Блок для управления и защиты полупроводникового переключателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(50 Н 02 М 1/18; Н 02 М 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторскийинститут по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте(56) 1, Ландышев А.Б., Медведев Ю.А.и Сергеев В.В, Силовой транзисторныйключ. "Радио и связь", ЗТвА, М.,1982, У 13, с, 203-207.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3373889/ 18-21,1981.(54) (57) БЛОК ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ,содержащий элемент задержки, о т -,ЯО 1105989 А л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения надежности при возникновении режима короткого замыкания нагрузки, в него введены первый и второй элементы И, третий элемент И с инверсным входом и одновибратор, причем вход элемента задержки, первый вход первого элемента И и прямой вход третьего элемента И объединены и являются входом блока управления и защиты, выход элемента задержки подключен к второму входу первого элемента И., выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого является вторым входом блока управленияй и защиты, выход второго элемента И через одновибратор подключен к инверсному входу третьего элемента И, выход которого является выходом блока управления и защиты.1 11 ОИзобретение относится к электронной технике, а более конкретно кэлектронной коммутационной технике, и может быть использовано, например, при построении силовых преобразовательных устройств.Известны блоки управления, построенные на транзисторах и интегральных микросхемах, осуществляющие функцию регулирования тока управления и защиты транзисторного ключа, информационный вход которых подключен к шунту в силовой цепи транзисторного ключа ,1 .1.Недостаток этих устройств - невы 15 сокая надежность функционирования защищаемого объекта.Наиболее близким к предлагаемому является блок управления и защиты, содержащий элемент задержки, входящий в состав переключателя, содержащего20 управляемый тиристор, транзистор и нелинейный двухполюсник. Блок управления и защиты предназначен для включения и выключения управляющего тран 25 эистораи всего переключателя поддействием на входе блока управляющих импульсов и для защиты переключателя при коротком замыкании в цепи нагрузки. В случае короткого замыкания силовой транзистор выходит из насыщения, потенциал на его коллекторе повышается, блок управления и защиты отключают силовой тиристор, а значит и весь переключатель 2 1.Основным недостатком известного З 5 устройства является то, что после первичного выключения переключателя при возникновении короткого замыкания в цепи нагрузки к моменту прихода нового импульса он снова подготавли вается к работе и снова включается.Таким образом, достаточно тяжелый режим работы переключателя в режиме короткого замыкания цепи нагрузки происходит из-за переключения его с 45 частотой следования управляющих импульсов, что может привести к неоправданно большим потеря:1 энергии в силовой цепи, разогреву переключателя и снижению надежности его работы, 50Цель изобретения - повышение надежности при возникновении режима короткого замыкания нагрузки.Указанная цель достигается тем, что н блок для управления и защиты 55 полупроводникового переключателя, содержащий элемент задержки, введены первый и второй элементы И, третий 5989 3 элемент И с инверсным входом и одновибратор, причем вход элемента задержки, первый вход первого элементаИ и прямой вход третьего элемента Иобъединены и являются входом блокауправления и защиты, выход элементазадержки подключен к второму входупервого элемента И, выход которогоподключен к первому входу второгоэлемента И, второй вход которого является вторым входом блока управления и защиты, выход второго элемента И через одновибратор подключен кинверсному входу третьего элемента И,выход которого является выходом блока управления и защиты.