RU98651U1 - KEY POWER AMPLIFIER - Google Patents
KEY POWER AMPLIFIER Download PDFInfo
- Publication number
- RU98651U1 RU98651U1 RU2010124276/07U RU2010124276U RU98651U1 RU 98651 U1 RU98651 U1 RU 98651U1 RU 2010124276/07 U RU2010124276/07 U RU 2010124276/07U RU 2010124276 U RU2010124276 U RU 2010124276U RU 98651 U1 RU98651 U1 RU 98651U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- auxiliary
- transistors
- transistor
- collectors
- Prior art date
Links
Abstract
Предложен ключевой усилитель мощности для мостовых полупроводниковых преобразователей на составных транзисторах, составленных из силового и вспомогательного биполярных транзисторов, управляемых от обмоток трансформатора, первичная обмотка которого включена по мостовой схеме между предварительным и выходным каскадами усиления, причем между коллекторами силового и вспомогательного транзисторов включен источник смещения, а между базой вспомогательного транзистора и коллектором силового транзистора включены два последовательно соединенных диода, а упомянутый трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых присоединена между коллекторами силового и вспомогательного транзисторов.A key power amplifier is proposed for bridge semiconductor converters based on composite transistors composed of power and auxiliary bipolar transistors controlled from the transformer windings, the primary winding of which is connected via a bridge circuit between the preliminary and output amplification stages, and a bias source is connected between the collectors of the power and auxiliary transistors, and between the base of the auxiliary transistor and the collector of the power transistor two are connected in series with single diodes, and the said transformer is equipped with two additional windings, each of which is connected between the collectors of the power and auxiliary transistors.
Предложенный усилитель резко упрощает схему с регулируемой глубиной насыщения и уменьшает величину «сквозных» токов при переключении. Представлен вариант использования в однофазном преобразователе. The proposed amplifier dramatically simplifies the circuit with an adjustable saturation depth and reduces the value of "through" currents when switching. A variant of use in a single-phase converter is presented.
Description
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при построении полупроводниковых преобразователей постоянного напряжения в переменное, основным устройством которого является ключевой усилитель мощности, большинство из которых строится по мостовым схемам. Основным элементом мостового преобразователя является последовательная пара силовых ключей-стойка. Самое широкое распространение получили твердотельные составные усилители мощности из полевого и биполярного транзисторов, которые часто называют IGBT ключами.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the construction of semiconductor DC-to-AC converters, the main device of which is a key power amplifier, most of which are built according to bridge circuits. The main element of the bridge converter is a serial pair of power keys-rack. The most widely used are solid-state composite power amplifiers from field-effect and bipolar transistors, which are often called IGBT keys.
Недостаток этих ключевых усилителей состоит в том, что падение напряжения на таком ключе достигает 2-3 Вольт. При напряжении питания около 500 В, это не сильно уменьшает к.п.д., но при питании 27 В или тем более 12 В это оказывается, в большинстве случаев, недопустимо.The disadvantage of these key amplifiers is that the voltage drop on such a key reaches 2-3 volts. With a supply voltage of about 500 V, this does not greatly reduce the efficiency, but with a supply of 27 V or even less than 12 V, this turns out to be, in most cases, unacceptable.
Использование силовых полевых транзисторов требует резкого увеличения площади кристалла, так как они примерно в 5 раз проигрывают биполярным транзисторам по необходимой площади кристалла для одного и того же тока, при заданном падении напряжения на ключе.The use of power field effect transistors requires a sharp increase in the area of the crystal, since they are approximately 5 times smaller than bipolar transistors in the required area of the crystal for the same current, for a given voltage drop across the key.
В этом случае обращаются к биполярным составным транзисторам со специальным источником смещения.In this case, they turn to bipolar composite transistors with a special bias source.
Известен ключевой усилитель мощности [1] с источником смещения на базе выпрямителя, само присутствие которого связано с дополнительными потерями.Known key power amplifier [1] with a bias source based on the rectifier, the very presence of which is associated with additional losses.
Известен ключевой усилитель [2] в котором источник смещения выполнен без использования выпрямителя. Уменьшение потерь достигается в нем за счет усложнения схемы. На один силовой транзистор требуется два вспомогательных транзистора и четыре обмотки.Known key amplifier [2] in which the bias source is made without the use of a rectifier. Loss reduction is achieved in it due to the complexity of the circuit. One power transistor requires two auxiliary transistors and four windings.
Кроме того, в ключевых усилителях мощности, работающих в мостовой схеме, имеется проблема «сквозных» токов в стойке.In addition, in key power amplifiers operating in a bridge circuit, there is a problem of “through” currents in the rack.
