SU922962A1 - Устройство для управления силовым транзисторным ключом 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке узлов управления транзисторными преобразователями.

Известно устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее управляющий трансформатор, первый конец вторичной обмотки которого подключен к одному из выво- дов разделительного диода, а второй через конденсатор - к коллектору вспомогательного транзистора, базовый резистор и выпрямительный диод [11

Недостатком этого устройства является его низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее подключенный к источнику питания инвертор, выполненный на транзисторах и трансформаторе, генератор управля2

ющих импульсов, выходы которого подключены к базам вспомогательных транзисторов, связанные с выпрямителями , включенными во вторичные обмотки дополнительных трансформаторов [2 ].

Однако известное устройство‘обладает невозможностью получения на выходе произвольной последовательности импульсов, а также низкой надежностью.

Цель изобретения - повышение надежности устройства и расширение функциональных возможностей.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено разделительными диодами, первичные обмотки трансформаторов попарно соединены между собой, причем точки соединения этих обмоток через разделительные диоды и,вспомогательные транзисторы подключены к источнику питания, а крайние выводы этих обмоток через выпрямители соединены с крайними вм3 922962

водами первичных полуобмоток транс форматора-инвертора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления силовым транзисторным ключом; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления силовым транзисторным ключом содержит инвертор 1 напряжения, генератор 2 управляющих импульсов и два трансформаторно-выпрямительных узла 3 и 4, подключенных по выходу к управляющему переходу силового транзистора 5· Инвертор 1 напряжения включает транзисторы 6 и 7, трансформатор 8 и входной конденсатор 9, а каждый из трансформаторно-выпрямительных узлов включает дополнительные трансформаторы 10 и 11, выпрямительные разделительные диоды Ί2 и 13 и разделительные диоды 14, вспомогательные транзисторы 15, а-также выпрямительные диоды 16 и 17. В базовой цепи силового транзистора 5 имеется гасящий резистор 18 и вспомогательный диод 19.

Первичные обмотки трансформаторов 10 и 11 своей общей точкой подключены через разделительные диоды 14 и вспомогательные транзисторные ключи 15, связанные с выходом генератора управляющих импульсов 2, соответственно к плюсовому и минусовому зажимам источника питающего напряжения, а крайними выводами через выпрямительные диоды 12 и 13 подключены к крайним выводам первичных полуобмоток. трансформатора 8 инвертора.

Крайние выводы вторичных обмоток трансформаторов 10 и 11 через выпрямительные диоды 16 и 17 соединены с. силовым транзисторным ключом.

Устройство работает следующим образом.

На крайних выводах первичных полуобмоток трансформатора 8 при работе инвертора 1 относительно минусового зажима источника питающего напряжения образуются противофазные переменные напряжения прямоугольной формы Цд и и₆ (фиг. 2).Эти напряжения через вспомогательные транзисторы 15 и выпрямительные диоды 12 и- 13 подаются на первичные обмотки дополнительных трансформаторов 10 и 11 каждого трансформаторно-выпрямительного узла. С выходов генератора 2 на вспомогательные транзисторы 15

поступают управляющие импульсы разной полярности. Так, при необходимости включения силового ключа 5 на базу транзистора 15(з) узла 3 поступает сигнал отрицательной полярности, а на базу транзистора 15(₄) узла 4 сигнал положительной полярности. В этом случае транзистор 15^) открыт, а транзистор 15закрыт.

1₀ Открытое состояние транзистора 15(4) ⁸ У^зле обеспечивает процесс перемагничивания дополнительных трансформаторов 10 и 11, который протекает следующим образом.

₁₅ При и_А>0 по открытому выпрямительному диоду 12 и открытому транзистору 15(4) протекает ток первичной обмотки дополнительного трансформатора Ю(4) ’ ^котоР^ь|й равен суммарному значению тока намагничивания и тока нагрузки, обусловленного протеканием по вторичной обмотке, выпрямительному диоду 16 и гасящему резистору 18 базового тока ключа 5'.

