Способ управления транзисторным ключом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ан 1453549 а)4 Н 02 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТПРИ ЖНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ гБЛ 110,А(57) Изобретение относразовательной техникепользоваться, например к преоб может исво вторичных, Авторское свидетельство СССРУ 1292 129, кл. Н 02 М 1/08, 1984(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫКЛЮЧОМ источниках электропитания. Цельюизобретения является расширение допустимого диапазона изменения параметров транзистора ключа и нагрузкиЦель изобретения достигается за счетого, что приизменении параметровтранзистора или нагрузки ток базырегулируют запирающим напряжением,зависящим от времени задержки момента спада силового тока относительномомента спада тока управления, Приэтом запирающее напряжение формируют в виде импульсов, длительностькоторых равна упомянутому временизадержки. Данный способ управленияпозволяет при изменении нагрузки илпараметров транзистора отработатьтребуемую длительность импульса выходного напряжения с более высокойточностью. 3 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности куправлению транзисторными ключами,построенными с использованием преи 5мущественно мощных высоковольтных биполярных транзисторов. Может бытьиспользовано в электроприводах,транзисторных инверторах, мощных источниках вторичного электропитанияс бестрансформаторным входом и других устройствах.Цель изобретения - расширение допустимого диапазона изменения параметров транзистора и нагрузки. 15На фиг. 1 и 2 приведены вариантыустройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 - временныедиаграммы, поясняющие способ.Устройство (фиг. 1) для управления транзистором 1, переход коллектор-эмиттер которого через датчик 2тока подключен к выходным клеммам3 и 4 транзисторного, ключа, имеющего также входные клеммы 5 и 6, содержит усилитель 7, через которыйпереход база - эмиттер транзистора 1подключен к источнику 8 напряжения.Выход датчика 2 тока через дифференцирующее звено 9, содержащее в прос Отейшем случае конденсатор и резистор,соединен с входом компаратора 10,который представляет собой блок сравнения с внутренним источником опорного напряжения, Выход компаратора10 связан с первым входом элементаИ 11, второй вход которого подключен к входной клемме 5. Последняясвязана через цепь 12 запуска с управляющим Входом 13 усилителя 7 Вы 40ход элемента И 11 также подкпюченк управляющему входу 13 усилителя7. Для повышения надежности выходкомпаратора 10 может быть связан спервым Входом элемента И 11 через 45формирователь 14 длительности импуль.са.Устройство, представленное нафиг. 2, содержит в отличие от первого в качестве датчика 2 тока транс 50Форматор тока, который одновременновыполняет функцию дифференцирующегозвена.На диаграммах (Фиг. 3) представлено: а - напряжение управления клю.ча, подаваемое на входные клеммы 555и 6; б - ток нагрузки ключа, меняющийся От максимального до минимального значения в течение открытого состояния ключа 1 в - ток базы транзистора 1 г - напряжение на входекомпаратора, д - напряжение на выходе компаратора; е - напряжение науправляющем входе 13 усилителя 7,где импульсы отпирающего напряжениянормированы по длительности (за иск"лючением первого, длительность кото"рого задает цепь 12 запуска).Устройство (фиг, 1) работает следующим образом,В момент подачи на клеммы 5 и б отпирающего напряжения цепь запуска шунтирует элемент И на некоторое время. Цепь 12 запуска может быть образована конденсатором, тогда указанное время определяется временем его заряда. Таким образом, на вход 13 усилителя 7 подается первый импульс отпирающего напряжения, при этом также отпирается силовой транзистор 1. После окончания первого импульса базового тока транзистор 1 остается открытым в течение некоторого времени за счет избыточного заряда, накопленного в его базе за время первого импульса базового тока. По мере рассасывания избыточного заряда в ба" зе транзистора 1 сопротивление перехода коллектор - эмиттер начинает возрастать, ток нагрузки - уменьшается. В данной схеме момент выхода транзистора и насыщения (он же явля ется и моментом подачи очередного импульса базового тока) определяют по достижению скорости спада тока нагрузки ключа некоторого заданного значения. Скорость изменения тока нагрузки изменяется при помощи дифференцирующего звена и компаратора. При достижении напряжением на выходе звена 9 уставки компаратора на выходе последнего появляется импульс напряжения, отпирающий усилитель 7, при этом в базу транзистора 1 подается очередной импульс базового тока, приводящий к возрастанию тока нагрузки до прежнего значения. Длительность импульсов отпирающего напряжения нормируется Формирователем 14. При уменьшении нагрузки время рассасывания избыточных носителей заряда в базе транзистора 1 возрастает, поскольку амплитуда и длительность импульсов базового тока неиз- менна, т.е. возрастает и интервал между этими импульсами.з14Работа устройства, представленного на фиг. 2, происходит аналоги но.Предлагаемый способ управления транзисторным ключем осуществляется следующим образом. В промежуток времени между импульсами отпирающего " базового тока на входе 13 усилителя формируется нулевое (запирающее) нап ряженке, длительность приложения которого равна времени задержки момента спада .силового тока (тока нагрузки) ключа по отношению к моменту спада тока базы, Момент окончания приложения запирающего напряжения (он же момент подачи очередного импульса тока базы) определяется по достижению производной тока нагрузки уставки компаратора.Длительность запирающих импульсов здесь близка к времени рассасывания избыточного заряда иэ базы силового транзистора при данных условиях, т.е. при заданной амплитуде и длительности тока базы, а также с учетом того, что очередной импульс тока базы подается в момент, когда транзистор уже вышел из насыщЕния Если длительность импульса задана достаточно малой, то при названных условиях пауза между импульсами тока базы существенно меньше времени рассасывания транзистора для того же тока нагрузки даже при условии, что амплитуда его тока базы скорректирована (в случае непрерывного тока базы) . На минимальную длительность импульса тока базы так же есть ограничение, так как она должна быть достаточна для создания некоторого минимального насыщения. Поскольку погрешность отработки заданной длительности сигнала управления равна длительности импульса запирающего напряжения (паузы между 35494импульсами тока базы), то при соответствующем выборе параметров импуль- .сов тока базы она может быть меньше,чем для случая аналогового регулирования тока базы.В практических устройствах длязаданного диапазона нагрузки длите:чьность импульсов базового тока О может быть задана на два-три порядканиже минимальной длительности управляющего напряжения на входных клеммах 6 и 5 ключа. Длительность запирающих импульсов того же порядка.15 Таким образом, предлагаемый способпозволяет оперативно приводить токбазы в соответствие с током нагрузки, при этом погрешность отработкизаданной длительности управляющего 2 о сигнала не превосходит 0,1-12, что вбольшинстве практических случаевдостаточно. Формула изобретения25Способ управления транзисторнымключом, заключающийся в том, что измеряют время задержки момента спадасилового тока транзисторного ключа ЗО относительно момента спада тока управления, формируют запирающее напряжение транзисторного ключа, зависящее от указанного времени задержки,и при изменении параметров транзисторного ключа или нагрузки ток базытранзистора ключа изменяют пропорционально запирающему напряжению, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения допустимого диапазона изменения параметра транзистора инагрузки, запирающее напряжение транзисторного ключа формирует в видеимпульсов, длительность которых равна времени задержки момента спада 45 силового тока транзисторного ключаотносительно момента спада тока управления.1453549 Составитель А.МеркуловаТехред М.Ходанич Корректор Г.Решетник Редактор Н.Яцол аказ 7298/53 Тираж б 45 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета но нэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ропзводстэенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная