Устройство для управления силовым транзисторным ключом

Устройство для управления силовым транзисторным ключом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ, содержащее два управляющих транзистора, эмиттер первого иэ которых соединен с эмиттером второго управляющего транзистора, с анодом первого ,диода и с первой шиной источника питания , база - с входной управляющей йшной, коллектор - с первым выводом первой обмотки трансформатора тока, второй вывод которой соединен с первым выводом второй обмотки трансформатора тока и через последовательно соединенные второй диод и первый резистор подключен к второй шине источника питания, второй вывод второй обмотки трансформатора тока соединен с катодом первого диода, третья обмотка трансформатора тока соединена с шинами управления силовым транзисторным ключом, в выходную цепь которого включена четвертая обмотка трансформатора тока, и третий диод, отличающее ся тем, что, с целью повышения его садежности и расширения функциональных возможностей , в устройство введены дополнительный транзи.стор, два токоограничивающих двухполюсника и дополнительный резистор, причем коллекторноi эмиттерный переход дополнительного транзистора подключен параллельно первому резистору, а базой через пер .вь1й токоограничивающий двухполюсник соединен с катодом первого диода, вторым выводом второй обмотки транрформатора тока и коллектором второго транзистора, база которого через второй токоограничивающий двухполюсник соединена с первым вьюодом дополни00 тельного резистора и анодом третье00 го диода, катод которого соединен с о коллектором первого транзистора, а О) второй вывод дополнительного резистора соединен с второй шиной ис точОС ника питания.

СООЗ СОВЕТСКИХ

COUI

РЕСПУБЛИК

09) (11) .

3663 А

4(51 Н

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕП=ЛЬСТВУ (21) 3633056/24-21 (22) IS.Î8.83 (46) 07.01.85.. Бюл. N 1 (72) В.И.Костылев, А.Н.Пискарев и В.Ф.Ильин (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (53) 621.382(088.8) (56) 1. Опадчий Ю.Ф. Стабилизированные маломощные ВИП на основе однотактных преобразователей.-"Электронная техника в автоматике".

Вып. 11. М., "Советское радио", 1980, с. 36.

2. Авторское. свидетельство СССР

В 970694, кл. Н 03 К 17/60, 20.04.81 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО-ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЬК КЛЮЧОМ, содержащее два управляющих транзистора, эмиттер первого из которых соединен с эмиттером второго управляю" щегб транзистора, с анодом первого ,диода и с первой шиной источника питания, база — с входной управляющей шиной, коллектор — с первым выводом первой обмотки трансформатора тока, второй вывод которой соединен с первым выводом второй обмотки трансформатора тока и через последовательно соединенные второй диод и первый резистор подключен к второй шине ис-. точника питания, второй вывод второй обмотки трансформатора тока соединен с катодом первого диода, третья обмотка трансформатора тока соединена с шинами управления силовым транзисторным ключом, в выходную цепь которого включена четвертая обмотка трансформатора тока, и третий диод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения его надежности и расширения функциональных возможностей, в устройство введены дополнительный транзистор, два токоограничивающих двухполюсника и дополни" тельный резистор, причем коллекторноэмиттерный переход дополнительного транзистора подключен параллельно первому резистору, а базой через пер.вый токоограничивающий двухполюсник . соединен с катодом первого диода, вторым выводом второй обмотки трансформатора тока и коллектором второго транзистора, база которого через. второй токоограничивающий двухполюсник соединена с первым выводом дополни" тельного резистора и анодом третьего диода, катод которого соединен с коллектором первого транзистора, а второй вывод дополнительного резистора соединен с второй шиной источника питания., Ф 11336

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к технике преобразования электроэнергии, и может быть использовано в источниках вторичного электропитания, электроприводе и др.

Известно устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее два управляющих транзистора, четырехобмоточный трансформа- 10 тор тока, включенный в цепь силового транзистора и диоды Elj.

