Устройство для управления полупроводниковым ключом

Устройство для управления полупроводниковым ключом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. i, УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ КЛЮЧОМ, содержащее первый формирователь импульсов, состоящий из основного транзистора импульсного трансфор- . матора, резистора, диода конден- : сатора и источника питания, причем I вторичная обмотка импульсного трансформатора под гаочена к управляющим электродам полупроводнико- . вого ключа, отл ич.ающ.е е с я тем, что, с целью расширения Фувкциональньк возможностей, в. |него введены второй формирователь импульсов, ограничитель скважности, формирователь длительности, в первглй формирователь импульсов введен дополнительный транзистор, база которого соединена через по- j следовательно соединенные конденса-. тор и дополнительную обмотку им- . пульснрго трансформатора, заьаунтированные резистором, с эмиттерами основного и дополнительного транзисторов и минусовой кдеммрй источника питания, плюсовая клемма которого сбединёна через часть первичной обмотки импульсного трансформатора с коллекторов дополнительного транзистора, а с коллектором основного транзистора - через всю первичную обмотку,и диод, включенный в прямом направлении, база основного транзистора формирователя импульсов является входом, первого формирователя, причем второй формирователь выполнен иДен . тично первому, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом ограничителя скважности и входом формирователя длительности, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов и с первым входом ограничителя скважности , второй В5СОД которого образует входную шину устройства. 2. Устройство.по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ограничитель скважности содержит первый элемент НЕ и первый элемент И, первые входы KOTOJ K соответственно являются входом ограничителя скважности и входом устройства, выход первого элемента НЕ соединен с.вторым входом первого элемента И, выход которого Является выходом ограничителя скважности. 0 3.. Устройство по П.1, о т л и.4: J;: ча.ю.щееся тем, что формирователь длительности содержит вто рой и третий резисторы, интеграOi . тор, компаратор, инвертор, второй элемент И, второй элемент НЕ, вход которого является входом формирователя длительности и соединен через второй резистор с входом интегратора , выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с .нулевой шиной, а выход подключен к первому входу второгсГ элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, а выход его является выходом формирователя длительности и через инвертор и третий резистор соединен с 1входом интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3@Р Н 03 К 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3436400/18-21 (22) 07. 05. 82

:(4 6) 30.12,83. Бюл В 48 (72) A.Â..Êîáçåâ и В. Ф„Кощевец (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромехани ки при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 681. 3 (088. 8) (56) 1 Авторское свидетельств.о СССР

Р 424289) кл Н 02 М 1/08, 1975

2. Справочник по преобразовательной технйке . Под ред. И.М Чиженко, Киев, "Техника, 1978 с, 221. (54) (57). 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ КЛЮЧОМ, содержащее первый формирователь импульсов, состоящий из основного транзистора импульсного трансфор-,. матора, резистора., диода конденсатора и источника питания, причем ,вторичная обмотка импульсного трансформатора подкяючена к управляющим электродам полупроводнико вого ключа, о т л и ч,а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения . функциональны< возможностей, в, него введены второй формирователь импульсов, ограничитель скважности, формирователь длительности, в первый формирователь импульсов введен дополнительный транзистор, база которого соединена через последовательно соединенные конденса-. тор и дополнительную обмотку импульсного трансформатора, зашунти рованные резистором, с эмиттераья .основного и дополнительного транзисторов и минусовой клеммой источцика питания, плюсовая клемма кото. рого сОединена через часть первичной обмотки импульсного трансформатора с коллектором дополнительного транзистора, а с коллектором основного транзистора — че„.SU„„1064460 A рез всю первичную обмотку,и диод, включенный в прямом направлении, база основного транзистора формирователя импульсов является входом, первого формирователя, причем второй формирователь выполнен идентично первому, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом ограничителя скважности и входом формирователя длительности, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов и c первым входом ограничителя скважности, второй вход которого образует входную шину устройства .

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что огра. ничитель скважности содержит первый элемент НЕ и первый элемент И, первые входы которых соответственно являются входом ограничителя скважности и входом устройства, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента

И, выход которого является выходом ограничителя скважности.

3., Устройство по п.1, о т л и— ч а .ю щ е е с я тем, что формирователь длительности содержит вто рой и третий резисторы, интегратор, компаратор, инвертор, второй элемент И, второй элемент НЕ, вход которого является входом формирователя длительности и соединен че-. рез второй резистор с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с .ну, левой шиной, а выход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, а выход его является выходом формирователя длительности и через инвертор и .третий резистор соединен с аркадом интегратора, 10644бО импульсов сердечни5

20

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что импульсные трансформаторы первого и

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам формирования импульсных сигналов, и может быть использовано в автоматике и преобразовательной технике.

Известно устройство управления . транзисторным ключом, построенное на трансформаторах тока (1 ).

Однако это устройство не позволяет форсировать процесс включения и выключения полупроводникового ключа

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления полупроводниковым ключом, со1 держащее формирователь импульсов, состоящий из основного транзистора, импульсного трансформатора, резистора, диода, конденсатора и источника питания, причем вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к управляющим электродам полупроводникового ключа (2).

Недостатком известного устройства являются узкие функциональные возможности устройства, так как оно мокет быть использовано только для формировани узких однополярных импульсов.

Цедь изобретения — расширение функциональных воэможностей °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления полупроводниковым ключом, содержащее первый формирователь импульсов, состоящий из основного транзистора импульсного трансформатора, резистора, диода и конденсатора и источника питания, причем вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к управляющим электродам полупроводникового ключа, введены второй формирователь импульсов, ограничитель скважности, формирователь длительности, причем в первый Формирователь импульсов введен дополнительный транзистор, база которого соединена через последовательно соединенные конденсатор и дополнительную обмотку импульсного трансфор. матора, зашунтированные резистором, с эмиттерами основного и дополнительного транзисторов и минусовой клеммой источника питания, плюсовая клемма которого соедивторого формирователя выполнены на одном ке.

2 иена через чаСть первичной обмотки импульсного трансформатора с коллектором дополнительного транзистора, а с коллектором основного транзистора — через всю первичную обмотку,и диод, включенный в прямом направлении база основного транзистора формирователя импульсов. является входом первого формирователя, причем второй формирователь выполнен идентично первому, вход первого Формирователя импульсов соединен с выходом ограничителя скважности и входом формирователя длительности, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов и с первым входом ограничителя скважности, второй вход которого образует входную шину устройства, Ограничитель скважности содержит первый элемент НЕ и первый элемент

И, первые входы которых соответственно являются входами ограничителя скважности и входом устройства, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого является выходом ограничителя скважности

Формирователь длительности содержит второй и третий резисторы, интегратор, компаратор, инвертор, второй элемент И, второй элемент ЙЕ, вход которого является входом формирователя длительности и соелине» через Второй резистор с входом инвертора, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с нулевой шиной, а выход подключен к первому входу в торо го э лемен та И, в торой вход которого подключен к выходу второ1 го элемента НЕ, а выход его является выходом Формирователя длительности и через инвертор и третий резистор соединен с входом интегратора, Импульсные трансформаторы формирователей импульсов выполнены на одном сердечнике, На фиг, 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 диаграммы напряжений на контрольных точках.

Устройство для управления полупроводниковым ключом, содержит

1064460 причем импульсные трансформаторы формирователей импульсов выполнены на одном сердечнике, На диаграмм мах (фиг. 2) представлены; а — напряжение на входе 16 устройства; б — выходное напряжение устройства; в - напряжение на выходе интегратора 21у r — напряжение на выходе компаратора 22; д — выходное напряжение элемента НЕ 19; е — на10 .пряжение на выходе элемента И 23; ж — выходное напряжение инвертора 24.

Устройство работает следующим образом.

В момент появления на входе 16 5 устройства импульса (фиг. 2а) с входа ограничителя 12 скважности сигнал поступает на вход формирователя 13 длительности и на базу основного транзистора 3 формирователя 1. Транзистор 3 открывается.

Одновременно открывается и дополнительный транзистор 14 за счет положительной обратной связи с обмотки 3 5 через конденсатор,8 °

25 B этот момент, формируется максимальная амплитуда выходного импульса (фиг, 2 б) во вторичной обмотке

-10, подключенной к управляющим электродам полупроводникозого ключа 11

Время включенного состояния транзистора 14 определяется величиной емкости конденсатора 8, который заряжается через управляющий переход транзистора 14 от обмотки 15 импульсного, трансформатора 4. После закрытия транзистора 14 амплитуда напряжения уменьшается, Транзистор 3 ocTcLBTcR включенным до окончания действий входного импульс

Выходное напряжение ограничителя, 40 12 скважности также поступает на вход формирователя 13 длительности, т.е. на вход элемента 19 и через резистор 20 — на вход интегратора

21, на выходе которого появляется

45:нарастающее напряжение (фиг.2в). Компаратор 22 переключателя и его выходное напряжение (фиг. 2г) поступает на первый вход элемента 23.

