198806. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagy felfutási meredekségű áramimpulzusok kis feszültségű tápfeszültségforrásból való előállítására
3 HU 198806 B 4 után a tirisztor nem válik szabaddá, ezáltal megakadályozza, hogy a pozitív impulzust (a Kp kapcsoló zárásakor) az F félvezetőre adjuk. Ezen nehézségek miatt a gyakorlatban inkább teljesítmény FET tranzisztorok alkalmazása terjedt el. Ezek a félvezetők igen jó dinamikus tulajdonságokkal rendelkeznek, ugyanakkor maximális áramuk korlátozott, ezért nagyobb teljesítményeknél több egységet kell párhuzamosan kapcsolni, ami igen költséges megoldás. Ilyen áramköröket gyárt és forgalmaz pl. az International Rectifier cég (Ezek műszaki paraméterei és az elvi működés leirása megtalálható: .Gate Driver Module GK2B for the 160PFT GTO Thyristor' Data Sheet No. PD-7.004A. 1984. Nov.). Hasonló elvi megoldást ismertet az AEG-Telefunken: .Abschaltthyrystoren (GTO) für neue Stromrichterkonzepte' (Technische Anwendung). Id. 5. old. 5-6. ábra. A találmány célja a tirisztor alkalmazásával összefüggő, fentiekben részletezett problémák kiküszöbölése és jó műszaki paraméterekkel rendelkező, gazdaságos áramkörök kialakítása. A találmány szerinti megoldásoknak az a felismerés a lényege, hogy egyrészt a tirisztor töltéshordozó telítetlenségéből eredő problémát úgy lehet kiküszöbölni, hogy a tirisztor bekapcsolása után egy optimális nagyságú alapáramot kényszerítünk a tirisztoron keresztül, amely biztosítja a p-n átmenet töltéshordozókkal történő telítődését, és az áramot csak akkor engedjük növekedni, amikor a p-n átmenet a teljes kersztmetszetében vezetésbe került és a töltéshordozókkal telítődött, másrészt a tirisztorral párhuzamosan kapcsolt tranzisztor vagy soros kondenzátorból és telítődő fojtóból álló kummutáló körben kialakuló zárófeszültség segítségével biztosíthatjuk, hogy a tirisztor akkor is lezárjon, ha tartóárama kisebb, mint a szivárgó áram. A találmánynak az a lényege, hogy a vezérelhető félvezető ellenállással párhuzamosan kapcsolt telítődő fojtóval van sorbakötve, míg a telítődő fojtóval sorbakapcsolt tirisztor tranzisztorral van párhuzamosan kapcsolva oly módon, hogy a tirisztor a tápfeszültségforrás negatív kapcsa felé eső katódjához a tranzisztor emittere csatlakozik. Egy másik változat szerint a találmánynak az a lényege, hogy a vezérelhető teljesítmény félvezetővel megegyező irányban vezető dióda van sorbakapcsolva, míg a dióda ellenállással párhuzamosan kapcsolt telítődő fojtóval, tirisztorral és kondenzátorral van sorbakapcsolva és a kondenzátor kivezetései töltőellenálláson keresztül segéd feszültségforrás kapcsaira csatlakoznak. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük, ahol a 3. ábrán a találmány egy kiviteli példája szerinti kapcsolási elrendezés látható, a 4. ábrán a találmány egy másik kiviteli 4 példája szerinti kapcsolási elrendezést szemléltetünk, az 5. ábra a 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezés áram-idő és feszültség-idő függvényeit mutatja be, mig a 6. ábrán a 4. ábra szerinti kapcsolási elrendezés áram-idő és feszültség-idő függvényei láthatók. A 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben F félvezetőt Df diódával szemléltetjük, amely Df dióda egyik kivezetése negativ oldali Kn kapcsolón, a másik kivezetése L» ekvivalens induktivitáson és R« ekvivalens ellenálláson keresztül az Uh negatív feszültségű UNf feszültségforrás egy-egy kapcsára csatlakozik. A Kn kapcsoló - a példa szerint - egymással sorbakapcsolt Lt telítődő fojtóból a G vezérlőelektródával rendelkező T tirisztorból áll, míg az Lt telítődő fojtóval Rt ellenállás és a T tirisztorral Tr tranzisztor kollektorán és emitterén keresztül van párhuzamosan kapcsolva. A 4. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben a Kn kapcsoló felépítése tér el a 3. ábra szerinti kiviteltől. A Kn kapcsolódó szerepét Dn dióda tölti be. Az F félvezető és a Dn dióda közös pontjára az egymással párhuzamosan kapcsolt Lt telítődő fojtó és az Rt ellenállás van kötve, míg az Lt telítődő fojtó és az Rt ellenállás másik kivezetése az egymással sorbakötölt T tirisztoron és Ck kondenzátoron keresztül a Dn dióda másik kivezetésére csatlakozik. A T tirisztor és a Ck kondenzátor közös pontja Rs töltő ellenálláson olyan Us feszültségű Usf segédfeszültségforrás egyik kapcsára van kötve, amely Usf segédfeszültségforrás másik kapcsa a Dn dióda másik kivezetése. A 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezés működése a következő: Tételezzük fel, hogy pozitív Upf pozitív feszültségforrás (1. ábra) ip áramot hajt át az F félvezetőn (5. ábra). A ti időpontban le kívánjuk zárni az F félvezetőt, ezért megszüntetjük a pozitív ip áramot és gyújtjuk a T tirisztort a G vezérlő elektródájára adott impulzussal. Ekkor a T tirisztoron az Lt telítődő fojtó és a vele párhuzamosan kapcsolt Rt ellenállás eredő árama folyik. Ennek az áramnak az értékét az Rt ellenállás megfelelő megválasztásával úgy kell beállítani, hogy az az F félvezető lezárásához szükséges ínbu maximális lezáró áram értéknél jóval kisebb legyen, viszont elegendő nagy ahhoz, hogy a T tirisztor p-n átmenetének töltéshordozókkal való telítődését biztosítani tudja rövid idő alatt. Az Lt telítődő fojtót úgy kell méretezni, hogy az adott Un negatív feszültséget figyelembe véve, akkor telítődjék, amikor a T tirisztor előbb említett telítődése mér bekövetkezett (t2 időpont). Az Lt telítődő fojtó telített induktivitása nagyon kis érték lehet és mivel a T tirisztor vezetőirányú feszültségesése ebben az esetben alacsony érték lesz, az ín lezáró áram din/dt felfutási 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