Недостатками его являются малая относительная длительность включенного состояния силового транзистора и невысокая надежность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее 20 два управляющих транзистора, эмиттер . первого из которых соединен с эмиттером второго управляющего транзис-. тора, с анодом первого диода и с первой шиной источника питания, баэа— с входной управляющей шиной, коллектор — с первым выводом первой обмотки трансформатора тока, второй вьгвод которой соединен с первым выводом второй обмотки и трансформатора тока и через последовательно соединенные второй диод и.первый резистор подключен к второй шине источника питания, второй вывод второй обмотки трансформатора тока соединен с катодом первого диода, третья обмотка трансформатора тока соединена с шинами управления силовым транзисторным ключом, в выходную цепь которого включена четвертая обмотка трансформатора тока, и третий диод, пятая обмотка через последовательно соединенные второй управляющий транзистор и третий диод подключена к дополнительному йсточнику питания (2.ь

Недостатками известного устройства4 являются низкая надежность и относительно невысокие функциональные возможности, так как для снижения времени спада коллекторного тока силового транзисторного ключа необходимо © после окончания процесса рассасывания на управляющем переходе формировать запирающее напряжение с достаточной амплитудой и с высокой крутизной фронтов. Однако этому препят- 55 ствует подключение первой обмотки трансформатора тока к источнику питания через резистор, поэтому спад тока силового ключа затягивается и надежность устройства снижается.

Кроме того, падение напряжения на резисторе уменьшает напряжение на первой обмотки трансформатора, что приводит к увеличению длительности размагничивания его сердечника и ограничению максимальной величины коэффициента заполнения. Применение дополйительного источника питания, большое число обмоток трансформатора тока, необходимость использования двухполярного управляющего напряжения усложняют устройство, что ведет к понижению надежности.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных воэможностей.

Для этого в устройство для управления силовым транзисторным ключом, содержащее два управляющих транзистора, эмиттер первого из которых соединен с эмиттером второго управляющего транзистора, с анодом первого диода и с первой шиной источника питания, база — с входной управляющей шиной, коллектор — с первым выводом первой обмотки трансформатора тока, второй вывод которой соединен с первым выводом второй обмотки трансформатора тока и через последовательно соединенные второй диод и первый резистор подключен к второй шине источника питания, второй вывод второй обмотки трансформатора тока соединен с катодом первого диода, третья обмотка трансформатора тока соединена с шинами управления силовым транзисторным ключом, в выходную цель которого включена четвер" тая обмотка трансформатора тока, и третий диод, введены дополнительный транзистор, два токоограничиваю щих двухполюсника и дополнительный резистор, причем коллекторно-эмиттерный переход дополнительного транзистора подключен параллельно первому резистору, а базой через первый токоограничивающий двухполюсник соеди-, нен с катодом первого диода, вторым выводом второй обмотки трансформатора тока и коллектором второго транзистора, база которого через второй токоограничивающий двухполюсник соединена с первым выводом дополнительного резистора и анодом третьего диода, катод которого соединен с коллектором первого транзистора, а второй вывод дополнительного резистора сое25

3 113366 динен с второй шиной источника питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит управляющие транзисторы I и 2, дополнительный транзистор 3, четырехобмоточный трансформатор 4 тока с первой 5, второй 6, третьей 7 и четвертой 8 обмотками, токоограничивающие двухполюсники 9 и 10, диоды 11-13, резисторы 14 и 15, первая и вторая шины 16 и 17 источника питания и силовой транзисторный ключ 18.

Сердечник трансформатора 4 тока целесообразно изготавливать из материала с прямоугольной петлеь гистерезиса. В качестве таких материалов можно использовать холоднокатаЪ ные электротехнические стали, пермаллой и отдельные марки ферритов.

