SU1127053A1 - Устройство дл управлени силовым транзисторным ключом - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ, содержащее источник питани , первый вывод которого через коллекторный и базовый резисторы подключен соответственно .к коллектору и базе транзисторного ключа, эмиттер которого и второй вывод источника питани  подключены к выходным клеммам, предназначенным дл  tIoдкпючeни  нагрузки, источник смещени , первый вывод которого подключен к точке соединени  выходной клеммы с выводом источника питани  и к первому выводу источника управл ющих импульсов, второй вывод которого подключен к управл ющему электроду ключевого элемейта, первый силовой электрод которого подключен к резистору, два диода и конденсатор, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  потерь и повьпиени  надежности, оно снабжено форсируницим узлом и двум  дополнительными резисторами, вклю- ченными последовательно между вторым выводом источника смещени  и управл ющим электродом ключевого элемента , второй силовой электрод которого через первый диод, зашунтированный конденсатором, подключен к точке соединени  дополнительных резисторов и к управл ющему входу форсирукнцего узла, первьйсиловой выi . вод которого подключен к второму выводу источника смещени , авторой силовой вывод - к точке присоединени  резистора ключевого элемента к катоду второго диода и базе транзисторного ключа, эмиттер которого подключен к аноду второго диода. 2.. Устройство по 1. отличающеес  тем, что форсирующий узел выполнен на транзисторе, эмиттер и коллекторный резистор кото рого образуют первый и второй силовые выводы, а последовательна  RC-цепочка, включенна  в цепь базы СП ОЭ транзистора, - управл ющий вход форсируницего узла, причем база-э.миттерный переход транзистора защунтирован обратным диодом, а резистор RC -цепочки - разр дным диодом.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве усилителей мощности дл  управлени  силовыми транзисторными ключами в преобразовател х напр жеНИН и тока. Известно устройство д   управлени  силовым транзисторным ключом, содержащее управл ющий трансформатор , вторична  обмотка которого соединена через резистор с базой силового транзистора и через разделитель ный диод с кoндeнcatopoм, включенным последовательно с вспомогательным транзистором в база-эмиттерную цепь силового транзистора, принцип действи  которого заключаетс  в том, что при запирании силового ключд на его базу поступает обратное напр жение с конденсатора через открыть® вспомо гательньй транзистор, способству  ег надежному запиранию С 3- Недостатками данного устройства  вл ютс  сложность управл ющей цепи содержащей дополнительный тран.зистор , что снижает надежность преобразовател  в целом, особенно при мощност х более 500 Вт, а также необходимость дополиительного усилител  мощности дл  управлени  транзистором Известно устройство дл  управлени  транзистором, содержащее управл нхций транзистор, эмиттером подключенный к клемме источника питани  и змнттеру силового транзистора, а коллектором 4ерез нелинейный элемент И конденсатор к базе силового транзистора , и дополнительный транзистор коллектором подключенный к второй клемме источника питани , а эмиттером через резистор соединенный с точ кой соединени  нелинейного элемента и конденсатора, прицип действи  кото рого заключаетс  в том, что силовой транзистор открываетс , когда управл ющий транзистор закрыт, и закрываетс  током разр да конденсатора, когда управл кхций транзистор открытС Недостаткаьш указанного устройств  вл ютс  большие коммутационные потери , низкий коэффициент полезного действи  и динa «чecкий диапазон преобразователей, так как при уменьшении времени насЕлценного состо ни  силового ключа напр жение на конденсаторе недостаточно дл  быстрого перевода ключа в режим отсечки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  управлени  силовым - транзисторным ключом, содержащее источник питани , первый вывод которого через коллекторный и базовый резисторы подключен соответственно к коллектору и базе транзисторного ключа , эмиттер которого и второй вывод источника питани  подключены к выходным клеммам, предназначенным дл  подключени  нагрузки, например первичной обмотки управл ющего трансформатора , источник смещени , первый вывод которого подключен к точке соединени  выходной клеммы с выводом источника питани  и к первому выводу источника управл ющих импульсов, второй вывод которого подключен к управл ющему электроду ключевого элемента, первый силовой электрод которого подключен к резистору, два диода и конденсатор BJ. Недостатком известного устройства  вл ютс  низкое быстродействие и формирование обратного тока силового ключа в момент перехода из области насьщени  в область отсечки, что ведет к излишним коммутационным потер м и снижает надежность работы силового ключа. Цель изобретени  - уменьшение коммутационных потерь и повьш1ею1е надежности . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом, содержащее источник питани , один вывод которого через коллекторный и базовый резисторы подключен соответственно к коллектору и базе транзисторного ключа, эмиттер которого и второй вывод источника питани  подключены к выходным клеммам, предназначенным дл  подключени  нагрузки, источник смещени , один вывод которого подключен к точке соединени  выходной клеммы с выводом источника питани  и к первому выводу источника управл ю1цих импульсов, второй вывод которого подключен к управл ющему электроду ключевога элемента, первый силовой злектрод которого подключен к резистору, два диода и конденсатор , снабжено форсирующим узлом и двум  дополнительными резисторами, включенными последовательно между вторым выводом источника смещени  и управл ющим электродом ключевого элемента, второй силовой электрод которого через первый диод, зашунтиро31 ванный конденсатором, подключен к то ке, соединени  дополнительных