Устройство для управления силовым транзистором

О П И С А Н И Е (ц 92855ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советск ивСоциалистическиеРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.еееударстеенный камнтет СССР но делам нзабретеннй н аткрытнй(7) Заявитель Нальчикское изводственное объе"Телемеханика" 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЬТРАНЗИСТОРОМ тва управлени и, построенны и транзистора 1 в ран- вля фо Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения импульсных стабилиза. торов, регуляторов, транзисторных реле и других силовых устройств при повышенных требованиях к их КПД и надежности.Известны устройс я силовыми транзисторам е на трансформаторах х и позволяющие осуществить согласован низкоомной входной цепи силового т зистора с высокоомными цепями упра ления1 1.Недостатками данных устройств явются низкий КПД, а также плохаярма импульсов управления.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство, содержащее два трансформатора, первичные обмотки которых подключены к двум источникам, сдвинутых по фазе на регулируемый угол прямоугольных напряжений, два транзистора, база-эмиттерные перехо" ды которых шунтируют вторичные обмот ки одного из трансформаторов со сред ней точкой, подключенной к первой выходной клемме, а к второй выходной клемме устройства подключен средний вывод вторичных обмоток другого тран сформатора, включенных крайними выво дами в коллекторные цепи указанных транзисторов 1,2,Недостатком известного устройства для управления силовым транзистором является то, что коммутирующие транзисторы периодически работают в инверсном режиме, в результате чего требования к используемым транзисторам в части допустимого обратного напряжения, прикладываемого .к переходу база-эмиттер, повышены из-за необходимости подавать на этот переход . напряжение в два раза большее, чемнапряжение, прикладываемое между эмиттером и коллектором, вследствие этого мощность, потребляемая от пе.3 92 реключающего коммутирующие транзисторы источника увеличена более,цем в два раза по сравнению с мощностью, потребляемой транзистором при переключении в обычном режиме.Цель изобретения - повышение КПД и надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления силовым транзистором, содержащее два трансформатора, первичные обмотки которых подключены к двум источникам прямоугольных напряжений, концы вторичных обмоток связаны с выходными клеммами, два транзистора, снабжено двумя диодами, открывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с переменной во времени длительностью импульсов, закрывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с фиксированной длительностью импульсов, а две вторичные обмотки каждого трансформатора выполнены раздельными, одна иэ которых подключена к выходным клеммам устройства одним выводом непосредственно, а другим - через последовательную цепь, состоящую из диода и эмиттер-коллекторного перехода транзистора, к переходу база-эмиттер которого через резистор подключена другая вторичная обмотка того же трансформатора, при этом выход открывающего источника соединен с синхронизирующим входом закрывающего источника.На фиг. 1 приведена схема устройства для управления силовым транзистором; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу данного устройства.Устройство (фиг. 1) содержит синхронизированные между собой открываюций источник 1 и закрывающий источник 2, к которым подключены первичные обмотки 3 и ч соответственнотрансформаторов 5 и 6. Вторицная обмотка 7 трансформатора 5 и вторичнаяобмотка 8 трансформатора 6 подключены к выходным клеммам 9 и О устройства: к клемме 9 непосредственно, ак клемме 10 соответственно через последовательные цепи, составленные из диодов 11 и 12 и транзисторов 13 и 14 к переходам база-эмиттер котомх соответственно через резисторы5 и 16 подключены вторичные обмотки 17 трансформатора 5 и 18 транс форматора 6. К выходным клеммам 9 и . 10 устройства подключен через резис 8557 4тор 19 силовой транзистор 20, переход эмиттер-база которого зааунтирован резистором 21,Работа предлагаемого устройствадля управления силовым транзисторомоснована на разделении процессовоткрывания и закрывания силовоготранзистора, Следовательно, при егоработе можно выделить режимы откры О вания и закрывания силового транзистора.Пусть включение транзисторов и диодови направление намотки трансформаторовсоответствуют показанным на фиг, 1.Рассмотрим режимы открывания и закрывания силового транзистора, поясняяеременнйми диаграммами напряжений(фиг. 2).В режиме открывания напряжениеоткрывающего .