194656. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kapcsolóüzemű tápegység tranzisztorainak galvanikusan elválasztott vezérlésére
1 194 656 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kapcsolóüzemű tápegység tranzisztorainak galvanikusan elválasztott vezérlésére, A nagy teljesítményű kapcsolóüzemű tápegységeknél igen lényeges szempont, hogy az áramkör valóban az ideális kapcsolóüzemet megközelítő üzemmódban dolgozzon. Ez azt jelenti, hogy az alkalmazott kapcsolóelem zárt állapotban a rajta eső feszültségnek minimálisnak kell lennie, nyitott állapotban pedig csak minimális átvezetési áram folyhat át rajta. Ezen túlmenően azt is biztosítani kell, hogy a két állapot közötti átmenet időtartama minél rövidebb legyen. Ezen tápegységeknél legelterjedtebben bipoláris szilíciumtranzisztort alkalmaznak elektronikus kapcsolóelemként. Ezeknél a lezárt állapotban folyó áram igen kicsi, ezért ezzel nem kell foglalkozni. Ugyanakkor azonban komoly gondot kell fordítani arra, hogy a tranzisztor nyitott állapotában a rajta eső feszültség alacsony szinten legyen, valamint, hogy a nyitott állapotból a lezárt állapotba történő átmenet minél rövidebb ideig tartson. A fenti szempontok alapján az eddigiek során kialakított áramkörök egy tipikus példáját ismertetik pl. Ferenczy Ödön : „Kapcsolóüzemű tápegységek” című könyvében (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978.) a 2.50. ábrán. Ennél a megoldásnál a vezérlő jelet egy fcszültséggenerátornak tekinthető transzformátor szolgáltatja. A minimális nyitó irányú feszültség biztosításához szükséges áramgenerátoros vezérlést egy sorba kapcsolt ellenállással valósítjuk meg. Az ezen ellenálláson fellepő feszültségre egy kondenzátort töltenek fel, melyet lezáráskor ellenkező polaritással a tranzisztor bázis-emitter átmenetére kapcsolnak. Az elrendezés hátránya, hogy a galvanikus elválasztás mellett nyitó irányban a vezérlés csak közelítőleg áramgenerátoros, az olt elhelyezett és feltöltendő kondenzátor miatt, a záró irányú feszültség pedig csak egy adott nyitóim pulzus szélesség fölött éri el a biztonságos cs megfelelő lezáráshoz szükséges értéket, mivel a kondenzátor feltöltéséhez időre van szükség. Ismert továbbá a DE-OS 3241821 AI sz. szabadalmi leírásban foglalt kapcsolási elrendezés, amely pozitív és negatív tápfeszültségek felhasználásával ideális vezérlést tud biztosítani a kapcsolótranzisztor számára, de ugyanezen jellemzők elérésére, azaz a kapcsolótranzisztor kollektoráramával arányos áramgenerátoros meghajtás, stabil feszültséggenerátoros lezárás, galvanikusan, transzformátorral elválasztott vezérlés esetén a leválasztótranszformátorok mágneses munkaponti eltolódásának veszélye miatt ez a megoldás nem alkalmas. Ismert továbbá a DE-OS 3211634 A1 Isz. szabadalmi leírásban foglalt elrendezés, ahol a kikapcsoló egység áramgenerátor jellegű, így nem tudja megvalósítani a kapcsolótranzisztorzisztor feszültséggenerátoros kikapcsolását galvanikus elválasztás mellett. A találmány elé célul tűztük ki olyan áramkör kialakítását, mely galvanikus elválasztás mellett a fenti hátrányokat kiküszöböli és lehetővé teszi, hogy a kapcsoló tranzisztor nyitó irányban áramgenerátoros vezérlést kapjon, záró irányban pedig minden körülmények között megkapja a szükséges záró feszültséget. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a kikapcsoást és a bekapcsolást biztosító transzformátorok egymástól függetlenül vannak kialakítva, azaz 1 ha az egyik transzformátor működésének ideje alatt biztosítjuk a másik transzformátor mágnesezési munkapontjának stabilizálódását, akkor a kitöltési tényező változástól függetlenül bármelyik időpillanatban biztosított a kapcsolótranzisztorok korábban ismertetett ideális vezérlése. A kitűzött célt azáltal értük el, hogy a találmány szerinti kapcsolási elrendezésben feszültséggenerátor egyik kapcsa tranzisztor emitteréhez, másik kapcsa második kapcsoló egyik pontjához, áramgenerátor egyik kapcsa a tranzisztor emitteréhez, másik kapcsa első kapcsoló egyik pontjához van kötve, az első kapcsoló és a második kapcsoló másik pontja a tranzisztor bázisára csatlakozik, ahol a feszültséggenerátor és az áramgenerátor kimenetelhez csatlakozó egyenáramú leválasztást biztosító tranzisztorok egymástól függetlenül vannak kialakítva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a feszültséggenerátor és/vagy az áramgenerátor vezérelhető kivitelű. Az első kapcsoló, illetve a második kapcsoló célszerűen dióda vagy tranzisztor segítségével valósítható meg. A találmány néhány előnyös kiviteli alakját az alábbi kiviteli példák és a mellékelt ábrák segítségével ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés elvi felépítését mutatja, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy gyakorlati megvalósítását ábrázolja. Az 1. ábrán az 1 feszültséggenerátor, a 11 transzformátoron át, az 5 kapcsolón keresztül van a 3 tranzisztor bázisra kapcsolva. A 2 áramgenerátor a 21 transzformátoron át a 4 kapcsolón keresztül ugyancsak a ? tranzisztor bázisára csatlakozik. Az áramkör a következőképpen működik : A 2 áramgenerátor a szükséges - vezérlőrendszer által meghatározott - intervallumban a 3 tranzisztor vezcrléséhaz, nyitáshoz szükséges áramot biztosítja. Ezen idő alatt a 4 kapcsoló zárva, az 5 kapcsoló pedig nyitva van, ily módon az. 1 feszültséggenerátor a rendszerről is le van választva. Amikor a 3 tranzisztornak le kell zárnia, a 4 kapcsoló nyit az 5 kapcsoló pedig zár, az l feszültséggenerátoron pedig a szükséges lezáró feszültség megjelenik. Ily módon a 3 tranzisztor bázisán a szükséges nyitó irányú áram, illetve záró irányú feszültség felváltva megjelenik. Miután a 4 kapcsoló cs 5 kapcsoló cllenütemben működik, egyidejűleg nincsenek zárt állapotban, így sem a két generátor, sem a 11 és 21 transzformátorok egymás/nüködesét nem befolyásolják. A 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy gyakorlati megvalósítása látható. Ennél a megoldásnál az 1 feszültscggencrátor kimenetére a 11 transzformátor, a 2 áramgenerátor kimenetére a 21 transzformátor kapcsolódik. Az 5 kapcsoló diódával, a 4 kapcsoló térvezérlésű tranzisztorral van megvalósítva. Ez a megoldás biztosítja azt, hogy nem kell külön vezérelnünk a két kapcsolót, a vezérlést maguk a kapcsolójelek végzik cl. Jól látható a két generátor szétválasztásának egyik igen fontos gyakorlati előnye is, hogy mind a 11 transzformátornál, mind a 21 transzformátornál lehetőség van a mágnesezési munkapont stabilizálására. Az olyan megvalósításokban, amikor a kikapcsoló impulzus bármilyen vezérlésnél lényegesen nagyobb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 30 65
