CS223601B1

CS223601B1 - Driver circuit for switching transistor

Info

Publication number: CS223601B1
Application number: CS471781A
Authority: CS
Inventors: Petr Parkan; Zdenek Patak
Original assignee: Petr Parkan; Zdenek Patak
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1983-11-25

Abstract

Obvod vytváří budicí proud, závislý na velikosti spínané zátěže. K snímání kolektorového proudu je použito proudového snímacího transformátoru, který zajišluje konstantní poměr mezi budicím a kolektorovým proudem spínacího tranzistoru. Je dosaženo krátké doby saturace v širokém rozsahu změn kolektorového proudu a zajištěno spolehlivé zavření spínacího tranzistoru. Obvodu podle vynálezu může být použito pro buzení spínacích tranzistorů v měničích zdrojů elektrického napájení s impulsní regulací.The circuit generates an excitation current, dependent on the size of the switched load. A current sensing transformer is used to sense the collector current, which ensures a constant ratio between the excitation and collector current of the switching transistor. A short saturation time is achieved in a wide range of changes in the collector current and reliable closing of the switching transistor is ensured. The circuit according to the invention can be used for exciting switching transistors in converters of electrical power supplies with pulse regulation.

Description

Vynález se týká budicího obvodu pro spínací tranzistor, který vytváří budicí proud, závislý na velikosti spínané zátěže.The invention relates to an excitation circuit for a switching transistor which generates an excitation current depending on the magnitude of the switched load.

U výkonových tranzistorových spínacích obvodů, u kterých dochází ke změnám kolektorového proudu ve velkém rozsahu, nevyhovuje nezávislé konstantní buzení spínacího tranzistoru. Protože buzení musí být navrženo pro maximální spínaný kolektorový proud, je tranzistor pro malé proudy přebuzen a má dlouhou dobu saturace. Známé obvody pro desaturaci nezajišťují v době sepnutí nízkou hodnotu saturačního napětí, protože neudržují konstantní poměr budicího a kolektorového proudu spínacího tranzistoru. Nevýhodou známých zapojení proudově závislých budicích obvodů je obtížné zavírání spínacího tranzistoru, zvláště při požadavku galvanického oddělení s použitím budicího transformátoru.In power transistor switching circuits where the collector current varies to a large extent, the independent constant excitation of the switching transistor is not satisfactory. Since the excitation must be designed for the maximum switched collector current, the low current transistor is overloaded and has a long saturation time. The known desaturation circuits do not provide a low saturation voltage at the time of switching, because they do not maintain a constant ratio of the driving and collector current of the switching transistor. A disadvantage of the known circuits of current-dependent excitation circuits is the difficulty in closing the switching transistor, especially when galvanic isolation is required using an excitation transformer.