резисто ров и к управл ющему входу формирующего узла, первый сийовой вывод которого подключен к втррому выводу источника смещени , а второй силовой вывод - к точке присоединени  резистора ключевого элемента к катоду второго диода и базе транзисторного ключа, эмиттер которого под- ключен к аноду второго диода. Форсирующий узел устройства дл  управлени  силовым транзисторным клю чом может быть выполнен на транзисто ре, эмиттер и коллекторный резистор которого образуют первый и второй силовые выводы, а последовательна  RC -цепочка, включенна  в цепь базы транзистора, - управл ющий вход формирующего узла, причем база-эмиттерный переход транзистора зашунтирован обратным диодом, а резистор f C-цепочки - разр дным диодом. На фиг. Т представлена принципиальна  схема устройства дл  управлени  силовым транзисторным ключом на фиг. 2 -временные диаграммы, шшюстрирук 9{е предлагаемого устройства. Устройство содержит источник питани  1, подключенный через коллекто 1в(й 2 и базовый 3 резисторы соответственно к коллектору и базе транзисторного ключа 4, источник смещени  5, ключевой элемент 6, первый силовой электрод которого подключен к резистору 7, источник шравл кхщх импульсов 8, соединенный с общей лшной питани  обоих источников 1 и 5, трансформатор управлени  9, фор сирующий узел 10, первый диод 11, зашунтированный конденсатором 12, к катоду которого подключены два дополнительных резистора 13 и 14, и второй диод 15, причем первый сило вой вывод форсирующего узла tO, соединенный с источником смещени  5 через nepBbdt дополнительный резистор 13 подключен к управл ющему входу форсирующего узла 10 и катоду первого диода 11, второй силовой вывод форсирующего узла 10 соединен с резистором 7 ключевого элемента 6, катодом второго диода 15, базой тран зисторного ключа А и его базовым резистором 3, при этом ключевой элемент 6 вторьш силовым электродом соединен с анодом первого диода 11« 3 а управл ющим электродом с вторым дополнительным резистором 14 и выводом источника управл к цих .импульсов 8, другой вывод которого через.первичную обмотку трансформатора управлени  9 подключен к аноду второго диода 15 и эмиттеру транзисторного ключа 4, причем вторична  обмотка трансформатбра управлени  9 подключена к база-эмиттерному переходу силового ключа 16. Форсируюпщй узел 10 выполнен на транзисторе 17, эмиттер которого, соединенный с анодом обратного диода 18,  вл етс  первым силовым выводом форсирукнцего узла 10, коллекторный , резистор 19 Образует второй силовой вывод форсируклцего узла 10, а база подключена к катоду обратного диода 18 и к конденсатору 20 RC-цёпочки 21,  вл ющейс  упра зл ющим входом.узла 10, резистор 22 .которой зашунтирован разр дным диодом 23. Устройство работает следующим образом. Цри замыкании транзисторного ключа источника управл ющих импульсов 8 открываетс  ключевой элемент (транзистор ) 6, что, в свс очередь, приводит к огпиранию транзистора 17 благодар  падению напр жени  на резисторе 13, причем длительность провод щего состо ни  транзистора 17 определ етс  параметрами конденсатора 20 и резистора 22 RC -цепочки 21 и выбираетс  по величине большей, чем врем  рассасывани  носителей в базе силового ключа 16. При этом через диод 15 и первичную обмотку трансформатора управлени  9 протекает Ток, величина которого зависит от величины сопротивлени  резистора 19 и должна быть достаточной дл  быстрого запирани  силового ключа 16. Величина напр жени  (U « ф г. 2) на первичной обмотке трансформатора управле1ш  9 в данный момент близка к напр жению источника смещени  5, что достигаетс  выбором величины согфотивлени  резистора 19 много меньшей величины сопротивлени  резистора 7. Транзисторный ключ 4 надежно закрыт напр жением открытого диода 15. На вторичной обмотке трансформатора управлени  9 индуцируетс  напр жение (, 2),  вл ющеес  запираю(цим дл  силового транзисторного ключа 16, причем скорость его нарастани , величина и мала  индуктивность рассе ни  обмоток трансформатора 9 определ ют высокую скорость нарастани  и величину (в пределах допустимого дл  данного типа транзистора) обратного базового тока ( , фиг. 2), т.е его форсирование, что ведет к быстро му рассасьшанию носителей из области базы силового транзисторного ключа 16 и значительному уменьшению времени его переключени  из области насыщени  в область отсечки. По окон чании зар да конденсатора 20 тран- . зистор 17 закрываетс , напр жение на первичной и вторичной (U neoft 9etop/ фиг. 2) обмотках трансформатора управлени  9 уменьшаетс  остава сь запирак щ м дл  силового транзисторного ключа 16. При размыкании транзисторного ключа источника управл ющих 8 ключевой элемент 6 закрываетс , ток через диод 15 прерываетс , что приводит к отпиранию транзисторного ключа 4 током базового резистора 3. Причем конденсатор 12, зар женный до напр жени  пр мосмещенного диода 11, начинает разр жатьс  через резистор 14 1 36 на база-эмиттерный переход ключевого элемента 6, что способствует увеличению скорости его переключени  и надежному запиранию. От источника питани  1 через резистор 2 и открытый транзисторный ключ 4 протекает ток первичной обмотки трансформатора управлени  9, который индуцирует во вторичной обмотке ток ( З .1 фиг. 2),  вл ющийс  отпирающим дл  силового транзисторного ключа 16, причем запас по индукции, созданный предварительным замагничиванием сердечника в предыдущем полупериоде, обеспечивает горизонтальность полки импульса базового тока силового транзисторного ключа 16 при минимальной индуктивности рассе ни  обмоток трансформатора. В это же врем  конденсатор 20 форсирующего узла 10 разр жаетс  через диоды18, 23 и ре- зистор 13, обеспечива  подготовку форсирующего узла 10 к следующему включению . Таким образом, в результате уменьшени  времени выключени  силовых транзисторных ключей снижаютс  коммутационные потери в транзисторах, что повышает надежность их работы.

