Устройство для управления транзисторным ключом

Устройство для управления транзисторным ключом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

((() 884137

Соеэ Советскик

Социапиетичвекик

Ресиублин

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 24,03.80 (21) 2895988/18-21 с присоединение(и заявки М (23)Приоритет

Опубликовано 23.11.81, Бюллетень М 43 (5l)M. Кл.

Н 03 К 17/00

Н 03 К 17/60

)овудврвтванкыб квинтет

СССР во двлаи взвбрвтенкк и открытки (53) УДК 621.384 (088,8) Дата опубликования описания 25.11.81 (72) Авторы изобретения

А. Н. Пискарев, В. А. Синицын и В. С. То

Ленинградский институт точной механики и ч.1 ! 1(" " птики (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ

КЛЮЧОМ

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам формирования сигналов напряжения и тока, и может быть использовано в импульсных регуляторах напряжения, преобразователях частоты, инверторах тока и напряжения.

Известно устройство управления транвисторным ключом, содержащее силовой ключ на сдвоенном составном транзисторе, блок гальванической развязки, блок согласования сигналов управления на элементах H-HE, конденсатор задержки, предварительный усилитель с парафазным выходом для раскачки выходного ключа, блок защиты по току, вспомогательный источник питания со средней точкой, источник GHHxpoHKsHp EK импульсов и датчик тока резистивного типа 1 ) Недостаток устройства - сложность оборудования.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство

2 для управления транзисторным ключом, содержащее блок гальванической развяэ« ки, блок согласования управляющих сигналов, выполненный на пяти элементах

И НЕ, два пороговых элемента, предварительный усилитель с парафазным выхо« дом, блок индикации, мультивибратор, два диода, конденсатор задержки, термозависимый делитель напряжения, резисторы и вспомогательный источник питания 2, Недостатком такого устройства для управления сиповым транзисторным ключом является относительно высокая сложность, обусловленная сравнительно большим количеством элементов и связями

3S между ними.

С целью упрощения в устройство для управления транзисторным ключом, содержащее блок гальванической развязки, соединенный с входной шиной, элемент 2ИНЕ, первый и второй пороговые элементы, конденсатор, резистор, термозависимый делитель напряжения, вспомогательный источник питания и усилитель, первый и

88 второй выходы которого через соответствующие ограничительные резисторы соединены с базой транзисторного ключа, введен управляющий ключ, вход которого соединен со средним выводом термозависимого делителя напряжения, à выхоцчерез резистор - с положительной шиной вспомогательного источника питания, с конденсатором и со входом первого порогового элемента, при этом выход последнего подключен к управляющему входу управляющего ключа, к блоку индикации и к первому входу второго порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом блока гальванической развязки, а выход - со вхоцом усилителя, причем первый вход элемента 2И»НЕ соединен с коллектором транзисторного ключа, вто- рой вход — со вторым выходом усилителя, а выход - с первым выаодом термозависимого делителя напряжения, второй вывод которого соединен с отрицательной шиной вспомогательного источника питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства, Устройство содержит блок 1 гальванической развязки, элемент 2 2И-НЕ, термозависимый делитель 3 напряжения, управляемый -ключ 4, резистор 5, конденсатор 6 задержки, пороговый элемент 7, блок 8 индикации, пороговый элемент 0, предварительный усилитель 10 с парафазным выходом, вспомогательный источник 11 питания, ограничительные резисторы 12 и 13 в цепи запирания и отпирания и силовой транзисторный ключ 14.

Работа устройства для управления транзисторным ключом осуществляется следующим образом, При отсутствии тока управления на выходе блока 1 гальванической развязки устанавливается низкий потенциал напряжения, который проходя через пороговый элемент 9 и усилитель 1.0 приводит к появлению потенциала запирания на базе силового транзисторного ключа 14.

При этом на выходе элемента 2 2И-НЕ действует высокий потенциал напряжения, а на выходе порогового элемента 7— низкий потенциал напряжения, ключ 4. замкнут, напряжение на конденсаторе 6 равно напряжению средней точки делителя 3 напряжения, блок 8 индикации обесточен.

С появлением тока управления потенциал напряжения на выходе блока 1 увеличивается и, сформированный пороговым

4137

В случае короткого замыкания нагрузки силового транзисторного ключа 14 последний выходит из режима насыщения, потенциал напряжения на его коллекторе поднимается выше уровня срабатывания защиты, что соответствует появлению напряжения логической единицы на входе элемента 2 2И-HE и, если длитель. ность этого режима превышает некото35 рое напередзаданное время задержки срабатывания защиты, то напряжение на конденсаторе 6 уменьшится. При этом происходит переключение порогового элемента

4, 7, а состояние ключа 4, порогового элемента 9 и усилителя 10 изменяется на противоположное и независимо от сигнала управления на базе силового транзисторного ключа 14 появляется запирающий потенциал напряжения. В гаком состоянии устройство находится до тех.пор, пока, напряжение на конденсаторе 6 не достигнет величины, равной порогу отпускания элемента 7, после чего на базу

5

10 !

