Способ управления транзистором

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 03272 9) (11) 2 М 1/08 НИ ТЕПЬСТВУ К АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Научно-исследовательский институттоматики и электромеханики при Томскомституте автоматизированных систем упрления и радиоэлектроники(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении транзисторами преобразователей. Целью изобретения является повышение КПД. Способ управления транзистором заключается в том, что формируют последовательность основного, дополнительного и вспомогательного импульсных напряжений, подаваемых на переходы база - эмиттер и база - коллектор транзистора, что позволяет повысить КПД транзистора при переключении.2 ил.Изобретение относится к электротехникеи предназначено для использования в транзисторных преобразователях для систем вторичного электропитания с высокой частотойкоммутации силовых ключей.Цель изобретения - увеличение КПДпутем уменьшения времени переключения иснижения потерь электрической энергии вцепи управления.На фиг. 1 приведена принципиальнаясхема устройства для реализации данногоспособа; на фиг. 2 - временные диаграммынапряжений, поясняющие принципы егодействия.Устройство содержит (фиг. 1) задающийгенератор 1, фазосдвигающий блок 2, усилитель 3 мощности с выходным трансформатором 4, имеющим вторичные обмотки 5, 6,элемент 7 совпадения, формирователь 8 дополнительных импульсов с выходным трансформатором 9, имеющим вторичные обмотки 10, 11, дополнительный 12, вспомогательный 13 и силовой 14 трансформаторы,датчик 15 состояния транзистора 14, Выходзадающего генератора 1 связан с входом фазосдвигающего блока 2, выходы которогосоединены с входом усилителя 3 и с первым 25входом элемента 7, выход которого подключен к формирователю 8. Формирователь 8 иусилитель 3 выполнены с выходными трансформаторами 9 и 4, причем вторичные обмотки 5 и 6 трансформатора 4 подключены кпереходам база - эмиттер дополнительного ЗО12 и вспомогательного 13 транзисторов, аобмотки 10 и 11 подключены соответственночерез диод и транзистор 13 к переходам база - коллектор и база - эмиттер силовоготранзистора 14. К его переходу база в эмиттер подключается также переход коллектор -35база транзистора 12. Датчик 15 транзистора 14 связан выходом с вторым входом элемента 7.На фиг, 2 показаны: 16 - напряжениена обмотке 5 трансформатора усилителя 3; 4017 - напряжение на входе элемента 7, поступающее от фазосдвигающего блока 2;8 - напряжение на выходе датчика 15;9 - напряжение на обмотках формирователя 8; 20 - часть напряжения обмотки 11,прикладываемая к переходу база - эмиттерсилового транзистора; 21 - напряжение управления силовым транзистором 14,Устройство работает следующим образом.Предположим, на обмотке 5 трансформатора 4 усилителя 3 присутствует напряжениесо знаком + у начала обмотки. Под воздействием его открыт дополнительный транзистор 12 и силовой транзистор 14. В моментвремени 1, на первом выходе фазосдвигающего блока 2 изменяется сигнал с 1 наО. На оба входа элемента 7 поступают сигналы О, поэтому на выходе его формируется 1. Под действием этого сигнала включается формирователь 8 дополнительных импульсов и на его выходном трансформаторе 9 появляется напряжение, Напряжение на обмотке 10 смещает переход коллектор - база в активную область. Базовый ток силовогз транзистора 14 уменьшается до величин 1 р = 1. Временной сдвиг напряжений на выходе фазосдвигающего блока 2 (1 - 1 ) выбирается в зависимости от инерционны свойств транзистора 14 и диапазона изменений тока коллектора. Одновременно на обмотке 11 также формируется напряжение 19, но так как транзистор 13 остается закрытым, это напряжение не влияет на режим работы силового транзистора 14.В момент времени 1, меняется напряжение на обмотках усилителя 3 мощности. К базе транзистора 12 прикладывается запирающее напряжение и он выключается. Транзистор 13 под действием этого напряжения открывается. Напряжение обмотки 11 в запирающей полярности прикладывается к переходу база - эмиттер силового транзистора 14 и он начинает закрываться. Напряжение обмотки 10 дополнительно уменьшает время выключения за счет смещения перехода база - коллектор в активную область,В момент времени 1 силовой транзистор 14 закрывается, с датчика 15 состояния транзистора на вход элементаначинает поступать 1. Формирователь 8 дополнительных импульсов выключается. Однако транзистор 13 остается открытым и поддерживает силовой транзистор 14 в закрытом состоянии.В следующий момент времени 1 изменяется сигнал на первом выходе фазосдвигающего блока 2. На входах элемента 7 присутствуют сигналы 1, поэтому формирователь 8 дополнительных импульсов не включается. Силовой транзистор 14 остается закрытым.При смене полярности напряжения усилителя 3 (1 ) транзистор 12 открывается, а транзистор 13 закрывается. Силовой транзистор 14 начинает открываться. Вследствие того, что к его базе перед отпиранием было приложено нулевое, а не отрицательное напряжение, удается уменьшить время включения, Далее работа устройства осуществляется аналогично.Таким образом, вывод перехода коллектор - база перед выключением в активную область, поддержание на момент рассасывания носителей напряжения смещения на переходе коллектор в ба при одновременном формировании отрицательного напряжения большой величины на переходе база - эмиттер и обеспечение малого внутреннего сопротивления запирающих источников позволяет уменьшить время выключения транзистора 14 по сравнению с известной схемой и обеспечить изменение тока коллектора от нуля до номинальной величины практически при неизменном времени выключения.При использовании предлагаемого способа обеспечивается перед включением формирование напряжения на переходе база - эмиттер с нулевой паузой, что позволяет уменьшить время включения транзистора по сравнению с известной схемой, в которой на переход база - эмиттер перед включением подается напряжение отрицательной полярности.Использование транзисторного ключа в цепи базы исключает ток базового резистора в момент выключения силового транзистора. В известной схеме существует цепь протекания тока от дополнительного источника запирающего напряжения к основному через базовый резистор. При малом токе 15 коллектора время выключения на высокой частоте у силового транзистора в известной схеме соизмеримо с временем его открытого состояния. Поэтому дополнительные энергии в базовом резисторе соизмеримы с номинальными потерями, соответствующими включенному состоянию транзистора.Формула изобретенияСпособ управления транзистором, заключающийся в том, что формируют основное и дополнительное импульсные напряжения и подают их на переход база - эмиттер транзистора, а также вспомогательное импульсное напряжение, которое также подают на переход коллектор - база транзистора, причем определяют напряжение на переходе коллектор - эмиттер, сравнивают его с основными по фазе и при их несовпадении формируют указанное дополнительное импульсно напряжение, которое подают в запирающей полярности, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения времени переключения и снижения потерь электрической энергии в цепи управления, формируют дополнительное вспомогательное напряжение, опережающее по фазе основное на заданную величину, сравнивают его с напряжением на переходе коллектор в эмитт транзистора по фазе и при их несовпадении формируют указанное импульсное напряжение на момент времени, когда основное напряжение изменяет полярность, прекращают его подачу на переход база - эмиттер транзистора, а после подачи дополнительного импульсного напряжения на время выключенного состояния транзистора на переход база - эмиттер транзистора подают нулевое напряжение,1403272 1 б 17 О 2 открыт Редактор Н. ШвыдкаяЗаказ 2879/51НИИ 11 И Государственного113035, МосквПроизводственно.полиграфи Составитель С.Техред И. ВереТираж 665омитета СССР поЖ 35, 1 заушсеское предприяти ЛузановКорректор М. МускаПодписноеделам изобретений иая наб., д. 45