На второй вход этого элемента поступает напряжение (фиг. 2 д) с выхода элемента 19 и блокирует прохождение напряжения (фиг, 2 г) до тех пор, пока не исчезнет входное напряжение на входе устройства 1,6.

По окончании входного импульса транзистор 3 первого формирователя закрывается, а транзистор 3 второго формирователя импульсов открывается выходным напряжением (фиг. 2 е) элемента. 23, Одновремен40 но открывается дополнйтельный транзистор 14 второго формирователя за счет положительной обратной связи с .обмотки 15 через конденформирователи 1 и 2 импульсов, состоящие из основного транзистора

3, импульсного трансформатора 4 с обмотками 5, резистора 6, диода 7 конденсатора 8 и источника 9 .питания, причем вторичная обмотка 10 импульсного трансформатора 4 подключена к управляющим лектродам полупроводникового ключа 11, а .также содержит, ограничитель 12 скважности, формирователь 13 длительности, В формирователи 1 и 2 импульсов введен дополнительный транзистор 14, базы которого соединены через последовательную цепь из конденсатора 8 и дополнительную обмотку 15 импульсного трансформатора 4, параллельно последовательной цепи включен резистор с эмиттерами основного и дополнительного транзисторов 3 и 14 и минусовой клеммой источника 9 питания, плюсовая клемма которого связана, через первичную обмотку 5 импульсного трансформатора 4 с коллектором дополнительного транзистора 14 через часть первичной обмотки 5 и с коллектором основного транзистора:3 через всю первичную обмотку 5 и диод 7, включенный в прямом направлении. База основного транзистора формирователя

1 импульсов является его входом, Вход первого формирователя 1 импульсов соединен с выходом ограничителя 12 скважности, с входом формирователя 13 длительности, выход которого соединен с входом второго формирователя 2 импульсов и первым входом ограничителя 12 скважности, второй вход 16 которого образует входную шину устройства, Ограничитель,12 скважности содержит первый . элемент НЕ 17 и первый элемент И 18 первые входы которых соответственно являются входом ограничителя 12 скважности и входом 16 устройства, выход первого элемента НЕ 17 соединен с вторым входом первого элемента И 18, выход которого является выходом ограничителя скважности, соединенный с входом формирователя длительности, входом которого является вход второго элемента НЕ

19, соединенный -через второй резистор 20 с интегратором 21, выход которого подключен к первому вхо ч; ду компаратора 2ы, второй вход которого соединен с нулевой шиной, а выход подключен к первому входу второго элемента И 23, второй вход которого подключен к выходу второго элемента HE 19, а выход его через инвертор 24 и третий резистор 25 соединен с входом интегратора 21 и непосредственно с входом ограничителя 12 скважности и вторым формирователем 2 импульсов, сатор 8, Во вторичнэй обмотке 10 5 появляется напряжение (фиг. 2b) 1064460 максимальной амплитуды и Форсирует запирание полупроводникового кяюча 11. Время включения состояния дополнительного транзистора 14 определяется величиной конденсатора 8. После закрывания транзистора

14 амплитуда напряжения (фиг. 2 б) уменьшается. Выходное напрякение (фиг, 2 е) элемента 23 инвертируется в напряжение (фиг,2 ж) обратной полярности инвертором 24 и через резистор 25 поступает на вход интегратора 21. Напряжение (фиг. 2 в) интегратора 21 падает Выходное напряжение (фиг. 2 е) элемента 23 также поступает на -вход элемента 17 ограничителя скважности

12 и запрещает прохождение управляющего сигнала до окончания формирования напряжения (фиг,2 б) обратной полуволны, Таким образом, введение в устройство для управления полупроводниковым ключом второго формирователя импульсов, ограничителя скважности

Тираж 936 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 и блока формирователя длительности позволяет повысить надежность уст.ройства за счет формирования на выходе разнополярных импульсов, при однополярных входных, обеспечивая при этом форсирование процессов открывания и закрывания полупроводниковых кабелей, что приводит к увеличению их быстродействия, а это особенно важно при параллель10 ном или последовательном включении полупров одн иковых ключей

Совместное подключение двух формирователей позволяет использовать сердечник импульсного трансформато(5 ра по полному циклу перемагничивания. Это позволяет уменьшить габариты импульсного трансформатора, а также разгружает основные транзисторы устройства от больших токов намагничивания, Исключение резистора в цепи питания резко повы,шает КПД устройства. Устройство позволяет успешно управлять противотактными ключами,