Устройство для защиты переключающего транзистора

НЕ ИН СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦ)4 АЛИСТИЧЕО(ИХРЕСПУБЛИК 3(50 и 02 М 118ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДМ СТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЗФ К АРТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) УСТРОЯСТНО ДЛЯ ЗАЙ(ИТЫ ПЕРЕКЛЮЧИОЩЕГО ТРАНЗИСТОРА с нагрузкой в цепи коллектора, содержащее датчик тока, предназначенный для включения в силовую цепь переключающего транзистора, пороговый элемент, входом подключенный к выходу датчика тока, первый и второй режимозадающие резисторы, предназначенные для включения в цепи базы переключающего . транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения мощности, рассеиваемой на переключающем транзисторе в режиме перегрузки по току путем уменьшения времени переходных процессов эапирания, в него введены тиристор, первый, второй и третий диоды, конденсатор, токоограничивающий резистор, диодная цепочка и делитель напряжения, причем катод первого диода и один вывод токоограничивающего резистора предназначены для подключения к входной шине, анод первого диода подключен к одному выводу конденсатора, -аноду второго диода н катоду тиристора, другой вывод конденсатора и катод второго диода подключены к одному выводу. первого режимозадающего резистора и предназначены для подключения к эмиттеру переключающего транзистора и к общей шине, другой вывод токо- ограничивающего резистора соединен с анодом тиристора, катодом третьего ЕФ диода и анодом диодной цепочки, катод которой соединен с одним выводом второго режимозадающего резистора, анод третьего диода предназначен для подключения к базе переклю- . чающего транзистора, выход порогово- Я го элемента соединен с одним выводом делителя напряжения, другой вывод которого соединен с катодом тиристора, а средняя точка - с управляющим электродом тиристора.(4) Изобретение относится к электро- е технике и может быть использовано для защиты от перегрузки по току транзисторных ключевых элементов в устройствах автоматики и импульсных вторичных источниках питания.Известны устройства для защиты переключающего транзистора с нагрузкой в цепи коллектора, содержащие датчик тока, включенный в силовую цепь пороговый элемент, входом подключенный к датчику тока, и резисторы 1 .При появлении перегрузки по току переключающего транзистора это устройство блокирует поступление откры- (5 вающего входного сигнала в цепь базаэмиттер транзистора, чем обеспечивается его запирание.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой 20 ство для защиты переключающего транзистора, содержащее датчик тока, предназначенный для включения в силовую цепь переключающего транзистора, пороговый элемент, входом подключен ный к выходу датчика тока и два режимозадающих резистора, предназначен" ных для включения .в цепь базы переключающего транзистора 2 .При появлении перегрузки по току это устройство блокирует поступление открывающего входного сигнала в цепь база - эмиттер транзистора, чем обеспечивается его запирание.Как известно, значительная часть мощности, рассеиваемой на коллекторе переключающего транзистора, выделяется во время переходных процессов запирания, причем с ростом частоты переключений эта составляющая рассеиваемой мощности становится все 40 более преобладающей. Она может быть определена по формулеФ2Ц 1 а45дерек"где Р - часть средней мощности,рассеиваемой на транзисторе, определяемая переходными процессами запирания, Вт;- текущее значение напряжения на коллекторе транзистора, В;1 - текущее значение коллекторного тока, А;- момент начала переходного процесса запирания, с;с - момент окончания переходного процесса запирания,с;60- текущее время, с;Т в ,период повторения переключений, с.Коллекторный ток транзистора и напряжение на его коллекторе за врФ мя переходного процесса при работена активную нагрузку в первом приближении могут быть аппроксимнрованы линейными функциями ч- с, с;напряжение питания, В; ток коллектора транзистора непосредственно перед началом запирания, А,При работе на индуктивную нагрузкук - (1-Ь) О и не изменяется завремя переходного процесса запирания,т.е.зверею 2" ( 5) В обоих случаях мощность, выделяющаяся на коллекторе транзистора за счет переходных процессов запирания, прямо пропорциональна времени переходных процессов д 2Один из известных способов уменьшения времени переходных процессов запирания переключающего транзистора - подача на время запирания об, ратного смещения на переход эмиттербаза, что может быть обеспечейо .знакопеременным входным сигналом. Однако при появлении перегрузки . по току в известных устройствах подача обратного смещения на переход эмиттер " база не обеспечивается, что вызывает затягивание переходных процессов запирания и увеличение рассеиваемой на переключающем транзисторе мощности.Цель изобретения - уменьшение мощности,рассеиваемой на переключающем транзисторе в режиме перегрузки по току путем уменьшения времени переходных процессов запирания.