Ключ постоянного тока

Ключ постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 31.176 (21) 2417208/18-21 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет (51)м. Кл.2

Н 03 К .17/б0

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (53) УДК б 21. 38 2 (088. 8) Опубликовано 0 512.79 Бюллетень Hо 4 5

Дата опубликования описания 081279 (72) Аеторы изобретения

Б.A.Ãëåáîâ, В.Ю,Голиков и A.Ã.Ïîëèêàðïoâ (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может найти примене ние в бесконтактной коммутационной аппаратуре устройств преобразования и регулирования электрической энергии.

Известны ключи постоянного тока, содержащие силовой и управляющий транзисторы и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с коллекторно-эмнттерной цепью силового транзистора и,нагрузкой, а вторичная - последовательно с коллекторноэмиттерной цепью управляющего траизистора и баэо-эмиттерным пе- 1S реходом силового. Однако в подобных ключах процесс отпирания силового транзистора занимает продолжительное время, что повышает динамические потери"и. уменьшает быстродействие клю- 20 ча. Кроме того, в ряде схем, где последовательно со вторичной обмоткой трансформатора введен дополнительный диод и коллекторная цепь управляющего транзистора гальванически не свя . зана с шиной питания, для отпирания силового ключа требуется значительная мощность входного сигнала (1) и (2). указанные недостатки объясняются следующими причинами. Во-первых, для 39

2 всякого трансформатора со значительным коэффициентом трансформации, а таким является. трансформатор тока в схеме силового ключа, характерно наличие существенных потоков рассеяния между первичной и вторичной обмотками. Из-за этого затягивается нарастание тока во вторичной обмотке, что, в свою очередь, ведет к уменьшению скоростй отпирания силового транзистора.

Во-вторых, в схеме, где последовательно со вторичной обмоткой включены диод и коллекторно-эмиттерная цепь управляющего транзистора, причем в отсутствии входного сигнала на коллекторе последнего нет смещения, соответствующего активному режиму транзистора, развитие регенеративного процесса отпирания силового .транзистора затруднено. Это обусловлено тем, что для развития регенерации на вторичной обмотке должно возникнуть напряжение, достаточное для преодоления пороговых напряжений отпирания указанных диода и управляющего транзистора. До возникновения указанного напряжения, т.е. до начала регенерации, управляющий транзистор теряет свои усилительные свойства, и ток входного сигнала, по702523 ступающий в базу силового транзистора, не усиливается управляющим транзистором.

Цель изобретения - сокращение динамических потерь, повышение быстродействия ключа и уменьшение необходимой импульсной мощности входного сиг= нала.

Поставленная цель достигается тем, что в ключе постоянного тока, содержащем силовой и управляющий транзисто- ры и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с коллекторно-эмиттерной цепью, силового"транзистора и нагрузкой, а вторич ная -.последовательно с коллекторно- . эмиттерной цепью управляющего тран )5 зистора и базо-амиттерным переходом силового, коллектор управляющего транзистора связан с эмиттером< силового через конденсатор и гальванически связан, например, через резистор, с шиной питания.

Из-за наличия конденсатора, гальванически связанного с шиной питания, напряжение на коллекторном переходе управляющего транзистора закрытого 25 ключа поддерживается на уровне, характерном для активного режима его работы, что обеспечивает быстрое отпирание силового транзистора, несмотря на наличие индуктивности рас- 30 сеяния между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Схема ключа постоянного тока изображена на чертеже.

В нем эмиттер силового транзисто- 35 ра 1 соединен с общей шиной 2. Коллектор силового транзистора через первичную обмотку 3 трансформатора 4 и нагрузку 5 подключен к шине питания б. Последовательно с базо-эмит- 40 терным переходом силового транзистора 1 включены эмиттерно-коллекторная цепь управляющего транзистора 7,. вторичная обмотка 8 трансформатора 4 и диод 9. Коплектор управляющего транзистора 7 связан с эмиттером силово- 45

ro транзистора 1 через, конденсатор

10 и, кроме того, связан с шиной питания б через параллельно-соединенные резистор 11 и диод 12.

Принцип действия предлагаемого ключа постоянного тока состоит в следующем.

В отсутствии входного сигнала по ложительной полярности на базе управляющего транзистора 7 он находит- 55 ся в"- запертом состоянии, а конденсатор 10 - заряжен . Вследствие этого коллекторный переход транзистора находится под нормальным смещением, обеспечивающем наличие у него усилительных свойств °

Поступление входного сигнала на базу управляющего транзистора 7 вызывает его отпирание и разряд конденсатора 10 через коллекторно-эмиттерную цепь этого транзистора и базо-эмиттерный переход силового транзистора 1. Ток разряда имеет значительную величину (превышает входной ток в число раз, равное коэффициенту усиления тока базы управляющего транзистора), и это обеспечивает быстрое отпирание силового транзистора 1, несмотря на наличие индуктивности рассеяния между первичной

3 и вторичной 8 обмоткой трансформатора 4. Последний осуществляет положительную обратную связь по току,. вследствие чего открытое состояние силового транзистора 1 поддерживается в течение времени, пока открыт под действием входного сигнала управляющий транзистор 7.

По окончании входного сигнала сначала происходит запирание управляющего транзистора 7, а силовой транзистор 1 в течение некоторого времени продолжает. работать в состоянии насыщения. Запирание управляющего транзйстора 7 приводит к тому, что током обмотки 8 быстро заряжается конденсатор,10. Нарастание напряжения на этом конденсаторе продолжается до тех пор, пока не отпирается диод 12, фиксирующий потенциал коллектора транзистора 7 на уровне напряжения источника питания. Если параллельно конденсатору 10 включить стабилитрон, то уровень фиксации потенциала будет определяться напряжением пробоя стабилитрона.

Таким образом, заряд конденсатора

10 в предлагаемом ключе постоянного тока происходит не через резистор 11, что позволяет. выбирать его сопротивление значительным,не опасаясь существенного возрастания времени заряда конденсатора и уменьшения, тем самым, быстродействия ключа. Высокоомность резистора обуславливает незначительные потери мощности в нем..

Назначение резистора 11 -. предотвращение разряда конденсатора токами утечки.

После запирания силового транзистора 1 в трансформаторе -4 происходит процесс восстановления исходного состояния сердечника. Во время этого процесса на обмотках трансформатора

4 изменяется полярность напряжений.

Диод 9 блокирует обратное напряжение на обмотке 8 и предотвращает разряд конденсатора 10. Цейи восстановления трансформатора (на чертеже не показаны) могут быть выполнены любым из известных.способов, например, в виде дополнительных обмотки и диода включенных последовательно друг c äðóãoì между шинами питания.

Формула изобретения

Ключ постоянного тока, содержащий силовой и управляющий транзисторы и

702523

Составитель В.Нефедов

Редактор H.Âåñåëêèíà Техред Э.Чужих Корректор И.Пожо

Заказ 7609/54 Тираж 1060 . Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с коллекторно-эмиттерной цепью силового транзистора и нагрузкой, а вторичная — последовательно с коллекторноэмиттерной цепью управляющего транзистора и базо-эмиттернйм переходом силового, отличающийся тем, что, с целью сокращения динамических потерь, повьыения быстродействия и уменьшения необходимой импульсной мощности сигнала на входе ключа, 6 коллектор управляющего транзистора через конденсатор связан с эмиттером силового и, кроме того, гальваничес » ки связан, например, через резистор, с шиной питания.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Я 410370, кл. 005 F 1/56, 3.12.71

2. Авторское свидетельство СССР

9 318161 кл. Н,03 К 17/60, 19.5.69»