Предлагается ключевой усилитель мощности резко упрощающий схему и ограничивающий «сквозные токи» в силовой стойке.A key power amplifier is proposed that dramatically simplifies the circuit and limits the “through currents” in the power rack.
Это достигается тем, что ключевой усилитель мощности для мостовых полупроводниковых преобразователей на составных транзисторах, составленных из силового и вспомогательного биполярных транзисторов, управляемых от обмоток трансформатора, первичная обмотка которого включена по мостовой схеме между предварительным и выходным каскадами усиления, причем между коллекторами силового и вспомогательного транзисторов включен источник смещения, а между базой вспомогательного транзистора и коллектором силового транзистора включены два последовательно соединенных диода обратной связи, а упомянутый трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых присоединена между коллекторами силового и вспомогательного транзисторов.This is achieved by the fact that a key power amplifier for bridge semiconductor converters based on composite transistors composed of power and auxiliary bipolar transistors controlled from the transformer windings, the primary winding of which is connected via a bridge circuit between the preliminary and output amplification stages, between the collectors of the power and auxiliary transistors the bias source is turned on, and between the base of the auxiliary transistor and the collector of the power transistor two last sequences coupled feedback diode, and said transformer has two additional windings, each of which is connected between the collectors of the power and auxiliary transistors.
На фигуре 1 представлена схема предлагаемого ключевого усилителя мощности в варианте использования его в однофазном преобразователе постоянного напряжения в синусоидальное переменное напряжение.The figure 1 presents a diagram of the proposed key power amplifier in the option of using it in a single-phase converter of constant voltage to sinusoidal alternating voltage.
Формы токов и напряжений в схеме представлены на фигуре 2.Forms of currents and voltages in the circuit are presented in figure 2.
В состав схемы входят:The structure of the scheme includes:
1; 2- силовые ключи из биполярного транзистора и шунтирующего диода;one; 2- power switches from a bipolar transistor and a shunt diode;
3; 4 - вспомогательные биполярные транзисторы;;3; 4 - auxiliary bipolar transistors ;;
5; 6 - транзисторы предварительного каскада усилия;5; 6 - transistors preliminary cascade of effort;
7; 8 - диоды обратной связи;7; 8 - feedback diodes;
Tp1 - трансформатор управления;Tp1 - control transformer;
W1 - первичная обмотка, W2 W3 - обмотки;W 1 - primary winding, W 2 W 3 - windings;
Lф - индуктивность фильтра;Lf - filter inductance;
Zн - нагрузка.Zн - load.
Работает ключевой усилитель в составе выходного каскада преобразователя следующим образом.The key amplifier in the output stage of the converter operates as follows.
При включении транзистора 6 на началах (обозначены точками) обмоток трансформатора Tp1 возникают положительные потенциалы, которые обеспечивают протекание базового тока через транзистор 3 и силовой полупроводниковый ключ 1.When you turn on the transistor 6 at the beginning (indicated by dots) of the windings of the transformer Tp1, positive potentials arise, which ensure the base current flows through the transistor 3 and the power semiconductor switch 1.
Биполярный силовой транзистор ключа 1 переходит в область насыщения, на его базе возникает положительный потенциал относительно коллектора, который суммируется с напряжением база-эмиттер транзистора 3, и через регулирующие диоды 7 начинает протекать ток, уменьшающий ток базы транзистора 3, переводя его в область граничную с областью насыщения. В результате, за счет действия смещающего напряжения на дополнительной обмотке W5 и регулирования базового тока транзистора 3, силовой транзистор ключа 1 переходит в регулируемую падениями напряжения на p-п переходах диодов 7 и базового перехода транзистора 3, область насыщения с минимизацией прямого падения напряжения между коллектором и эмиттером.The bipolar power transistor of the key 1 goes into the saturation region, on its base there is a positive potential relative to the collector, which is summed with the voltage of the base-emitter of the transistor 3, and current begins to flow through the control diodes 7, which reduces the base current of the transistor 3, transferring it to the boundary region with saturation area. As a result, due to the action of the bias voltage on the additional winding W 5 and regulation of the base current of the transistor 3, the power transistor of the switch 1 goes into the saturation region, minimizing the direct voltage drop between collector and emitter.
При выключении транзистора 6, за счет реакции индуктивности обмотки W1, полярность на обмотках меняется, но пока силовой ключ 1 находится в области рассасывания избыточных носителей он замыкает обмотку W1 через ключ 5.When you turn off the transistor 6, due to the reaction of the inductance of the winding W 1 , the polarity on the windings changes, but while the power switch 1 is in the region of resorption of excess media, it closes the winding W 1 through the key 5.