25 элементом 9 и усиленный по мощности усилителем 10, поступает на базу силового ключа 14, замыкая его. Уменьшение потенциала напряжения на коллекторе силового транзисторного ключа 14 происходит после подачи отпирающего напряжения на его базу. Зто может обуславливаться переходными процессами в самом силовом транзисторном ключе 14, электромагнитными процессами в нагрузке, временами восстанавления шунтируюших нагрузку циодов и другими принципами.

При этом на обоих входах элемента 2

2И-НЕ появляются высокие потенциалы, а на его выходе - низкий потенциал. Напряжение на выходе целителя 3 напряжения и на конденсаторе 6 начинает уменьшаться, и, если оно не спадает ниже уровня срабатывания порогового элемента 7, состояние пороговых элементов

7 и 10, блока индикации 8, ключа 4 и усилителя 10 не изменится;

Аналогичные процессы протекают в устройстве и при наличии кратковременного импульса помехи. силового транзисторного ключа 14 на короткое время вновь подается отпирающее напряжение. Таким образом, устройством управления обеспечивается автоколебательный режим, длительность импульса и паузы между импульсами коллекторного тока выбираются из условия обеспечения безопасного режима работы силового транзисторного ключа 14. Во время

884137 d

Формула изобретения этого режима работы через блок 8 ийдикации протекает ток, под действием ко- торого он начинает светиться, извещая об аварийном режиме работы силового транзисторного ключа 14.

При сравнительно медленном разогреве силового транзисторного ключа 14 до предельно допустимой температуры, что может быть следствием изменения нагрузки, а внешних условий или каких-либо других причин, происходит уменьшение напряжения на выходе термозависимого делителя

3 напряжения и, следовательно, напряжения на конденсаторе 6 за счет увеличения термозависимого сопротивления, установленного на рариаторе или в теле силового транзисторного ключа 14, приводящее к срабатыванию порогового элемента

7, запиранию силового транзисторного 2о ключа 14, запиранию ключа 4 и включению блока 8 индикации перегрузки силового транзисторного ключа 14, йалее в устройстве устанавливается автоколеба тельный режим, аналогичный описанному для случая короткого замыкания цепи нагрузки силового ключа, в результате чего эффективное значение тока через силовой ключ 14 значительно уменьшается и он начнет остывать. При этом температура силового транзисторного ключа не может превысить некоторого предела и достигнуть значений, недопустимых для данной структуры, за счет чего повышается надежность работы устройства в целом. зз

Введение вспомогательного ключа 4 и дополнительных связей между элементами устройства управления позволяют уменьшить общее количество элементов и связей между ними и эа счет этого упростить 40 устройство управления силовым транзис» торным ключом 14.

Упрощение устройства приводит к его надежности и уменьшению его стоимости.

Устройство для управления транзисторным ключом, содержащее блок гальванической развязки, соединенный с входной шиной, элемент 2И-НЕ, первый и второй пороговые элементы, конденсатор, резистор, термозависимый усилитель напряжения, вспомогательный источник питания и усилитель, первый и второй выходы которого через соответствующие ограничительные резисторы соединены с базой транзисторного ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с-целью упрощения, в него введен управляющий ключ, вход которого соединен со средним выводом термозависимого делителя напряжения, а выход — через резистор — с положительной шиной вспомогательного источника питания, с конденсатором и со входом первого порогового элемента, при этом выход последнего подключен к управляющему входу управляющего ключа, к блоку индикашщ и к первому входу второго порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом блока гальванической развязки, а выход» со входом усилителя, причем первый вход элемента

2И -HE соединен с коллектором транзисторного ключа, второй вход — со вторым выходом усилителя, а выход - с первым выводом термозависимового делителя напряжения, второй выход которого соединен с отрицательной шиной вспомогательного источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Электронная техника в автоматике, Flog. ред. 10. И. Конева, вып. 9, "Советское радио", 1977, с. 167-175, рис 4.

2 ° Авторское свидетельство по заявке

l4 2630947/18-21, кл. Н 03 К 17/60, 30,03.79.

884137

Составитель Л. Захарова

Техред З.фанта 1 Корректор Л. Бокшан;

Редактор Л. Гратилло

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4Заказ. 10255/85 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. Ф/5