Устройство для управления силовым транзистором (его варианты)

. СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИХ 5 ПН 02 М 7/537 всоси "1 ф БРЕТЕНИ ПИСАНИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Специальное конструкторско- технологическое бюро геофизической техники(56) Авторское свидетельство СССР У 725190, кл. Н 02 Р 13/16, 1977.Авторское свидетельство СССР У 597094, кл. Н 02 М 3/155, 1975, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ТРАНЗИСТОРОМ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления транзисторами инверторов. Цель изобретения - повышение КПД, Устройство содержит основной 1 и вспомогательный 2 генераторы прямоугольных импульсов, фазосдвигающий,801243075 А 1 узел 3, согласующие трансформаторы4, 5, первичные обмотки (Об) 6-.9,вторичные Об 1 О, 11, базовый резистор 12, транзистор (Т) 13, развязывающий диод 14. Введение дополнительнойОб 5 на согласующем трансформаторе 4, конденсатора (К) 16,вспомогательного резистора 17 и отсекающего диода 18 позволяетсформировать импульсуправляющего напряженияТ 13.НапряженияОб 1 О иравны, а напряжение Об 15 определяется, исходяиз допустимого обратного напряжениябаза-эмиттерного перехода Т 13. Напряжением Об 15 заряжается К 6 через резистор 17 и диод 8 до напряжения 1 В, Т 3 открывается. При смене полярности на Об 10 и 15 формируется запирающий импульс. Изобретение имеет еще два варианта управления Т 13, 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.12 20 25 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления транзисторами инверторов, импульсных стабилизаторов.Цель изобретения - повышение 1(ПД.На фиг, 1, 3 и 5 представлены триварианта устройства для управлениясиловыми транзисторами; на Фиг. 2,4и 6 - временные диаграммы управляющих импульсов.Устройство для управления силовыми транзисторами по первому варианту (фиг, ) содержит основной 1 ивспомогательный 2 генераторы прямоугольных импульсов, связанные междусобой Фазосдвигающим узлом 3, согласующие трансформаторы 4 и 5, первичные обмотки 6-9 которых подключенык указанным генераторам,а вторичныеобмотки 1 О и 11 соединены последовательно между собой и с базовым резистором 12 и подключены к переходубаза-эмиттер силового транзистора 13,развязывающий диод 14, анод которогосоединен с базой силового транзистора 13, дополнительная вторичная обмотка 15 на основном согласующемтрансформаторе 4, один конец которойподключен к точке соединения вторичных обмоток 10 и 11, конденсатор 16,соединенный обкладками с катодом развязывающего диода 4 и свободным концом дополнительной обмотки 15, вспомогательный резистор 17, отсекающийдиод 18, анод которого соединен скатодом развязывающего диода 14, акатодом через вспомогатепьный резистор 17 - с точкой соединения вторичных обмоток 10 и 11 согласующих трансформаторов 4 и 5,, На Фиг. 2 представлены импульсынапряжения 19 основного генератора 1,импульсы напряжения 20 вспомогательного генератора 2, импульсы управления (напряжения) 21 силовым транзистором 13.Устройство управления силовымтранзистором по второму варианту(фиг. 3) содержит основной 22 ивспомогательный 23 генераторы прямоугольных импульсов, связанные междусобой .Фазосдвигающим узлом 24, согласующие трансформаторы 25 и 26, первичные обмотки 27-30 которых подключены к указанным генераторам, а вторичные обмотки 31 и 32 соединены последовательно между собой и с базо 430752вым резистором 33 и подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора 34, развязывающий диод 35, анодкоторого соединен с базой силового 5 транзистора 34, дополнительная вторичная обмотка 36 на основном согла.сующем трансформаторе 25, один конец которой подключен к точке соединения вторичных обмоток 31 и 32 согласующихтрансформаторов, а другой конец - ккатоду развязывающего диода 35.На фиг. 4 представлены импульсы напряжения 37 основного генератора 22, импульсы напряжения 38 вспомогательного генератора 23, импульсы управления (напряжения) 39 силового транзистора 34.