Ключ постоянного тока

Ключ постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразования и регулирования электрической энергии. Цель изобретения-повышение 7/о-Т КПД, быстродействия и надежности ключа постоянного тока - достигается путем уменьшения динамических потерь, сокращения времени рассасывания и выключения силового транзистора, снижения вероятности вторичного пробоя силового транзистора. При высоком уровне сигнала на шине 13 транзистор 2 включен, а транзистор 1 выключен. Когда на шине 13 действует запирающий транзистор 2 сигнал, на шине 21 действует отпирающий транзистор 18 сигнал. Ток, поступающий через транзистор 18 в базу транзистора 1, возрастает. После открывания транзистора 1 потенциал его коллектора падает, что приводит к уменьшению потенциала базы транзистора 18 и к его закрыванию, 1 ил. (Л С о ю ь о со р

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4445178/21 (22) 20.06.88 (46) 30,01,91. Бюл. ¹ 4 (71) Московский энергетический институт (72) А.Г. Поликарпов, Е.Ф. Сергиенко и

А.Н. cD роло в (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 410370, кл. 6 05 F 1/56, 1971

Авторское свидетельство СССР

N 702523, кл. Н 03 К 17/60, 1979. (54) КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах преЬбраэования и регулирования электрической энергии. Цель изобретения-повышение

„„ЯЯ„„1624680 Al

КПД, быстродействия и надежности ключа постоянного тока — достигается путем уменьшения динамических потерь, сокращения времени рассасывания и выключения силового транзистора, снижения вероятности вторичного пробоя силового транзистора. При высоком уровне сигнала на шине 13 транзистор 2 включен, а транзистор 1 выключен. Когда на шине "; 3 действует запирающий транзистор 2 сигнал, на шине 21 действует отпирающий транзистор

18 сигнал. Ток, поступающий через транзистор 18 в базу транзистора 1, возрастает, После открывания транзистора 1 потенциал его коллектора падает, что приводит к уменьшению потенциала базы транзистора

18 и к его закрыванию, 1 ил.

1624680

50

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в бесконтактной коммутационной аппаратуре, устройствах преобразования и регулирования электрической энергии, Цель изобретения — повышение КПД, быстродействия и надежности ключа постоянного тока за счет уменьшения динамических потерь, сокращения времени рассасывания и выключения силового транзистора, снижения вероятности появления вторичного пробоя силового транзистора.

На чертеже представлена схема ключа постоянного тока.

Ключ постоянного тока содержит силовой 1 и управляющий 2 транзисторы, трансформатор 3 тока, блокирующий диод 4,первый 5 и второй 6 резисторы, конденсатор

7, первичная обмотка 8 трансформатора 3 тока включена последовательно с коллекторно-эмиттерной цепью силового транзистора 1, нагрузкой 9, общей шиной 10 и шиной 11 питания, которая соединена с первым выводом второго резистора 6, первый вывод вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока через блокирующий диод 4 подключен к эмиттеру силового транзистора 1, общей шине 10 и одному выводу первого резистора 5, другой вывод которого соединен с базой силового транзистора 1 и через конденсатор 7 — с коллектором управляющего транзистора 2, база и эмиттер которого соответственно подключены к входной 13 и общей 10 шинам, Второй вывод вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока соединен с коллектором управляющего транзистора 2 через первый диод 14 и с эмиттером силового транзистора 1 через второй диод. 15, первый вывод вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока через третий диод 16 подключен к одному выводу источника 17 напряжения, другой вывод которого соединен с общей шиной 10.

Второй вывод второго резистора 6 подключен к коллектору управляющего транзистора 2 через коллекторно-эмиттерный переход вспомогательного транзистора 18, база которого через четвертый диод 19 соединена с коллектором силового транзистора 1 и через третий резистор 20 — с инверсной входной шиной 21.

Ключ постоянного тока работает следующим образом.

При высоком уровне входного сигнала на входной шине 13 управляющий транзистор 2 включен и насыщен. При этом в коллекторой цепи транзистора 2 течет ток, зависящий от величины резистора 6. Сило.вой транзистор 1 выключен, а его тепловой, 5

40 ток замыкается через резистор 5, включенный параллельной базоэмиттерному переходу. При поступлении запирающего импульса в базу управляющего транзистора

