Ключ постоянного тока

Ключ постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГКтКНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>970694 (61) Дополнительное. к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.04.81 (21) 3277278/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 301082 Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30. 10. 82 (5а) М. К.

Н 03 К 17/60

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621 382 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Мелешин, В.В. Мосин и Ю.Ф. Опадчий

Московский ордена Ленина, .ордена Октябрьск и

Революции авиационный институт им.Серго Орджоййтсидве (71) Заявитель (54) КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к переключателям электрической энергии в цепях постоянного тока, и.может быть использовано для коммутации активных, активно-индуктивных и емкостных нагрузок в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен ключ постоянного тока, содержащий силовой и управляющий транзистор и трансформатор тока, причем силовая обмотка последнего последовательно с коллектор-эмиттерным переходом силового транзистора подключена к. выходным клеммам, базовая обмотка через резистор подсоединена к управляющему переходу силового транзистора, а обмотка управле ния последовательно с коллектор-эмиттерным переходом управляющего транзис20 тора и параллельно включенными резистором и конденсатором подключена к клеммам источника вспомогательного напряжения, управляющий переход тран-. зистора управления подключен к входным клеммам управления 1.1).

Недостатком известного устройства является.его сложность, обусловленная работой токового трансформатора

i однотактном режиме.

Наиболее близким к предлагаемому является ключ постоянного тока, содержащий силовой и два управляющих транзистора, трансформатор тока, четыре диода, токоограничивающий двухполюсник и конденсатор, причем коллекторэмиттерный переход силового транзистора последовательно с первой обмоткой токового трансформатора подключен к выходным клеммам, последовательно включенные вторая обмотка токового трансформатора и параллельно соединенные первый диод и конденсатор подсоединены к управляющему переходу силового транзистора, эмиттеры управляющих транзисторов соединены,между собой и подключены к первой клемме источника управления, средней клемме источника вспомогательного биполярного напряжения и первому выводу второго диода, базы управляющих транзисторов соединены со второй клеммой источника управления, коллектор первого управляющего транзистора через третий диод и третью .обмотку токового трансформатора подсоединен к первой клемме для подключения вспомогательного биполярного напряжения, коллектор второго управляющего транзистора через после

970694 ник подключен ко второй клемме источника вспомогательного биполярного напряжения, токовый трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, первый вывод которой подключен к точке соединения четвертой обмотки токового трансформатора с последовательно включенными четвертым диодом и токоограничительным двухполюсником, а второй вывод подсоединен к второму выводу второго диода.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого ключа постоянного тока.

Устройство содеркит силовой 1 и два управляющих 2 и 3 транзистора, трансформатор 4 тока, диоды 5-8, конденсатор 9 и токоограничивающий двухполюсник 10.Коллектор-эмиттерный переход силового транзистора 1 последовательно с обмоткой 11 токового трансформатора 4 подключен к выходным клеммам. Последовательно включенные обмотка 12 токового трансформатора 4 и параллельно соединенные диод 5 и конденсатор 9 подсоединены к управляющему переходу силового транзистора 1. Эмиттеры управляющих транзисторов 2 и 3 соединены между собой и подключены к первой клемме 13 входа управления, средней клемме 14 для подключения вспомога тельного биполярного напряжения и первому выводу диода б. Базы управляющих транзисторов 2 и 3 связаны со второй клеммой 15 входа управления. Коллектор управляющего транзистора 2 через диод 7 и обмотку 16 токового трансформатора 4 подсоединен к первой клемме 17 для подключения вспомогательного биполярного напряжения. Коллектор управляющего транзистора 3 через последовательно включенные обмотку 18 токового трансформатора 4,диод 8 и токоограничива» ющий двухполюсник 10 подсоединены ко второй клемме 19 для подключения вспомогательного биполярного напряжения. Один вывод обмотки 20 токового трансформатора 4 подключен к точке соединения обмотки 18 этого же трансформатора с последовательно включенными диодом 8 и токоограничивающим двухполюсником 10, а другой — к второму выводу диода б °

Ключ постоянного напряжения работает следующим образом.

В некоторый момент времени на управляющий вход ключа подан сигнал, насыщающий управляющий транзистор 2.

При этом к обмотке 16 токового трансформатора 4 будет приложено напряжение, которое приоткрывает силовой транзистор 1. В коллекторной цепи последнего начинает протекать ток, что иэ-за наличия цепи положительной обратной связи через обмотки 11 довательно включенные четвертую обмотку токового трансформатора, чет. вертый диод и токоограничительный двухполюсник подключены ко второй клемме источника вспомогательного биполярного напряжения (23.