Обмотки 5 и 6 соединены последовательно н подключены к коллекторам управляющих транзисторов 1 и 2, а общая точка этих обмоток через диод 11 и резистор 14 соединена с шиной

l7 источника питания. Параллельно управляющему транзистору 2 подключен диод 12 и к точке соединения

его с коллектором подсоединен один из выводов токоограничивакнцего двухполюсника 9, второй вывод которого подключен к базе транзистора 3, шунтирующего резистор 14. База транзистора 2 через токоограничивающий двух-.- 5 полюсник 10 соединена с шиной 17 источнйка питания через резистор 15 и с коллектором транзистора 1 — через диод 13. Обмотка 7 трансформатора 4 тока подключена к управляющим шинам 4О силового транзистора ключа 18, а обмотка 8 — последовательно с нагрузкой,причем эти обмотки образуют цепь токовой положительной обратной связи. База транзистора соединена с входной управляющей шиной 19.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор I открыт, а транзисторы 2 и 3 закрыты, 50 при этом в обмотке 5 трансформатора 4 тока протекает размагничивающий ток и силовой транзисторный ключ

18 закрыт. Для включения, силового транзисторного ключа 18 на базу 55 транзистора с шины 19 подается запирающее напряжение. Коллекторный ток транзистора 1 спадает до нуля и ди3 4 од 13 закрывается, при этом возникает отпирающий ток в цепи базы транзистора 2 и он переходит в режим насьацения. Его коллекторный ток трансформируется из обмотки 6 в обмотку 7 и совместно с током намагничивания вызывает отпирание силового транзисторного ключа 18. Под действием токовой положительной обратной связи развивается регенеративный процесс, который приводит к насыщению силового транзисторного ключа 18. В дальнейшем силовой транзисторный ключ 18 поддерживается в насыщенном состоянии током обратной связи и небольшим током, трансформируемым из обмотки 6, величина которого ограничена резистором 14 °

Запирание силового транзисторного ключа 18 производится подачей отпи-рающего напряжения на транзистор 1, который переводит его в насыщенное состояние. При этом диод 13 открывается и транзистор 2 запирается.

В насъщенном состоянии силового транзисторного ключа l8 напряжение .на обмотке 7 равно падению напряжения на база-эмиттерном переходе и трансформированное в обмотки 5 и 6 является отпирающим для диода 12. Отпирание транзистора 1 1: диода 12 приводит к закорачиванию обмоток 5 и 6 и снижению напряжения на обмотке 7, что вызывает запнрание силового транзисторного ключа 18. На этапе рассасывания силового транзисторного ключа 18 ток,протекающий по обмотке 8, трансформируется в обмотки 5 и 6 и поддерживает диод !2 в открытом состоянии. После спада тока силового транзисторного ключа 18 диод 12 закрывается и напряжение на об" мотках 5 и 6 меняет свою полярность на противоположную, которая является отнирающей для транзистора 3. Благодаря выбранной полярности включения обмоток 5 и 6 транзистор 3 открывается лавинообразно и шунтируется резистор 14, при этом к обмотке 5 прикладывается напряжение источника питания. Под действием этого напряжения происходит размагничивание сердечника трансформатора тока и на обмотке 7 скачкообразно устанавливается на ряжение, надежно запирающее с .»»--овой транзисторный ключ 1Р.

В конце этапа размагничивания сердечника напряжение на обмотках 5 и 6 уменьшается и транзистор 3 запирается.

1! 33663

Составитель If.Âàãÿí

Техред Л.Коцюбняк Корректор М.Демчик

Редактор С.Лыжова

Заказ 9959/43 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

После этого сердечник поддерживается в размагниченном состоянии током, протекающим через резистор 14.

В результате введения дополнительного транзистора из цепи размагничи- 5 вання сердечника исключается резистор, что позволяет существенно уменьшить время восстановления транс юрматора и тем самым увеличить диапа" эон изменения относительной длитель- „10 ности выходных импульсов. Это увеличивает. функциональные возможности предложенного устройства и расширяет область его применения.

Предложенное устройство имеет повышенную надежность, так как зяпирающее напряжение для силового ключа формируется с более высокими крутизной фронта и амплитудой, чем в известном,не требует дополнительного источника питания и имает более простую конструкцию трансформатора эа. счет исключения одной иэ обмоток.

В качестве материала сердечника трансформатора тока могут испольsoваться ферриты с непрямоугольной пет-: лей гистерезиса, но их применение по- требует более тщательного расчета токоограничивающего двухполюсника в цепи базы дополнительного транзистора.