188144. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés tranzisztor be- és kikapcsolására
1 ! 88 144 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés tran zisztor be- és kikapcsolására, amely elrendezésnek tranzisztora, első kapcsolható tápforrása, második kapcsolható tápforrása, első megnövelt nyitófeszültségű diódája, második megnövelt nyitófeszültségü diódája és kondenzátora van. A gyakorlatban igen gyakran szükséges tranzisztorokat kapcsoló üzemmódban működtetni, azaz a működés során ciklikusan be- és kikapcsolni. Ilyer esetben a veszteségek nem elhanyagolható hányadát a kapcsolási veszteségek teszik ki. A kapcsolás: veszteségek csökkentésére a kapcsolási folyamatok idejét igyekeznek minél rövidebbre korlátozni A szakirodalomból ismeretes már olyan megoldás amelynek segítségével a kapcsolási idők csökkenthetőek. Ilyen megoldások találhatóak pl. a THOMSON-CSF által kiadott „Power transistors in the switching mode”, illetve a McGRAW-HILl Book COMPANY által kiadott Texas instruments - „Electronic Power Control and Digital Techniques” című könyvekben. A megoldások hátránya hogy a kihúzóáram nagysága függ a bekapcsolási időtől, a megoldások sok alkatrészt tartalmaznak, bonyolultak. Találmányunk tárgya éppen ezért olyan viszonylag egyszerű kapcsolási elrendezés, amely mentes a korábbi megoldások hátrányaitól és biztosítja a tranzisztor optimális meghajtójelét. A találmány tehát kapcsolási elrendezés tranzisztor be- és kikapcsolására, amely kapcsolási elrendezésnek tranzisztora, első kapcsolható tápforrása, második kapcsolható tápforrása, első megnövelt nyitófeszültségű diódája, második megnövelt nyitófeszültségű diódája és kondenzátora van, amelynél a kapcsolható tápforrások egy-egy, de egymással ellentétes polaritású megnövelt nyitófeszültségű diódán keresztül a tranzisztor bázisára és emitterére vannak kapcsolva és a kondenzátor az első megnövelt nyitófeszültségü diódával van párhuzamosan kapcsolva. Találmányunkat ábrák segítségével ismertetjük részletesen: 1. ábra A tranzisztor vezérlését biztosító áramkör elvi felépítése 2. ábra Transzformátorral működő tranzisztor vezérlő áramkör Az 1. ábra a tranzisztor vezérlését biztosító áramkör elvi felépítését mutatja. Az 1 tranzisztor B bázisára és E emitterére egyrészt egy 2 első kapcsolható tápforrás egy 4 első megnövelt nyitófeszültségű diódán keresztül, másrészt egy 3 második kapcsolható tápforrás egy 5 második megnövelt nyitófeszültségű diódán keresztül csatlakozik. A 4 első megnövelt nyitófeszültségű dióda és az 5 második megnövelt nyitófeszültségű dióda nyitóiránya ellentétes és a 4 első megnövelt nyitófeszültségű diódával párhuzamosan egy 6 kondenzátor van kapcsolva. A működés során az 1 tranzisztor bekapcsolásakor a 4 első megnövelt nyitófeszültségű dióda nyitóirányának megfelelő polaritással a 2 első kapcsolható tápforrás van bekapcsolva az 1 tranzisztor kívánt bekapcsolási idejéig. Ugyanezen idő alatt a 3 második kapcsolható tápforrás kikapcsolt állapotban, vagy az 5 második megnövelt nyitófeszültségű dióda nyitóirányával ellentétes polaritással bekapcsolt állapotban van. A 6 kondenzátor szerepe az, hogy a 2 első kapcsolható tápforrás bekapcsolásakor az 1 tranzisztor kialakuló bázisárama meredeken nőjön egy viszonylag magas csúcsértékig. A bázisáram a kezdeti csúcsértékről ezután lecsökken az állandósult értékre. A bázisáram meredek és a statikus érték többszörösét kitevő kezdeti impulzusa az 1 tranzisztor nyitását erőteljesen gyorsítja, azaz a kapcsolási folyamat idejét és ezzel a veszteségeket is jelentősen csökkenti. Ezt a hatást a 4 első megnövelt nyitófeszültségű dióda és a vele párhuzamosan kötött 6 kondenzátor okozza és ez a hatás az 1 tranzisztor periodikus ki-bekapcsolásakor még fokozottan érvényesül, mivel a 6 kondenzátor feszültége bekapcsoláskor hozzáadódik a 2 első kapcsolható tápforrás feszültégéhez. Kikapcsoláskor a 2 első kapcsolható tápforrás kikapcsolt állapotban van, vagy ellentétes polaritással van bekapcsolva. Ez lehetővé teszi a bekapcsolt állapotot fenntartó bázisáram megszűnését, másrészt átpolarizálja a 6 kondenzátort. A bázisáram csökkenésének gyorsítására egyidejűleg a 3 második kapcsolható tápforrás bekapcsolt állapotba kerül az 5 második megnövelt nyitófeszültégű dióda nyitóirányának megfelelő polaritással. Ily módon a bekapcsolási árammal ellentétes áram folyik át az 1 tranzisztor bázis-emitter átmenetén, amelynek hatására onnan a töltéshordozók gyorsan kiürülnek és így az 1 tranzisztor gyorsan kikapcsol. A 3 második kapcsolható tápforrás feszültségiránya vagy az 1 tranzisztor kikapcsolásáig, vagy az 1 tranzisztor következő bekapcsolási folyamatának kezdetéig változatlan marad. A 4 első megnövelt nyitófeszültségű dióda és az 5 második megnövelt nyitófeszültségű diód^ alkalmazása több előnnyel is jár. Egyrészt működés során függetlenítik egymástól a 2 első kapcsolható tápforrást a 3 második kapcsolható tápforrástól, azaz megakadályozzák azok egymásra hatását, másrészt a 6 kondenzátor segítségével gyorsítják a bekapcsolási folyamatot. A gyakorlatban szükség lehet a 2 első kapcsolható tápforrás és a 3 második kapcsolható tápforrás egymástól galvanikusan független vezérlésére. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakját láthatjuk a 2. ábrán, ahol vagy a 2 első kapcsolható tápforrás, vagy a 3 második kapcsolható tápforrás egyike - példánkban a 3 második kapcsolható tápforrás - egy 7 transzformátor 8 primer tekercsére csatlakozik, amíg a 7 transzformátor 9 szekunder tekercse az illetékes 2 első kapcsolható tápforráshoz tartozó 4 első megnövelt nyitófeszültségű diódán vagy a 3 második kapcsolható tápforráshoz tartozó 5 második megnövelt nyitófeszültségű diódán - példánkban ez az 5 második megnövelt nyitófeszültségű diódán keresztül az 1 tranzisztor B bázisára és E emitterére van kapcsolva, míg a 6 kondenzátor a 4 első megnövelt nyitófeszültségű diódával van párhuzamosan kapcsolva. Könnyen belátható, hogy a 2. ábrán látható kapcsolási elrendezés az 1. ábrán látható kapcsolási elrendezéshez hasonlóan működik. A 7 transzformátor alkalmazása lehetővé teszi, hogy a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