Uvedené nevýhody odstraňuje budicí obvod pro spínací tranzistor podle vynálezu, ve kterém první výstup spínacího obvodu je spojen s prvním vývodem primárního vinutí budicího transformátoru a druhý vývod primárního vinutí budicího transformátoru je spojen s druhým výstupem spínacího obvodu, kde druhý vývod sekundárního vinutí budicího transformátoru je spojen s druhým vývodem ochranného odporu, se záporným výstupem napájecího obvodu a zároveň s emitorem spínacího tranzistoru, jehož kolektor je spojen se začátkem prvního vinutí proudového transformátoru, přičemž konec prvního vinutí proudového transformátoru je spojen s prvním vývodem zatěžovací impedance, jejíž druhý vývod je spojen s kladným výstupem napájecího obvodu, kde báze spínacího tranzistoru je spojena s prvním vývodem budicího odporu a s prvním vývodem ochranného odporu, jehož podstatou je, že první vývod sekundárního vinutí budicího transformátoru je spojen s katodou desaturační diody a s anodou budicí diody, jejíž katoda je spojena s katodou oddělovací diody, s prvním vývodem rozběhového odporu a se začátkem druhého vinutí proudového transformátoru, přičemž konec druhého vinutí proudového transformátoru je spojen s druhým vývodem rozběhového odporu a s druhým vývodem budicího odporu, kde báze spínacího tranzistoru je dále spojena s prvním vývodem desaturačního odporu a se začátkem třetího vinutí proudového transformátoru, přičemž konec třetího vinutí proudového transformátoru je spojen s katodou Zenerovy diody, jejíž anoda je spojena s anodou oddělovací diody, kde druhý vývod desaturačního vývodu je spojen s anodou desaturační diody.These disadvantages are overcome by the switching transistor driver circuit of the invention, wherein the first switching circuit output is connected to the first excitation transformer primary winding terminal and the second excitation transformer primary winding is connected to the second switching circuit output, wherein the second excitation transformer secondary winding is connected with a second terminal of the protective resistor, with a negative output of the supply circuit and with the emitter of the switching transistor whose collector is connected to the beginning of the first winding of the current transformer, the end of the first winding of the current transformer is connected to the first terminal of the load impedance. the output of a supply circuit where the base of the switching transistor is connected to the first terminal of the field resistor and to the first terminal of the protective resistor, the principle being that the first terminal of the secondary winding of the field the transformer is connected to the desaturation diode cathode and the anode of the excitation diode, the cathode of which is connected to the separating diode cathode, to a first start-up resistor terminal and to the start of the second current transformer winding. the base of the switching transistor is further connected to the first terminal of the desaturation resistor and to the start of the third winding of the current transformer, the end of the third winding of the current transformer being connected to the cathode of the Zener diode; it is connected to the anode of the desaturation diode.

Budicí odpor pro spínací tranzistor podle vynálezu zajišťuje konstantní poměr budicího a kolektorového proudu, čímž je dosaženo krátké doby saturace pro široký rozsah změn kolektorového proudu. Obvod umožňuje použít budicího transformátoru a i při galvanickém oddělení zajišťuje, spolehlivé a rychlé zavírání spínacího tranzistoru.The excitation resistor for the switching transistor of the present invention provides a constant excitation to collector current ratio, thereby achieving a short saturation time for a wide range of collector current variations. The circuit makes it possible to use an excitation transformer and ensures, even during galvanic isolation, a reliable and fast closing of the switching transistor.

Princip vynálezu bude popsán pomocí výkresu 1, kde je schéma zapojení budicího obvodu pro spínací tranzistor, ve kterém první výstup 101 spínacího obvodu 1 je spojen s prvním vývodem primárního vinutí budicího transformátoru 2. Druhý vývod primárního vinutí budicího transformátoru 2 je spojen s druhým výstupem 102 spínacího obvodu 1. Druhý vývod sekundárního vinutí budicího transformátoru 2 je spojen s druhým vývodem Ochranného odporu 11, se záporným výstupem 142 napájecího obvodu 14 a zároveň s emitorem spínacího tranzistoru 12. Jeho kolektor je spojen se začátkem prvního vinutí proudového transformátoru 4, přičemž konec prvního vinutí proudového transformátoru 4 je spojen s prvním vývodem zatěžovací impedance 13. Její druhý vývod je spojen s kladným výstupem 141 napájecího obvodu 14.The principle of the invention will be described with reference to FIG. 1, where a circuit diagram of a drive circuit for a switching transistor is shown, in which the first output 101 of the circuit 1 is connected to a first terminal of the primary winding of the excitation transformer. The second terminal of the secondary winding of the excitation transformer 2 is connected to the second terminal of the protective resistor 11, the negative output 142 of the power circuit 14 and the emitter of the switching transistor 12. Its collector is connected to the beginning of the first winding of the current transformer 4; the winding of the current transformer 4 is connected to the first terminal of the load impedance 13. Its second terminal is connected to the positive output 141 of the power circuit 14.