источника 1, имеющееформу однополярных прямоугольных импульсов переменной длительности (диаграмма О ) посредством трансформаторов 5 преобразуется в два напряжения, одно из которых, появляющеесяна вторичной обмотке 17 трансформатора 5 (диаграмма 3 ) прикладываетсячерез резистор 15 к переходу базаэмиттер транзистора 13 и открываетэтот транзистор в момент действияимпульса на выходе открывающего источника 1. Другое напряжение, появляющееся на вторичной обмотке 7 (диаграмма 2 ) через последовательнуюцепь, составленную из транЗистора 3513 и диода 11 прикладывается к выходным клеммам 9 и 10 (положительныеимпульсы на диаграмме Ж), Диод 11включен таким образом, что когда 4 Отранзистор 13 открыт, то и диод 11находится в проводящем состоянии.Это напряжение подается через токоограничивающий резистор 19 на переход база-эмиттер силового транзистора 20, открывая его. По окончании импульса открывающего источникатранзистор 13 закрывается, а диод 11отсекает импульсное напряжение отрицательной полярности, появляющеесяна вторицной обмотке 7 трансформа О тора 5. В открывающем источнике 1приняты меры, чтобы амплитуда импульсов отрицательной полярности на вторичных обмотках 7 и 17 трансформатора.5 не превышали величины максималь но допустимого обратного напряжениядля транзистора 13 и диода 11.В режиме закрывания напряжениезакрывающего источника 2, имеющее5 9285 форму однополярных прямоугольных им пульсов постоянной длительности(диаграмма ( ), посредством трансформатора 6 преобразуется в два напряжения, одно из которых, появляющееся на вторичной обмотке 18, трансформатора 6 (диаграмма Р ), прикладывается через резистор 16 к переходу база-эмиттер транзистора 14 и открывает этот транзистор в момент дейст вия импульса на выходе закрывающего источника 2. Другое напряжение, появляющееся на вторичной обмотке 8 (диаграмма д ), через последовательную цепь, составленную из транзистора 114 и диода 12, включенного таким образом, что, когда транзистор 14 открыт, то и диод 12 находится в проводящем состоянии, прикладывается к выходным клеммам 9 и 10 (отрицательные импульсы на диаграмме 3. ). Это напряжение подается через токоогра,ничивающий резистор 19 на переход база-эмиттер силового транзистора .20 ,и закрывает его. По окончании импуль з са закрывающего источника 2 транзистор 14 закрывается, диод 12 оказывается смещенным в обратном направлении и отсекает импульсное напряжение положительной полярности, появ- зО ляющееся на вторичной обмотке 8 трансформатора 6, не пропуская его на вход силового транзистора.Таким образом, силовой транзистор управляется двухполярными им пульсами (диаграмма 31 С ) импульсами положительной полярности, амплитуда которых может быть взята достаточной для надежного его открывания, и импульсами отрицательной полярнос ти, амплитуда и длительность которых достаточны для надежного его закрывания.Предлагаемое устройСтво для управления позволяет значительно уменьшить 45 длительность переходного процесса переключения силового транзистора, так как транзистор управляется двух- полярными импульсами напряжения оптимальной длительности, исключить ин-версный режим работы коммутирующих транзисторов и онИ работают в режимах, оговоренных техническими условиями. Вследствие этого уменьшается мощ 57 6ность, рассеиваемая силовым транзистором в момент переходного процесса его переключения, требования к коммутирующим транзисторам в части допустимого обратного напряжения, прикладываемого к переходу база-эмиттер, не превышают допустимые, оговоренные техническими условиями, суммарная мощность, потребляемая от указанных источников меньше чем в известном устройстве, так как не надо увеличивать в два раза амплитуду напряжения выходных импульсов одного из источников.Формула изобретенияУстройство для управления силовым транзистором, содержащее два трансформа. тора, первичные обмотки которых подключены к двум источникам прямоугольных напряжений, концы вторичных обмоток связаны с вь 1 ходными Клеммами,два транзистора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения КПД и надежности устройства, оно снабжено двумя диодами, открывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с переменной во времени длительностью импульсов, закрывающий источник прямоугольных напряжений выполнен с фиксированной длительностью импульсов, а две вторичные обмотки каждого трансформатора выполнены раздельными, одна из которых подключена к выходным клеммам устройства одним выводом непосредственно, а другим " через последовательную цепь, состоящую из диода и эмиттер-коллекторного перехода транзистора, к переходу база-вмиттер которого через резистор подключена другая вторичная обмотка того же трансформатора, при этом выход открывающего источника соединен с синхронизирующим входом закрывающего источника;Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР,Ь" 708332, кл, Н 02 Р 13/26, 1979.2, Авторское свидетельство СССРУ 574845, кл. Н 02 Р 13/1 о 1976.ВНИИПИ Заказ 3278/72 Тираж 713 ПодписноеЮВЮЮЮ ФЕЕВ ааащаВЕ т илиал ППП ".Патент", г. , Ужгород, ул. Проектная, 4