SU974521A1 - Устройство дл управлени силовым транзисторным ключом - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО дл  УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ

клочом

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в ключевых регулируемых усилител х мощности, преобразовател х посто нного напр жени  в переменное и т.д.

Известны устройства дл  управлени  силовым транзисторным ключом, содержащее широтно-импульсный модул тор , три коммутирующих транзистора , трансформатор с двум  первичными и одной вторичной обмотками, подключенные через резистор ко входу силового ключа Cl Недостатком таких устройств  вл етс  невысокий коэ(1|фициент полезного действи , обусловленный потер ми мощности на токоорганимительном резисторе в базовой цепи силового ключа.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам

И достигаемому результату  вл етс  устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом, содержащее трансформатор с одной входной и одной выходной обмоткой со средним выводом, один крайний вывод которой подсоединен к клемме дл  подключени  базы транзистора ключа , второй крайний вывод соединен с клеммой дл  подключени  нагрузки

10 и средний вывод соединен с клеммой дл  подключени  эмиттера транзистора ключа, при этом входна  обмотка трансформатора подсоединена одним выводом через первый резистор к

15 клемме дл  подключени  первого вывода источника.питани  и вторым выводом - к коллектору управл ющего транзистора, база которого подсое20 динена через второй резистор к выходу (1юрмировател  импульсов и эмиттер - к клемме дл  подключени  второго вывода источника питани  Г 2.

397

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что не обеспечиваютс  требуемые параметры выходного напр жение в ре:жиме малых токов, особенно на низких частотах.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона амплитуды коммутируемого тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено дополнительным резистором, отпирающим транзистором и инвертором и трансформатор снабжен дополнительной входной обмоткой , один вывод которой подсоединен через дополнительный- резистор к клемме дл  подключени  первого вывода источника питани  и второй вывод к коллектору отпирающего транзистора, база кй)торого соединена через щверТОР с выходом формировател  импульсов , а эмиттер - с эмиттером управл ющего транзистора.

Кроме того, устройство снабжено диодом, анод которого соединен с клеммой дл  подключени  первого вывода источника питани , а катод - с первым выводом дополнительного резистора .

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы; на фиг. 3 - петл  перемагничивани  магнитопровода трансформатора.

Устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом 1 содержит трансформатор 2, выходна  обмотка 3 которого включена последовательно с ключом 1, обмотка 4 подключена к первому переходу эмиттер-баЗа ключа 1, входна  обмотка 5 одним выводом через резистор 6 подключена к источнику питани  7 и другим выводом - к коллектору управл ющего транзистора 8, дополнительна  входна  обмотка 9 одним выводом через резистор 10 и диод 11 подключена к источнику питани  7 и другим выводом - к коллектору отпирающего транзистора 12. База транзистора 8 и через инвертор 13 база транзистора 12 подключены к формиров телю управл ющих импульсов Н. Клеммы 15 и 16 предназначены дл  подключени  силового ключа к другим элементам преобразовател .

Устройство работает следующим об- разом.

14

Транзисторы 8 и 12 переключаютс  сигналом с формировател  управл ющих импульсов 14 в противофазе (фиг. 2 а,б). В момент времени t,, когда силовой ключ 1 еще открыт, на транзистор 8 поступает отпирающий сигнал , а на транзистор 12 - запирающий . При отпирании транзистора 8 по обмотке 5 протекает ток, ограниченный резистором 6. Ток этой обмотки передаетс  в обмотку Л, в результате чего базовый ток измен ет знак (фиг. 2 в), и происходит рассасывание неосновных носителей из базы силового ключа 1. По окончании этого процесса в момент времени t протекание тока базы в обратном направлении прекращаетс , к обмотке 5 прикладываетс  практически все напр жение источника питани  7. а на обмотке 4 индуцируетс  напр жение, запирающее силовой ключ 1 (фиг.2 г) который переходит в режим отсечки. Под действием напр жени  на обмотке 5 в интервале времени t.-tа происходит перемагничивание магнитопровода трансформатора по кривой а,б,в,г (фиг. З) в обратном направлении до насыщени . Напр жение на обмотке 5 уменьшаетс  по мере увеличени  намагничивающего тока и увеличени  падени  напр жени  на резисторе 6. При насьщении магнитопровода трансформат ра в момент времени to напр жение на обмотке 5 падает до нул  (без учета активного сопротивлени  обмотки). В интервале времени . напр жение на обмотках трансформатора равно нулю, а через обмотку 5 протекает ток, определ емый резистором 6 и напр жением источника питани , В момент времени t происходит выключение транзистора 8. При номинальной нагрузке за счет ЭДС самоиндукции, возникаемой .при выключении транзистора 8, на обмотке 4 по вл етс  отпирающий сигнал, ключ 1 открываетс  и в дальнейшем за счет положительной обратной св зи по току между обмотками и 3 поддерживаетс  в насыщенном состо нии. Под действием напр жени  на обмотке 3 происходит перемагничивание магнитопровода трансформатора по кривой в,д, а (фиг. 3) до момента выключени  ключа 1.