На чертеже приведена принципиальнаяэлектрическая схема блока управленияи защиты полупроводникового переключателя,Схема содержит элемент задержки 1,вход которого объединен с первым входом первого элемента И 2 и прямым входом третьего элемента И 3, выходэлемента задержки 1 соединен с вторымвходом первого элемента И 2, выходкоторого соединен с первым входомвторого элемента И 4, выход которого через одновибратор 5 подключен к инверсному входу третьего элемента И 3, выход которого предназначен для подключения к точке соединения транзистора б и тиристора 7 полупроводникового переключателя, двухполюсник 8,включенный между управляющим электродом тиристора 7 и эмиттером транзистора 6, нагрузку 9.На схеме обозначено: Ов - входное напряжение;" О аы - выходное напряжение, О- напряжение смещения, О, - напряжение на нагрузке.Полупроводниковый переключатель с блоком управления и защиты работает следующим образом.До прихода на вход блока положительного управляющего импульса на выходе блока управления и защиты, соединенного с базой транзистора 6, сигнал управления отсутствует, транзистор 6 закрыт, и ток в управляющий электрод тиристора 7 не втекает,Положительный отпирающий импульс Оз , поступающий на вход. блока, подается на входы элемента И 2 как непосредственно, так и через элементзадержки 1 переднего фронта, Величиназадержкивыбирается в несколькораз больше времени, необходимого дляснижения напряжения на коллекторе,1105989 Составитель О,МещеряковаТехред О.Неце Корректор А.Тяско Редактор А,Гунько Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5611/43 Филиал Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 открывающегося транзистора. Сигнал ного тока выходит из насыщения, и на выходе элемента И 2 отличается напряжение транзистора увеличивается. от входного сигнала тем, что перед- При этом появляется сигнал на втоний фронт сдвинут на время Т . При ром элементе И 4, поступающий на одотсутствии короткого замыкания (к.з.)новибратор 5. Одновибратор 5 выдает в цепи нагрузки 9 третий элемент И 3 сигнал, длительность которого в не- повторяет входной сигнал, последний сколько раз превышает длительность включает транзистор б. Сигналы на входного импульса, что обеспечивает выходе второго элемента И 4, а также надежное восстановление всех элеменна выходе одновибратора 5 отсутствуют 1 О тов переключателя. Сигнал на выходеКогда входной сигнал переключателя третьего элемента И 3 пропадает, что становится равным нулю, пропадает приводит к быстрому закрыванию трансигнал .на выходах первого и третьего зистора 6. Напряжение на коллекторе элементов И, выходитиз насыщения тран- транзистора 6 становится примерно зистор 6, Напряжение на коллекторе 15 равным напряжению стабилизации двух- транзистора резко увеличивается и ста- полюсника 8. Остаточный заряд в тиновится несколько большим напряжения ристоре 7 рассасывается за счет обрат" стабилизации двухполюсника 8. Это ного тока, протекающего через управ- вызывает протекание тока через управ- ляющий электрод тиристора 7 и двухляющий электрод тиристора 7, и ток 2 О полюсник 8.анода становится равным сумме токов Транзистор 6 подготовится к новому катода, который быстро убывает до циклу включения только после изчезно- нуля, и тока управляющего электрода.вания импульса одновибратора 5. Но ток управляющего электрода в мо- Импульс одновибратора 5 устанавлимент выключения имеет противоположное 25 вают такой длительности, что частота направление по отношению к току через включающих импульсов в режиме коротэлектрод в момент включения, После кого замыкания становится много мень- полного закрытия транзистора 6 и до ше (в 10-12 раз) частоты импульсов момента рассасывания избыточного заря- управления на входе блока управления да в тиристоре 7 ток управляющего Зо и защиты (200-400 Гц), а длительность электрода равен току нагрузки, а за- самого включающего импульса составтем уменьшается вместе со спадом тока ляет несколько мкс, что резко уменьтиристора 7. шает потери в силовом переключателеПри возникновении к.з, в цепи на- в режиме к.э. грузки, когда тиристор 7 и транзисторз Таким образом, благодаря рассмот открыты и проводят ток, коллектор- ренным конструктивным отличиям, обесный ток через транзистор не может воз печивающим уменьшение частоты комму- расти больше величины, определяемой тации и длительности включающих импроизведением величины базового то- пульсов в режиме короткого замыкания, ка на коэффициент усиления тиристора. повышается надежность устройства в Транзистор при нарастании коллектор- целом.