Báze spínacího tranzistoru 12 je spojena s prvním vývodem budicího odporu 6 a s prvním vývodem ochranného odporu 11.The base of the switching transistor 12 is connected to the first terminal of the drive resistor 6 and to the first terminal of the protective resistor 11.

První vývod sekundárního vinutí budicího transformátoru 2 je spojen' s katodou desaturační diody Sas anodou budicí diody 3. Její katoda je spojena s katodou oddělovací diody 7, s prvním vývodem rozběhového odporu 5 a se začátkem druhého vinutí proudového transformátoru 4. Konec druhého vinutí proudového transformátoru 4 je spojen s druhým vývodem rozběhového odporu 5 a s druhým vývodem budicího odporu 6. Báze spínacího tranzistoru 12 je dále spojena s prvním vývodem desaturačního odporu 10 a se začátkem třetího vinutí proudového transformátoru 4. Konec třetího vinutí proudového transformátoru 4 je spojen s katodou Zenerovy diody 8, jejíž anoda je spojena s anodou oddělovací diody 7. Druhý vývod desaturačního odporu 10 je spojen s anodou desaturační diody 9.The first output of the secondary winding of the excitation transformer 2 is connected to the cathode of the desaturation diode Sas by the anode of the excitation diode 3. Its cathode is connected to the cathode of the separation diode 7, the first start of the starting resistor 5 and the start of the second winding of the current transformer 4. The base of the switching transistor 12 is further coupled to the first terminal of the desaturation resistor 10 and to the start of the third winding of the current transformer 4. The end of the third winding of the current transformer 4 is connected to the cathode of the Zener diode. 8, the anode of which is connected to the anode of the separating diode 7. The second terminal of the desaturation resistor 10 is connected to the anode of the desaturation diode 9.

Spínací obvod 1 vytváří budicí impulsy, které jsou přenášeny budicím transformátorem 2, který zároveň zajišťuje galvanické oddělení spínacího obvodu 1 od spínacího tranzistoru 12. V okamžiku náběžné hrany kladného impulsu na sekundárním vinutí budicího transformátoru 2 teče budicí proud přes otevřenou budicí diodu 3, rozběhový odpor 5, budicí odpor 6, do báze spínacího tranzistoru 12. Tento budicí proud vyvolá nárůst jeho kolektorového proudu. Vlivem vzájemné vazby prvního a druhého vinutí proudového transformátoru 4 se v době trvání kladného budicího impulsu vytváří budicí proud, jehož hodnota je úměrná velikosti okamžité hodnoty protékajícího kolektorového proudu. Poměr těchto dvou proudů je dán poměrem závitů prvního a druhého vinutí proudového transformátoru 4 a volí se podle předpokládané velikosti proudového zesilovacího činitele spínacího tranzistoru 12. V době buzení jsou další dvě paralelní cesty přerušeny přes uzavřenou oddělovací diodu 7 a uzavřenou desaturační diodu 9.The switching circuit 1 generates excitation pulses, which are transmitted by the excitation transformer 2, which at the same time ensures galvanic separation of the switching circuit 1 from the switching transistor 12. At the moment of the positive edge rising on the secondary winding of the excitation transformer 2, the excitation current flows through the open excitation diode 3. 5, an excitation resistor 6, to the base of the switching transistor 12. This excitation current causes an increase in its collector current. Due to the mutual coupling of the first and second windings of the current transformer 4, an excitation current is generated during the duration of the positive excitation pulse, the value of which is proportional to the instantaneous value of the flowing collector current. The ratio of these two currents is given by the thread ratio of the first and second windings of the current transformer 4 and is selected according to the expected magnitude of the current amplifier of the switching transistor 12. At the time of excitation, the other two parallel paths are interrupted via closed separation diode 7 and closed desaturation diode 9.