Устройство для управления силовым транзистором по третьему (дополнительному) варианту (фиг. 5) содержит основной 40 и вспомогательный 41 генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фазосдвигающим узлом 42, согласующие трансформаторы 43 и 44,первичные обмотки 45-48 которых подключенык указанным генераторам40 и 41 авторичные обмотки 49 и 50 соединены между собой через базовый резистор 51 и подключенык переходубаэаэмиттер силового транзистора 52,развязывающие диоды 53 и 54,анод одного 53 икатод другого 54 которых подключенык переходу база-эмиттер силовоготранзистора 52, дополнительно введенные на каждый согласующий трансФорматор вторичные обмотки 55 и 56,соединенные последовательно с другойвторичной обмоткой этого .же согласующего трансформатора и соответствующими свободными электродами развязывающих диодов 53 и 54,На Фиг. 6 представлены импульсынапряжения 57 основного генератора40, импульсы напряжения 58 вспомогательного генератора 41, импульсы управления (напряжения) 59 силовоготранзис.ора 52,Устройство для управления силовым транзистором по первому варианту ,фиг,и 2) работает следующим образом.Основной генератор прямоугольных импульсов 1 формирует напряжение 19 прямоугольной формы. На выходе вспомогательного генератора 2 прямоугольных импульсов Формируется напряжение 20 прямоугольной формы, сдвинутое относительно напряжения 19 наугол, который н общем случае изменяется за счет фазосдвигающего узла 3, Напряжения вторичных обмоток 10 и 11 одинаковые (например, равны по 1 В), а напряжение обмотки 15 определяется, исходя из допустимого обратного напряжения (П о,р ) для перехода база-эмиттер силового транзистора. Например, при Уо.бз =ЗВ напряжение обмотки 15 равно 2 В, В интервале времени сумма напряжений По и 04 обмоток 10 и 11 равна нулю, а конденсатор 16 заряжается напряжением обмотки 15 через резистор 17 и диод 18 до напряжения 1 В. В момент времени С меняет полярность напряжение 20 и черезпереход база-эмиттер силового транзистора 13 начинает протекать ток, т.е. в интервале времени С 4-С силовой транзистор 13 открыт. К моменту времени С 2 конденсатор 16 всегда заряжен, В момент времени Снапряжение на обмотках 10 и 15 меняет полярность (плюс на концах обмоток), и формируется запирающий импульс напряжения (тока) на переходе база-эмиттер силового транзистора, Импульс обратного напряжения в интервале времени Сз-С формируется за счет суммирования напряженийобмоток 10 и 11. Предлагаемое устройство для управления силовым транзистором применяется в основном для управления инверторами. В случае управления регуляторами напряжения требуется импульс на включение силовым транзистором формировать в интервале времени С 1 -С, СЭ - С, С-С 6, Поэтому в этом случае необходимо организовать два устройства, выходы которых объединены и подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора, При этом в цепь между вторичной обмоткой 11 и резистором 12 требуется ввести диод, исключающий подачу запирающего импульса напряжения в интервале времени Сз-Сь .Устройство для управления силовым транзистором по второму варианту (фиг. 3 и 4) работает следующим образом. Основной генератор 22 прямоугольных,импульсов формирует напряжение 37 прямоугольной формы. На выходе вспомогательного генератора 23 прямоугольных импульсов формируется напряжение 38 прямоугольной формы, сдвинутое относительно напряжения 37 на5 10 5 20 нулевой амплитуды. 55 25 30 35 40 45 50 угол, который в общем случае изменяется за счет фазосдвигающего узла 24.Напряжения вторичных обмоток 31 и 32одинаковые (например, равны по 1 В),а напряжение обмотки 36 выбирается,исходя из необходимого запирающегонапряжения в интервале времени С -Сз(фиг. 4). В интервале времени С-С 4сумма напряжений и Пэ и Пэх обмоток3 и 32 равна нулю. В момент времениС 4 напряжение 38 меняет полярностьи через переход база-эмиттер силового транзистора 34 начинает протекатьток, т,е, в интервале времени С 1-Ссиловой транзистор 34 открыт. В момент времени Снапряжение обмоток31, 36 меняет полярность и к транзистору 34 прикладывается запирающее напряжение, величина которогоопределяется суммой напряжений обмоток 3 и 36. При этом в интервале времени С -С Э. в контуре обмоток 32 и 36 протекает ток, определяемый суммой напряжений указанных обмоток, и поэтому величина напряжения ПЗ 6 обмотки 36 выбирается из двух условий. Во-первых, из необходимости получения определенного напряжения запирания силового транзистора 34 (в интервале времени С-С Э) и, во-вторых, из допустимого тока в контуре обмоток 32 и 36. Если ограничить ток через резистор 33 (1 Ом) на уровне 1 А (Ц =УЗ 4 =1 В, падение напряжения на переходе база-эмиттер Ь Пгз= В), то напряжение обмотки 36 принимается равным 1 В (падение напряжения на диоде 35 равно 1 В), а амплитуда запирающего напряжения в интервале времени С-С равна 1 В. При увеличении запирающего напряжения в интервале времени до 2 В необходимо увеличить напряжение обмотки 36 до 2 В, а ток через базовый резистор 33 увеличится до 2 А в указанный интервалЭ времени. В интервале времени запирающее напряжение на силовой транзистор 34 определяется суммой напряжений обмоток 32 и 31. В момент времени С меняет полярность напряжение 37 на обмотках 31 и 36 (плюс на начале обмоток), и к переходу база-эмиттер силового транзистора 34 напряжение прикладывается Устройство для управления силовым транзистором по третьему (дополнительЭному) варианту (фиг, 5 и 6) работаетследующим образом,Основной генератор 40 прямоугольных импульсов формирует напряжение57 прямоугольной формы, На выходевспомогательного генератора 41 прямоугольных импульсов формируется напряжение 58 прямоугольной формы,сдвинутое относительно напряжения 57 10на угол с, который в общем случаеизменяется за счет фазосдвигающегоузла 42, Напряжения вторичных обмоток 49 и 50 одинаковые (например,равны по 1 В), а напряженйя обмоток 1555 и 56 выбираются, исходя из необходимого запирающего напряжения винтервале времени С -С и СФ-С 5(фиг. 6), В интервале времени "О-Сзапирающее напряжение, равное сумме 20напряжений обмоток 50 и 55, поступает на силовой транзистор 52, Величина запирающего напряжения определяется обмоткой 55, так как напряжениеобмотки 50 определяется отпирающим 25током силового транзистора (при падении напряжения на переходе база-эмиттер силовоГо транзистора ь Ббэ=1 В ибазовом резисторе 51, равном 1 Омнапряжения обмоток 49 и 50 равны по 101 В). Напряжения обмоток 50 и 55меняют полярность и через переходбаза-эмиттер силового транзистора течет базовый ток, т.е. транзистор 52включен, В момент времени С 4 меняетполярность напряжение 57 вторичныхобмоток 49 и 56, и к переходу базаэмиттер силового транзистора.прикладывается напряжение в запирающей полярности. 4 ОФормула изобретения1. Устройство для управления силовым транзистором, содержащее основной и вспомогательный генераторы прямоугольных импульсов, связанные между собой фаэосдвигающим узлом, согласующие трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к указан- о ным генераторам, а вторичные обмотки соединены последовательно между собой и с базовым резистором и подклюечены к переходу база-эмиттер силового транзистора, и развязываюпщй диод,анод которого соединен с базой силового транзистора, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повьппения КИД, оно снабжено отсекающим диодом, вспомогательным резистором иконденсатором, согласующий трансформатор основного генератора снабжендополнительной вторичной обмоткой,один конец которой подключен к точкесоединения вторичных обмоток согласующих трансформаторов, причем конденсатор соединен обкладками с катодом развязывающего диода и другимконцом дополнительной вторичной обмотки согласующего трансформатора,анод отсекающего диода соединен скатодом развязывающего диода, а катодчерез вспомогательный резистор - сточкой соединения вторичных обмотоксогласующих трансформаторов.2. Устройство для управления силовым транзистором содержащее основнойи вспомогательный генераторы прямоугольных импульсов, связанные междусобой фазосдвигающим узлом, согласующие трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к указанным генераторам, а вторичные обмотки соединены последовательно между собой и сбазовым резистором и подключены к переходу база-эмиттер силового транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью повышения КПД, согласующий трансформатор основного генератора снабжен дополнительной вторичнойобмоткой, один конец которой подключен к точке соединения вторичных обмоток согласующих трансформаторов,э. другой - к катоду развязывающегодиода 3. Устройство по и, 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что согласую- щий трансформатор вспомогательного генератора снабжен дополнительной вторичной обмоткой, соединенной последовательно с другой вторичной обмоткой этого же трансформатора и через развлзывающий диод - с эмиттером силового транзистора.