки соединены со входами силовых транзисторов через ограничительные резисторы [2] .

Недостатки указанной схемы заключаются в том, что энергия, накопленная в индуктивности трансформатора в управляющий интервал времени (транзистор открыт), рассеивается в шунтирующих первичную обмотку стабилитронах, что приводит к уменьшению КПД; Запирание силовых транзисторов осуществляется за счет энергии, накопленной в индуктивности трансформатора в управляющий интервал времени. После отключения первичной обмотки трансформатора от питающего напряжения, магнитопровод последнего продолжает перемагничиваться в том же направлении под действием напряжения на эмиттерных переходах силовых транзисторов, обусловленного наличием избыточного заряда в базах последних. Следовательно, запирающий базовый ток силовых транзисторов определяется током намагничивания вторичных обмоток трансформатора и не обеспечивает эффективного запирания последних,что приводит к увеличению динамических

760330

поТёрьй уменьшению КПД ключа7 Кроме того, во время закрытого состояния транзисторного ключа, подле уменьшения напряжения на первичной обмотке трансформатора ниже напряжения пробоя стабилитронов, сопротивление нагрузки трансформатора становится практически равным бесконечности и ввиду наличия реактивных элементов (межвитковые/ /емкодтй 7 индук^ёй^т#’раё’сеяния) возникаетколебательный про.....цесс с затухающей амплитудой, который

может привести к приоткрыванию силового ключа, и, как следствие, к сни^ζжению КПД. ..... —'

Цель изобретения - исключение вышеуказанных недостатков, т.е. повы•шение КПД устройства.

Для достижения поставленной цели устройство для управления транзисторным 'ключом, содержащее щиротно-им-: пульсный модулятор, коммутирующий транзистор и трансформатор, вторичная обмотка которогоподключена через “ограничительный резистор ко входу транзисторного ключа, причем выход широтно-импульсногомодулятора соединен со входом коммутирующего транзистора, а первичная обмотка трансформатора . подключена черезКбМ^Тйрующйй^^анзистор к источнику питания, снабжено двумя дополнительными коммутирующими транзисторами, тремя диодами, двумя резисторами и конденсатором, а трак^: сформатор выполнен с двумя первичными .обмотками, причем первый коммутирующий транзистор подключён через Дёрвый резистор к первой первичной’ обмотке, параллельно которой включен" второй коммутирующий транзистор,соединенный последовательно с первым диодом, третий коммутирующийтранзистор подключен ко второй первичной Обмотке, его эмйттерный переход э а1ауйТир0в¹8й’“^?Ъ^>:1 рым диодом, база подключена к выходу .широтно-ймпульеногр модулятора через второй резистор и конденсатор, а ограничительный резистор зашунтирован . третьим диодом.

10

15

20

25

30

35

40

45

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства управления транзисторным ключом;на фиг. 2 -времён ные диаграммы. - г

Устройство содержит широтно-импульсный модулятор 1,’ выход которого соединен со входами коммутирующих транзисторов 2,3,4 через ограничй-. ТёЛьныё рёзисторы 5,6,7, трансформатор 8 с первичными обмотками 9 И 10, соединёнными с коммутирующими траИ-_ Эйсторамй и с диодами 11,12, конденсатор 13 и вторичную обмотку трансформатора, соединенную со входом транзисторного ключа 14 через ограничительный резистор 15 и запирающий

'диод 16.

Устройство работает .следующим образом.?

50

55

60

Во время положительного напряжения на выходе широтно-импульсного модулятора (точки О А , фиг.2) транзистор 2 открыт и, следовательно, первичная обмотка 9 трансформатора 8 подключена к Источнику питания. МагнитопрОвод трансформатора 8 перемагничивается в прямом направлении и на вторичной обмотке трансформатора наводится ЭДС образующая базовый ток, определяемый величиной резистора 15. Резистор, включенный в коллекторную цепь Транзистора 2, не приводит к ухудшению КПД, так как совместно с резистором 15, выполняет функцию Ограничения базового тоКа.

В точке а (фиг.2) уровень напряния Щ становится близким к нулю, транзистор 2 запирается>а транзисторы 3,4 отпираются. Поскольку тран- ’ зистор 2 обладает собственной инерционностью, во время рассасывания,избыточного заряда в базе последнего, имеет место открытое состояние всех трех транзисторов 2,3,4. Для ограничения тока в этих интервалах времени служит резистор, включенный в коллекторную цепь транзистора 2. В точке а полярность напряжения на всех , обмотках трансформатора8 изменяется на противоположную, так как первичная обмотка 10 через открытый транзистор 4 подключается в источнику пйтанйя."Запирающий базовый ток транзистора 14 определяется, в основном, базовым током транзистора 4 й устанавливается в необходимыхпределах сопротивлением резистора 7. Ёмкость конденсатора 13 выбирается такой, . чтобы через эмйттерный переход Транзистора 4 протекал ток в течение времени рассасывания избыточного заряда в базе транзистора 14. После окончания рассасывания избыточного заряда энергия, накопленная в управляющий интервал времени в индуктивности трансформатора 8, возвращается в источник питания через коллекторный переход транзистора 4 и диод 12. Великина отрицательного напряжения на базе транзистора 14 определяется отношением числа витков вторичной и первичной обмоток трансформатора 8.

В точке в напряжение на обмотке 10 становится меньше, чём Трансформатор оказывается неиагруженным (за исключением' обратных токов диодов и транзисторов) и Начинается колебательный процесс, обусловленный наличием межвитковыА: емкостей и индуктивностей рассеяния обмоток.

Для исключения положительного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 8 служит цепочка, шунтирующая обмотку 9, которая состоит из диода 11 и Транзистора 3. Последний открыт во время паузы в управляющем н апряже ни и, т.е. при II₅ 0 . Следовательно, в интервале времени ед тран760330

зистор 3 открыт и шунтирует первичную обмотку 9, создавая нулевой уровень напряжения на всех обмотках трансформатора 8.

В точке 8 транзистор 3 запирается, а транзистор 2 - отпирается, и про- . лесе повторяется. Максимальный коэф-, ³ фициент заполнения управляющего напряжения' (и₄) определяется отношением чисел витков обмоток 9 и 10 и может быть доведен до величины 0,7... 0,8.В ._β качестве материала магнитопровода мо- ¹⁰ гут быть использованы неразрезные ферромагнитные сердечники, имеющие высокую магнитную проницаемость (М2000НМ), размах индукции при этом составляет δ В=В₅-В_г. 15

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для управления транзис- 20 торным ключом, содержащее широтно-импульсный модулятор, коммутирующий транзистор и трансформатор, вторичная обмотка которого подключена через ограничительный резистор ко входу тран- 25 зисторного ключа, причем выход широтно-импульсного модулятора соединен со входом коммутирующего транзистора, а первичная обмотка трансформатора подключена через коммутирующий транзистор к источнику питания, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, оно снабжено двумя дополнительными коммутирующими транзисторами, тремя диодами, двумя резисторами и конденсатором, а трансформатор выполнен с. двумя первичными обмотками причём первый коммутирующий транзистор подключен через первый резистор к первой первичной обмотке, параллельно которой включен второй коммутирующий транзистор, соединенный последовательно с первым диодом, третий коммутирующий транзистор подключен ко второй первичной обмотке, его эмиттерный переход зашунтирован вторым диодом, база подключена к выходу широтно-импульсного модулятора через второй резистор и конденсатор, а ограничительный резистор зашунтирован третьим диодом*