V době zavírání, kdy je na sekundárním vinutí budicího transformátoru 2 záporné napětí, dochází k desaturaci spínacího tranzistoru 12 přes nyní otevřenou desaturační diodu 9 a desaturační odpor 10. V době trvání saturace spínacího tranzistoru 12 teče ještě kolektorový proud, který udržuje v druhém vinutí proudového transformátoru 4 proud dosavadní velikosti, který se nyní uzavírá přes třetí vinutí proudového transformátoru 4, Zenerovu diodu 8 a oddělovací diodu 7. Druhé a třetí vinutí proudového transformátoru 4 mají stejný počet závitů. Po ukončení saturace a zavření spínacího tranzistoru 12 je naakumulovaná část energie v proudovém transformátoru 4 zatlumena βAt the time of closing, when there is a negative voltage on the secondary winding of the excitation transformer 2, the transistor 12 desaturates through the now open desaturation diode 9 and the desaturation resistor 10. During the saturation time of the transistor 12, the collector current still flows. The current transformer 4 is now closed over the third winding of the current transformer 4, the Zener diode 8 and the separating diode 7. The second and third windings of the current transformer 4 have the same number of turns. After the saturation is complete and the switching transistor 12 is closed, the accumulated part of the energy in the current transformer 4 is attenuated by β

Zenerovou diodou 8 a rozběhovým odporemZener diode 8 and starting resistance

5. Tyto popsané děje se periodicky opakují.5. These processes are repeated periodically.

Obvod podle vynálezu umožňuje jednoduchým způsobem realizovat budicí obvod s buzením úměrným protékajícímu kolektorovému proudu spínacím tranzistorem. Tím je dosaženo krátké doby saturace v širokém rozsahu kolektorových proudů. Přitom je zajištěno spolehlivé zavření spínacího tranzistoru. Proudový odběr ze spínacího obvodu 1 je přímo úměrný velikosti vytvářeného budicího proudu, jehož hodnota prakticky nezávisí na změnách napájecího napětí spínacího obvodu 1.The circuit according to the invention makes it possible in a simple manner to realize an excitation circuit with excitation proportional to the collector current flowing through the switching transistor. This achieves a short saturation time over a wide range of collector currents. A reliable closing of the switching transistor is ensured. The current consumption from the switching circuit 1 is directly proportional to the magnitude of the exciting current generated, whose value practically does not depend on the variation of the supply voltage of the switching circuit 1.

Budicí obvod je vhodný zvláště pro buzení vysokonapěťových spínacích tranzistorů měničů ve zdrojích elektrického napájení s impulsní regulací.The excitation circuit is especially suitable for driving high-voltage switching transistors of converters in power supply units with pulse regulation.

Claims

SUBJECT

A driving transistor driver circuit in which a first switching circuit output is connected to a first excitation transformer primary winding terminal and a second excitation transformer primary winding is connected to a second switching circuit output, wherein the second excitation transformer secondary winding output is connected to a second protective resistance terminal , with a negative supply circuit output and at the same time with a switching transistor emitter whose collector is connected to the start of the first current transformer winding, the end of the first current transformer winding being connected to the first load impedance terminal, the base of the switching transistor is connected to the first terminal of the excitation resistor and to the first terminal of the protective resistor, characterized in that the first terminal of the secondary winding of the excitation invention of the transformer (2) is connected to the cat. the desaturation diode (9) and the anode of the excitation diode (3), the cathode of which is connected both to the cathode of the diode (7) and the first lead of the starting resistor (5); the end of the second winding of the current transformer (4) is connected to the second terminal of the starting resistor (5) and simultaneously to the second terminal of the driving resistor (6), where the base of the switching transistor (12) is further connected to the first terminal of the desaturation resistor (10) the beginning of the third winding of the current transformer (4), the end of the third winding of the current transformer (4) being connected to the cathode of the Zener diode (8) whose anode is connected to the anode of the separating diode (7) with anode of desaturation diode (9).