2 он выключается и через резистор 6 в базу силового транзистора 1 задается отпирающий ток, что приводит к его включению и насыщению, Проводящее состояние силового транзистора 1 поддерживается за счет токовой обратной связи через трансформатор 3 тока, На этом интервале времени ток вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока протекает через конденсатор 7, баэоэмиттерный переход силового транзистора 1 и блокирующий диод 4, Под действием этого тока конденсатор 7 заряжается. Амплитуда напряжения на конденсаторе 7 зависит от тока нагрузки и длительности включенного состояния силового транзистора 1. При подаче импульса тока включения в базу управляющего транзистора 2 он включается и через насыщенный транзистор 2 заряженный конденсатор 7 с запирающей полярностью напряжения оказывается подключенным с базоэмиттерному переходу силового транзистора 1. В результате такого подключения конденсатора 7 происходит как бы обрыв эмиттерной цепи силового транзистора 1, а его коллекторный ток переключается на источник напряжения, функции которого выполняет конденсатор 7. Однако в отличие от известных ключей с обрывом эмиттерной цепи здесь этот источник напряжения имеет противоположный знак, а величина его напряжения зависит от режима работы силового транзистора 1. Этот источник напряжения с одной стороны принимает ток коллекторной цепи, а с другой поддерживает эмиттер силового транзистора под обратным напряжением.

Такое подключение конденсатора 7 приводит практически к мгновенному запиранию силового транзистора.

Поскольку с ростом -,îêà нагрузки растет амплитуда напряжения на конденсаторе

7, то и эффективность запирания транзистора 1 также увеличивается с ростом тока нагрузки, В течение всего процесса спада тока в коллекторной цепи ток вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока замыкается через управляющии транзистор 2 и блокирующий диод 4.

После выключения силового транзистора и спада коллекторного тока начинается процесс выведения энергии, накопленной в сердечнике магнитопровода трансформатора 3 тока. Энергия выводится через включающиеся второй 15 и третий 16 диоды в источник 17 напряжения, в качестве которого может быть использован основной источ1624680

Составитель Д. Иванов

Редактор Т. Лазаренко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А. Долинич

Заказ 202 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ник (на чертеже пунктиром показано подключение к основному источнику).

В момент времени, когда на входной шине 13 действует запирающий транзистор

2 импульс, на инверсной входной шине 21 действует отпирающий транзистор 18 сигнал. При этом ток, поступающий через транзистор 18 в базу транзистора 1 л заряжающий его паразитную емкость на интервале времени включения, резко возрастает, что позволяет сократить задержку включения. Как только транзистор 1 оказывается включенным, потенциал его коллекторэ падает, что приводит к уменьшению потенциала базы транзистора 18 через четвертый диод .0 и к его закрытию. Таким образом, обеспечивается значительный импульс тока в базу транзистора 1 на интервале времени задержки включения, в то же время обеспечивается отсутствие потребления энергии в цепь управления на остальной части периода. Резистор 6, как и диод

16, может быть подключен не только к основному источнику напряжения, но и к допол н ител ь ному.

КПД, быстродействие и надежность предлагаемого ключа постоянного тока выше, чем у известных, за счет уменьшения динамических потерь, сокращения рассасывания и выключения силового транзистора, снижения вероятности появления вторичного пробоя силового транзистора. ч>ормула изобретения

1. Ключ постоячного тока, содержащий силовой и управляющий транзисторы, трансформатор тока, блокирующий диод, первый и второй резисторы, конденсатор, первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно с коллекторноэмиттерной цепью силового -.ранзистора, нагрузкой, шиной питания и общей шиной, первый вывод вторичной обмотки тоансформатора тока через блокируюший диод

5 подключен с эмиттеру силовсго транзистора, общей шине и одному выводу перво;о резистора, другсй вывод которого соединеH с базой силового транзистора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока.

10 подключен к коллектору управляющего транзистора, первому выводу конденсатора и через второй резистор к шине питания, база управляющего транзистора соединена с входной шиной, отл и ч а ю щи и с я тем, 15 что, с целью повышения КПД, быстродейс"вия и надежности, эмиттер управляющего транзистора подключен к эмиттеру силового транзистора, база которого соединена с вторым выводом конденсатора.

20 2. Ключ постоянного тока по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что второй вывод вторлчной обмотки трансформатора тока соединен с .-,оллектором управляющего транзистора через первый диод и с змиттз25 ром силово -о транзистора через втсрой диод, первый вывод. вторичной обмотки трансформатора тока через третий диод подключен к одному выводу источника напряжения, другой вывод которого соединен

30 с общей шиной.

3. Ключ постоянного тока по и. 1, о т л ич а ю шийся тем. что второй резистор подключен к коллектору управляющего транзистора через коллекторно-эмиттер35 ный переход вспомогательного транзистора, база которого через четвертый диод соединена с коллектором сило -oro транзистора и через третий резистор — с инверсной входной шиной.