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты переключающего транзистора с нагрузкой в цепи коллектора, содержащее датчик тока, предназначенный для включения в силовую цепь переключающего транзистора, пороговый элемент, входом подключенный к выходу датчика тока, первый и второй режимозадающие резисторы, предназначенные для включения в цепи базы переключающего транзистора, введены тиристор,первый,второй и третий диоды, конденсатор, токоограничивающий резистор, диодная цепочка и делитель напряжения, причем катод первого диода и один вывод токоограничивающего резистора предназначены для подключения к вход йой шине, анод первого диода подключен к одному выводу конденсатора,ано ду второго диода и катоду тиристора, другой вывод конденсатора и катод второго диода подключены к одному выводу первого режимозадающего резистора и предназначены для подключения к эмиттеру переключающего транзистора и общей шине, другой вывод токоограничивающего резистора соединен с ано 15 дом тиристора,катодом третьего диода и анбдом диодной цепочки, катод которой соединен с одним выводом второго режимозадающего резистора в цепи базы, анод третьего диода предназначен для подключения к базе переключающего транзистора, выход порогового элемента соединен с одним выводом делителя напряжения, другой вывод которого соединен с катодом тиристора, а средняя точка - с управляющим электродом тиристора.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Схема содержит переключающий тран зистор 1, нагрузку 2 в цепи коллектора переключающего .транзистора 1, первый 3 и второй 4 режимозадающие резисторы в цепи базы переключающего транзистора 1, диодную цепочку 5, первый диод б, второй диод 7, кон денсатор 8, третий диод 9, тиристор 10, делитель в цепи управляющего электрода тиристора 10, состоящий из резисторов 11 и 12, токоограничи. вающий резистор 13, пороговый эле мент 14 и датчик тока 15.Коллектор транзистора 1 связан через последовательно соединенные нагрузку 2 и датчик тока 15 с шиной питания, эмиттер с общей шиной, пер вым выводом резистора 3, катодом диода 7 и первым выводом конденсатора 8, а база - с анодом диода 9, вторым выводом резистора 3 и первым выводом резистора 4, второй вывод которого соединен с катодом диодной цепочки 5, катод диода 9 соединен с анодом диодной цепочки 5, анодом тиристора 10 и первым выводом резистора 13, второй вывод которого подключен к входной шине и катоду диода б, анод которого соединен с анодом диода 7, вторым выводом конденсатора 8, катодом тиристора 10 и первым выводом резистора 12, второй вывод которого соединен с управ ляющим электродом тиристора 10 и первым выводом резистора 11, второй вывод которого соединен с выходом порогового элемента 14, вход которого подключен к датчику тока 15. 65 Устройство работает следующимобразом.При отсутствии перегрузки по то"ку переключающего транзистора 1устройство находится в исходном состоянии: пороговый элемент 14 и тиристор 10 закрыты, конденсатор 8заряжен через диод б до амплитудного значения входного напряженияотрицательной полярности, переключающий транзистор 1. комйутируетсянепосредственно знакопеременнымвходным напряжением по цепи резистора 13, диодная цепочка 5 с резис.тором 4, диод 9,При появлении перегрузки по току,что возможно только при включенномсостоянии переключающего транзистора 1, т.е. в момент наличия положительного напряжения на входе устройства, падение напряжения на датчикетока 15 становится больше напряжения срабатывания порогового элемента 14 и оно через делитель напряжения на резисторах 11 и 12 подаетположительный сигнал на управляющийэлектрод тиристора 10, Тиристор 10включается и соединяет базовую цепьтранзистора 1 через диод 9 с конденсатором 8, Отрицательное смещениена базе транзистора 1 вызывает егоускоренное запирание. Ток источникавходного напряжения, протекающий поцепи резистор 13, тиристор 10, конденсатор 8 поддерживает тиристор 10во включенном состоянии. По мере перезаряда конденсатора 8 напряжениена нем повышается, что может привес"ти в конечном итоге к повторному открыванию транзистора 1 и выключениютиристора 10. Однако открывающийсядиод 7 предотвращает повышение напряжения на конденсаторе 8 и обеспечива"ет постоянное протекание тока отисточника входного напряжения черезтиристор 10.Диодная цепочка 5 предназначена для компенсации падениянапряжения на цепи включенный тиристор 10, диод. 7 и обеспечения надежного запертого состояния транзистора 1 после разряда конденсатора 8. При очередном изменении полярности входного напряжения с положительной на отрицательную тиристор 10 включается обратным напряжением на аноде, Транзистор 1 продолжает поддерживаться в запертом состоянии за счет отрицательного входного сигнала. После выключения тиристора 10 конденсатор 8 вновь заряжается до амплитудного значения отрицательного входного напряжения через диод б и уже к следующему положительному полупериоду входного напряжения устройство обеспечивает защиту переключающего транзистора 1 от перегрузки по току с ускоренным его за"1124412 Ей Составитель О.МещеряковаРедактор О.Колесникова Техред С. Легеза Корректор А.Зимокосо омитета СССоткрытий,окая наб , д Подписно 4/ атент, г.Ужгород, ул.Проектная,4 лиал . П пиранием отрицательным смещениемна базе. Резистор 12 является резистором утечки тока управляющего электрода тиристора 10. Таким образом, в предлагаемом 5устройстве защиты переключающеготранзистора в отличие от известных акаэ 8295/43 Тираж 666 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва,. Ж, Рустройств обеспечивается формированное запирание транзистора приналичии перегрузки по току путемподачи обратного смещения на переход эмиттер - база, что ведет куменьшению мощности, рассеиваемойна переключающем транзисторе приналичии перегрузки по току.