25 В этот полупериод индукция в сердечнике дополнительного трансформатора 10 возрастает от осевого остаточного значения Воо_Т до В_таХ. В следующий полупериод напряжение Щ

₃₀ становится отрицательным и по выпрямительному диоду 12, первичной обмотки дополнительного трансформатора 10 и транзистору 15(4) протекает ток, обусловленный рекуперацией энергии из сердечника дополнительного транс³⁵ форматора 10. При этом индукция в

сердечнике снижается от В_тс,_ч до В_ост . Так как напряжение, приложенное к первичной обмотке дополнительного

трансформатора 10 при и* ·> 0 меньше

40 *

величины ЭДС, самоиндукция на той же обмотке при Цд < 0, то индукция в сердечнике в нерабочий полупериод всегда успевает уменьшиться до величины В_ост (фиг.2). Этим гарантиру⁴⁵ ется невозможность насыщения сердечника свыше величины ВтауДополнительный трансформатор 11 работает аналогично трансформатору 10 с той лишь разницей, что его

⁵⁰ рабочие и нерабочие полупериоды противофазы по отношению к аналогичным полупериодам дополнительного трансформатора 10.

На вторичных полуобмотках транс55 форматоров 10 и 11 узла 4 при открытом транзисторе 15(4) образуются переменные напряжения ΙΙ^'θ и , которые выпрямляются диодами 16 и 17 и

5 922962 6

подаются через гасящий резистор 18 на .базу силового ключа 5. При этом последний находится в открытом состоянии.

При необходимости выключения 5

силового ключа 5, с генератора управляющих импульсов 2 на вспомогательный резистор 15(4) ^постУ^пзет отрицательный сигнал, на вспомогательный транзистор 15(¾) узла 3 - сигнал ¹⁰ положительной полярности. В этом случае перемагничиваются сердечники дополнительных трансформаторов 10 и 11 узла 3, а сердечники трансформаторов узла 4 остаются в неизменном . ¹⁵ состоянии. Тем самым прекращается протекание отпирающегося тока по гасящему резистору 18°и начинает протекать ток запирания силового транзисторного ключа 5 по выпрямителю ²⁰ узла 3. Работа трансформаторно-выпрямительного узла 3 в этом режиме полностью аналогична работе узла 4 при открытом вспомогательном транзисторе 15(4) · ²⁵·

Так как закрытие транзистора 15(3) или 15(4) может произойти в произвольный момент времени, то для обеспечения размагничивания ранее намагниченного сердечника любого из 30 трансформаторов, средняя точка обмоток вспомогательных трансформаторов 10 и 11 соединена через разделительный диод 14 с положительным зажимом источника питающего напря- 35 жения. При этом максимальное напряжение на коллекторе вспомогательного транзистора 15 не может превысить величины и_п.

Вспомогательный диод 19 включает- 40 ся в цепь выпрямителя узла 3 в тех случаях, когда напряжение на переходе эмиттер-база открытого силового транзистора 5 превышает величину напряжения отсечки выпрямительных ди- 45

одов 16 и 17.Этим исключается шунтирующее действие выпрямителя узла 3 при работе узла 4.

Таким образом, в предлагаемом устройстве отсутствуют токовые перегрузки во вспомогательных транзисторах, оно более надежно и позволяет получить на выходе любую последовательность импульсов, что отличает его от известного устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее подключенный к источнику питания инвертор,, выполненный на транзисторах и трансформаторе, генератор управляющих импульсов, выходы которого подключены к базам вспомогательных транзисторов, связанных с выпрямителями, включенными во вторичные обмотки дополнительных трансформаторов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, оно снабжено разделительными диодами, первичные обмотки трансформаторов попарно соединены между собой, причем точки соединения этих обмоток через разделительные диоды и вспомогательные транзисторы подключены к источнику питания, а крайние выводы этих обмоток через выпрямители соединены с крайними выводами первичных полуобмоток трансформатораинвертора.