Claims (2)

1. Насыщенное состо ние ключа 1 поддерживаетс  за счет тока, трансформируемого из обмотки 9. Величина этого тока задаетс  резистором 10. С увеличением тока нагрузки напр жение на обмотках 3 и возрастает, что приводит к возрастанию напр жени  на-дополнительной обмотке 9 и уменьшению протекающего через не го тока. При дальнейшем увеличении тока нагрузки напр жение на обмотке 9 превысит напр жение источника пи тани  7 и при отсутствии диода 11 ток нагрузки будет трансформировать с  в этот источник, протека  инверсно через транзистор 12. Така  тран сформаци  тока нагрузки в источник ведет к нестабильности его выходног напр жени  и к увеличению потерь мо ности на элементах введенной цепочки . Дл  устранени  этого  влени  слу жит диод 11, отсекающий обратный то в этой цепи. Насыщенное состо ние силового ключа 1 на требуемый интервал времени может быть обеспечено путем пр менени  магнитопровода трансформатора с м гкой петлей перемагничивани  и большого типоразмера. Однако при этом уменьшаетс  индуктивность трансформатора, ведуща  к увеличению тока намагничивани  и уменьшению тока базы в конце интервала отк рытого состо ни  силового ключа. Это может привести при увеличении тока нагрузки к преждевременному выходу из насыщени  силового ключа, когда его коэффициент передачи по току падает . Дл  обеспечени  насыщенного состо ни  силового ключа в конце интервала проводимости необходимо умен шить коэффициент трансформации между обмотками 3 и , т.е. увеличить ток базы, что ведет к увеличению по«терь в силовом ключе и всего устрой ства управлени . Увеличение типоразмера сердечника трансформатора и числа витков дл  увеличени  индуктивности трансформа тора ведет не только к увеличению массы и габаритов устройства, но и к росту потерь мощности в трансформа торе за счет увеличени  тока базы и активных сопротивлений обмоток. Введение цепочки из последователь но соединенных резистора, дополни-тельной обмотки на трансформаторе, о пирающего транзистора и диода позвол ет расширить диапазон амплитуды коммутируемого тока без увеличени  Г типоразмера магнитопровода трансформатора и потерь мощности в устройстве управлени  и силовом ключе, так как с увеличением тока нагрузки введенна  цепь не оказывает вли ни  на работу устройства. Формула изобретени  1. Устройство дл  управлени  силовым транзисторным ключом, содержащее трансформатор с одной входной и одной выходной обмоткой со средним выводом, один крайний вывод которой подсоединен к клемме дл  подключени  базы транзистора ключа,, второй крайний вывод соединен с клеммой дл  подключени  нагрузки и средний вывод соединен с клеммой дл  подключени  эмиттера транзистора ключа, при этом входна  обмотка трансформатора подсоединена одним выводом через первый резистор к клемме дл  подключени  первого вывода источника питани  и вторым выводом к коллектору управл ющего транзистора , база которого подсоединена через второй резистор к выходу формировател  импульсов, а эмиттер - к клемме дл  подключени  второго вывода источника питани , о тличающеес   тем, что,с целью расширени  диапазона амплитуды коммутируемого тока, оно снабжено дополнительным резистором, отпирающим транзистором и инвертором и трансформатор снабжен ополнительной входной обмоткой, дин вывод которой Подсоединен через дополнительный резистор к клемме л  подключени  первого вывода источника питани  и второй вывод коллектору отпирающего транзистора, база которого соединена через инвертор с выходом формировател  импульсов , а эмиттер - с эмиттером управл ющего транзистора. 2. Устройство по п. 1,0 т л и чающеес  тем, что оно снабжено диодом, анод которого соединен с клеммой дл  подключени  первого вывода источника питани , а катодс первым выводом дополнительного резистора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 760330, кл. Н 02 М 1/08, 1980.
2. 2.Полупроводниковые приборы в Св зь технике электросв зи. 1975. с. 119, рис. 1.

   %j

   «sF-