В результате напряжение на обмотке W2 оказывается недостаточным для включения силового ключа 2, и только по мере перехода силового ключа 1 через активную область в область отсечки, нарастает базовый ток транзистора 4 и силового транзистора ключа 2, что и переводит его в регулируемую область насыщения. Это резко снижает выбросы «сквозных» токов при переключении, увеличивает надежность и к.п.д.As a result, the voltage across the winding W2 is insufficient to turn on the power switch 2, and only as the power switch 1 passes through the active region to the cut-off region, the base current of the transistor 4 and the power transistor of the switch 2 increases, which transfers it to an adjustable saturation region. This dramatically reduces emissions of "through" currents during switching, increases reliability and efficiency
В дальнейшем процессы повторяются с поочередным переключением силовых ключей 1 и 2.Subsequently, the processes are repeated with the switching of power switches 1 and 2 in turn.
При управлении транзисторами предварительного каскада управления с высокочастотной модуляцией основной частоты, за счет действия фильтра Lф, на нагрузке Zн формируется синусоидальный ток и напряжение, как это показано на фигуре 2. Практически, падение напряжения на силовых ключах не превышает 0,2÷0,3 Вольта, а для каждого силового ключа требуется только по одному вспомогательному транзистору и по одной обмотке.When controlling the transistors of the preliminary control stage with high-frequency modulation of the main frequency, due to the action of the filter Lf, a sinusoidal current and voltage are generated at the load Zн, as shown in figure 2. In practice, the voltage drop across the power switches does not exceed 0.2 ÷ 0.3 Volts, and for each power switch, only one auxiliary transistor and one winding are required.
Источники:Sources:
1. (19) SU(11) 1427530 A1 от 30.09.1988 г. Бюл. №36 Н02М 7/5381. (19) SU (11) 1427530 A1 dated 09/30/1988 Bull. No. 36 Н02М 7/538
2. (19) RU(11) 86366 U1 от 27.08.2009 г. Бюл. №242. (19) RU (11) 86366 U1 dated 08/27/2009 Bull. Number 24
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124276/07U RU98651U1 (en) | 2010-06-17 | 2010-06-17 | KEY POWER AMPLIFIER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124276/07U RU98651U1 (en) | 2010-06-17 | 2010-06-17 | KEY POWER AMPLIFIER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98651U1 true RU98651U1 (en) | 2010-10-20 |
Family
ID=44024429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010124276/07U RU98651U1 (en) | 2010-06-17 | 2010-06-17 | KEY POWER AMPLIFIER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU98651U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776256C1 (en) * | 2022-01-21 | 2022-07-15 | Сергей Иванович Антонов | Repeater of alternating and direct voltage signal |
WO2023140751A1 (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | Сергей Иванович АНТОНОВ | Ac and dc voltage signal repeater |
-
2010
- 2010-06-17 RU RU2010124276/07U patent/RU98651U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776256C1 (en) * | 2022-01-21 | 2022-07-15 | Сергей Иванович Антонов | Repeater of alternating and direct voltage signal |
WO2023140751A1 (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | Сергей Иванович АНТОНОВ | Ac and dc voltage signal repeater |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10638562B2 (en) | Power converter, LED driver and control method | |
JP6089677B2 (en) | Power supply | |
US20160294294A1 (en) | Resonant Converters with an Improved Voltage Regulation Range | |
US9461547B2 (en) | Converter circuitry | |
WO2012176403A1 (en) | Boost-type ac/dc converter | |
WO2012120788A1 (en) | Boost pfc control device | |
US8243476B2 (en) | HEMT/GaN half-bridge circuit | |
US9578692B2 (en) | Power converter with tank circuit and over-voltage protection | |
TWI596875B (en) | Buck converter with iii-nitride switch for substantially increased input-to-output voltage ratio | |
TWI390833B (en) | Multi-output dc-to-dc conversion apparatus with voltage-stabilizing function | |
WO2016103328A1 (en) | Switching device, motor drive device, power conversion device, and switching method | |
JP2020526965A5 (en) | ||
JP2017195691A (en) | Power conversion device | |
US9263959B2 (en) | Forward converter with self-driven BJT synchronous rectifier | |
CN106384934A (en) | Realization method of multipath semiconductor laser driving power supply | |
JPWO2013061800A1 (en) | Inverter device | |
RU98651U1 (en) | KEY POWER AMPLIFIER | |
JP2022553339A (en) | Inverter circuit and method, e.g. for use in power factor correction | |
US9985514B2 (en) | Damper and an electrical energy converting device using the same | |
CN102403896A (en) | Self excited Boost converter based on MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) | |
TWI565205B (en) | Power converter device | |
CN102510216B (en) | MOSFET-based auto-excitation type Cuk converter | |
RU2538301C1 (en) | Half bridge galvanic isolated pulse-power amplifier | |
JP2016123272A (en) | Power-factor improvement circuit and power supply device | |
JP6801343B2 (en) | Power converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170618 |