1 .

9$т

ntfa

(Put. г

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛЮЧОМ, содержащее источник питания, первый вывод которого через коллекторный и базовый резисторы подключен соответственно к коллектору и базе транзисторного ключа, эмиттер которого и второй вывод источника питания подключены к выходным клеммам, предназначенным для Подключения нагрузки, источник смещения, первый вывод которого подключен к τοπίΐβ соединения выходной клеммы с выводом источника питания и к первому выводу источника управляющих импульсов, второй вывод которого подключен к управляющему электрдду ключевого элемента, первый силовой электрод которого подключен к резистору, два диода и конденсатор, отличающе еся тем, что, с целью уменьшения потерь и повышения надежности, оно снабжено форсирующим узлом и двумя дополнительными резисторами, включенными последовательно между вто рым выводом источника смещения и управляющим электродом ключевого элемента, второй силовой электрод которого через первый диод, зашунтированный конденсатором, подключен к точке соединения дополнительных резисторов и к управляющему входу форсирующего узла, первый силовой вывод которого подключен к второму выводу источника смещения, а'второй силовой вывод - к точке присоединен ния резистора ключевого элемента к катоду второго диода и базе транзисторного ключа, эмиттер которого подключен к аноду второго диода.

2_. Устройство по 1. отл ичающееся тем, что форсирующий узел выполнен на транзисторе, эмиттер и коллекторный резистор кото^ рого образуют первый и второй сило вые выводы, а последовательная

RC -цепочка, включенная в цепь базы транзистора, - управляющий вход форсирующего узла, причем база-э.миттерный переход транзистора зашунтирован обратным диодом, а резистор RC -цепочки - разрядным диодом.

_т. 1127053 >

127053'