Недостатком такого устройства является ограниченный диапазон изменения относительной длительности его выходных импульсов. Ограничения на изменение относительной длительности выходных импульсов, с одной стороны, накладываются конечным временем рассасывания носителей силового транзистора (и для уменьшения последнего необходимо. увеличивать число витков четвертой обмотки токового трансформатора), а с другой стороны, временем обратного перемагничивания сердечника токового трансформатора, для уменьшения которого количество витков четвертой обмотки токового трансформатора необходимо уменьшить. Противоречивость этих требований и приводит к ограничению диапазона изменения относительной длительности выходных импульсов ключа, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем З0 увеличения диапазона изменения относительной длительности выходных импульсов ключа постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в ключе постоянного тока, содер- 35 жащем силовой и два управляющих транзистора, трансформатор тока, четыре диода, токоограничивающий двухполюсник и конденсатор, причем коллектор-эмиттерный переход силово- 4Q го транзистора последовательно с первой обмоткой токового трансформатора подключен к выходным клеммам, последовательно включенные вторая обмотка токового трансформатора и параллельно соединенные первый диод и конденсатор подсоединены к управляющему переходу силового транзистора, эмиттеры управляющих транзисторов связаны между собой и подключены к первой клемме источника управления, средней клемме источника вспомогательного биполярного напряжения и первому выводу второго диода, базы управляющих транзисторов соединены со второй клеммой источника управления, коллектор первого управляющего транзистора через третий диод и третью обмотку токового трансформатора подсоединен к первой клемме источника вспомогательного биполярного напря- 60 жения, коллектор второго управляющего транзистора через последовательно включенные четвертую обмотку токового трансформатора, четвертый диод и токоограничивающий двухполюс- 65

970694 и 12 токового трансформатора 4 вызывает его лавинообразное насыщение.

Далее силовой транзистор 1 будет насыщен вне зависимости от присутствия насыщающего управляющий транзистор 2 входного сигнала. При этом обмотка

16 токового трансформатора 4 может быть рассчитана таким образом, что ее напряжение будет больше напрях<ения, приложенного к клемме 17, и диод 16 будет заперт. что позволяет 10 уменьшить мощность управления ключом.

После смены полярности входного сигнала на клеммах 13 и 15 управляющий транзистор 3 насыщается, а тран- 15 зистор 2 запирается. Это приводит к тому, что последовательно включенные обмотки 18 и 20 токового трансформатора 4 оказываются закороченными через его коллектор-эмиттерный 20 переход и диод б. Напряжение на обмотке 12 при этом скачкообразно уменьшается, и под действием разности напряжения конденсатора 9 и остаточного напрях<ения обмотки 12 íà- 25 чинается процесс форсированного рассасывания силового транзистора 1 ° .

При этом, чем больше суммарное количество витков обмоток 18 и 20 токового трансформатора 4 тем меньше 30 времени рассасывания силового транзистора 1.

После выключения силового тран зистора 1 к обмотке 18 через диод 8 и токоограничивающий двухполюсник 10 35 прикладывается напряжение клеммы 19.

Величина этого напряжения»и число витков обмотки 18 выбираются из условия обеспечения требуемого минимального времени обратного перемагничи- 40 вания сердечника токового трансформатора 4. Токоограничивающий двухполюсник 10 обеспечивает минимизацию потерь на управление в схеме ключа после окончания обратного перемагничивания сердечника токового трансформатора 4.

После смены полярности входного сигнала на клеммах 13 и 15 процессы в ключе постоянного тока повторяются.

Использование предлагаемого ключа постоянного тока позволяет расширить диапазон изменения относительной длительности его выходных импульсов при сохранении высокой энергетической эффективности и надежности работы, что расширяет возможности его щэактического применения в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Формула изобретения

Ключ постоянного тока, содержащий силовой и два управляющих транзистора, трансформатор тока, четыре диода, токоограничивающий двухполюсник и конденсатор, причем коллекторэмиттерный переход силового транзис.тора последовательно,с первой обмоткой токового трансформатора подключен к выходным клеммам, последовательно включенные вторая обмотка токового трансформатора и параллельно соединенные первый диод и конденсатор подсоединены к управляющему переходу силового транзистора, эмиттеры управляющих транзисторов .связаны между собой и подключены к первой клемме источника управления, средней клемме источника вспомогательного биполярного напряжения и первому выводу второго диода, базы управляющих транзисторов соединены с второй клеммой источника управления, коллектор первого управляющего транзистора через третий диод и третью обмотку токового трансформатора подсоединен к первой клемме источника вспомогательного биполярного напряжения, коллектор второго управляющего транзистора через последовательно включенные четвертую обмбтку токового трансформатора, четвертый диод и токоограничивающий двухполюсник подключен к второй клемме источника вспомогательного биполярного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения диапазона изменения относительной длительности выходных импульсов, токовый трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, первый вывод которой подключен к точке соединения четвертой обмотки токового трансформатора с последовательно включенными четвертым диодом и токоограничивающим двухполюсником, а второй вывод подсоединен к второму выводу второго диода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 2014217, кл. H 03 К 17/60, опублик. 1976.

2. Электронная техника в автоматике, вып. 11. M., Советское радио, 1980, с. 36 (прототип).

970694

Составитель Л.Скобелева

Техред С.Мигунова

Корректор A.Ãðèöåíêo

Редактор Н.Безродная

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8426/76 Тираж 959

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

4/улр