184476. lajstromszámú szabadalom • Teljesítménytranzisztorok túlárama és káros disszipációja ellen védelmet biztosító bázismeghajtó kapcsolási elrendezés
1 184 476 2 emitter feszültség is egyre korábban éri el az URPF referencia-feszültség értékét, ezért a védelemnek egyre korábban kell kikapcsolnia a teljesítménytranzisztort. Ily módon túlterhelt állapotban a teljesítménytranzisztor kikapcsolása pillanatában fellépő ICmas kollektoráram és UCE = UREF kollektoremitter feszültség állandó nagyságú, azaz a kikapcsolás pillanatában keletkező P = ICmax • UREFdiszszipáció is állandó. Az elmondottakból következik, hogy a védelem megszólalásának legkorábbi t0 pillanatát a teljesítménytranzisztor által kapcsolt legnagyobb feszültség, és a kollektoráram-meredekséget korlátozó induktivitás nagysága határozza meg. Ha biztosítjuk, hogy ezen t0 időnél hosszabb ideig semmilyen körülmények között se lehessen bekapcsolt állapotba kényszeríteni a teljesítménytranzisztort, akkor a kollektor-áram legfeljebb Itw nagyságú lehet. Egy ilyen eset pl. akkor áll elő, ha zárlatos a terhelőkor és a teljesítménytranzisztor az árammeredekséget korlátozó Lk induktivitást a teljes tápfeszültségre kapcsolja. Az 1. és 2. ábra alapján bemutatott védelmi stratégia szokásos megvalósítását a 3. ábra tömbvázlala szemlélteti. A teljesítmény tranzisztor UCE kollektor-emitter feszültségét az S jelösszegző hasonlítja össze az URFF referencia-feszültséggel. A jelösszegző kimenőjelét a K komparátor alakítja át logikai feldolgozásra alkalmas jellé. A T teljesítménytranzisztor bázisáramát az E teljesítményerősítő szolgáltatja. A kollektoráram nagyságától függő automatikus bázisáram-szabályozást a legtöbb esetben telítésgátló kapcsolás biztosítja. Erre utal a teljesítményerősítő egyik bemenete és a teljesítménytranzisztor kollektora között szaggatottan jelölt visszacsatolás, amely a kollektor-emitter feszültség nagyságától függő módon korlátozza a bázisáramot. Az E teljesítményerősítőt az L logika vezérli. Az L logika három bemenete közül kettő: a teljesítménytranzisztor bekapcsolását előíró JB jelbemenet, ill. a K komparátor kimenetére csatlakozó bemenet letiltja a teljesítménytranzisztor bekapcsolását, ha a bekapcsolás nem kívánatos, azaz a JB jelbemenetről kikapcsolási parancs érkezik, vagy ha UCF > UREF. Ezek a bemenetek akkor engedélyezik a T teljesítménytranzisztor bekapcsolását, ha a JB jelbemenetre ilyen irányú utasítás érkezik, és UrF is kisebb UREF-nél. Természetesen ha a T teljesítménytranzisztor előzőleg kikapcsolt állapotban volt, ez utóbbi feltétel soha nem teljesülhet, mível lezárt tranzisztor esetében UCE > UREF. Ennek a reteszelésnek az átmeneti felszabadítására szolgál az MMV monostabil multivibrátor, amely a bekapcsolási parancs megjelenése pillanatában meghatározott időre átbillen, és az L logika harmadik bemenetére a T tranzisztor bekapcsolását kikényszerítő keskeny impulzust szolgáltat. A korábbiakban említett okok miatt ez az impulzus nem lehet l0-nál szélesebb. Ily módon t0 időtartamú kísérlet történik a teljesítménylranzisztor bekapcsolására, s ha a bekapcsolási kísérlet sikeres volt (t0 időtartamon belül UCE < UREF értéken állandósult), a teljesítménytranzisztor mindaddig bekapcsolt állapotban marad, amíg a JB jclbemcnetről vagy a K komparátor kimenetéről tiltás nem érkezik. A 3. ábra tömbvázlata által bemutatott bázismeghajtó áramköri elrendezés gyakorlati megvalósítására számos megoldás ismeretes. Az előzőekben . hivatkozott publikáció pl. diszkrét elemekből feliépített kapcsolási elrendezést mutat be. A kapcsolást sok egyedi alkatrészből kell összeállítani, ezért gyártása gazdaságtalan. K. Pacey: Desing consideration for a 50 kW transistor c. munkájában (2. Power Conversion Conference and Exhibition, sept. 1980; MUNICH) ugyancsak bemutat egy, a 3. abra tömbvázlatának megfelelő kapcsolási elrendezést integrált műveleti erősítők felhasználásával. Ehhez több műveleti erősítő és számos kiegészítő elem szükséges. A találmány szerinti bázismeghajtó kapcsolási elrendezés hasznossága azáltal jellemezhető, hogy az mindössze egyetlen integrált áramkörös műveleti erősítő és néhány kiegészítő elem felhasználásával is kialakítható. A találmány szerinti megoldás lényege az, hogy a teljesítménytranzisztor bázisára vezérlőjelet szolgáltató jelerösítő bemenete jelösszegzővel van ellátva, amelynek egyik bemenete a referenciafeszültséget előállító jelgenerátor kimenetével van összekötve, a jelösszegző másik, negatív hatású bemenetére egy kétbemenetü szelektív csatolóelem kimenele csatlakozik, melynek egyik bemenete jelkorlálozón keresztül pozitívan vissza van csatolva a teljesítménytranzisztor kollektorára, míg másik bemenete alkotja a bázismeghajtó kapcsolási elrendezés jelbemenetét; a jelösszegző harmadik bemenete egy to\ábbi szelektív csatolóelem kimenetével van öszszekötve, amelynek bemenete egy komparátor kimenetére csatlakozik, mely k-omparátornak kimenete egyúttal egy kétbemenetü dinamikus csatolóele n egyik bemenetével is össze van kötve, amelynek másik bemenete közösítve van a bázismeghajtó kapcsolási elrendezés jelbemenetével, míg a dinamikus csatolóelem kimenete jelkorlátozón keresztül pozitívan vissza van csatolva a komparátor bemenetére. A találmányt részletesebben a 4. és az 5. ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük. A 4. ábrán a találmány egy példaképpeni kiviteli alakjának tömbvázlata látható, az 5. ábra a találmány egy további kiviteli alakjának kapcsolási rajzát mutatja be. A 4. ábrában feltüntetett T teljesítménytranzisztor megfelelő nagyságú és meredekségű bázisáramát az egységnyi feszültségerősitéssel rendelkező E teljesítményerősítő szolgáltatja. Amennyiben a teljesítménytranzisztor szabályozott bázisáramol igényel, telítésgátló kapcsolást kell kiépíteni. Erre a colra szolgál a JK3 jelkorlátozó, amely a leljesítméiylranzisztor kollektor-emitter feszültségének nagyságától függően korlátozza a bázisáramot. Ez a funkció azáltal valósul meg, hogy a JK3 jelkorlátozá egyik bemenete a teljesítménytranzisztor kollektorára, vagy a kollektor-emitter feszültséget 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
