Электронный ключ

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ, содержащий силовой транзистор, трансформатор с одной входной и двумя выходными обмотками , магнитный усилитель с рабочей, токовой и управляющей обмотками, управляющий транзистор, широтноимпульсный модулятор, генератор, стабилизатор напряжения, два диода, конденсатор шины источника питания и нагрузку, причем эмиттер силового транзистора соединен с одной из шин источника питания и средним выводом первой выходной обмотки трансформатора , крайние вьшоды которой через рабочую обмотку магнитного усилителя связаны с базой силового транзистора, коллектор которого через токовую обмотку магнитного усилителя и нагрузку соединен с другой шиной источника питания, эмиттер управляющего транзистора соединен со средним выводом . второй выходной обмотки трансформатора , крайние вьшоды которой через управляющую обмотку магнитного усилителя связаны с коллектором управляющего транзистора, входная обмотка трансформатора включена между выходами генератора, шины питания которого соединены с соответствующими щинами источника питания и шинами питания стабилизатора напряжения, выход которого и общая шина соединены с шинами питания модулятора, база управляющего транзистора соединена с выходом модулятора , а вход модуляторас входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности , введены блокирующий транзистор (Л стабилитрон, резистор, третий диод, с элемент И, выход которого подключен к базе блокирующего транзистора и через резистор - к одноименным первым , электродам диодов, первому выводу конденсатора и первому входу элемента И, при этом вторые электроды пер00 вого и второго диодов подключены к крайним выводам второй выходной мотки трансформатора, второй электрод третьего диода подключен к коллектою рам управляющего блокирующего транзисторов и через стабилитрон - к эмиттерам управляющего и блокирующего транзисторов, второму выводу конденсатора и к общей щине стабилизатора напряжения и элемента И, второй вход которого соединен с выходом стабилизатора напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ.

РЕСПУБЛИК, SU 1088121

ЗШ Н 03 К 17.60

: ГС(1Н)311t,Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3536587/18-21 (22) 14. 01. 83 (46 ) 23. 04. 84. Бюл. N 15 (72) В.Н.Бродовский, Е.С.Иванов, В. Я. Туровский и R.À. Титова (53) 621.374.36(088.8) (56) 1. Балагуров В.А., Гридин В.M., Лозенко В.К. Бесконтактные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. М., "Энергия", 1975, с. 29, рис. 14

2. Авторское свидетельство СССР

У 873414, кл. Н 03 К 17/60, 1979 (прототип). (54)(57) ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ, содержащий силовой транзистор, трансформатор с одной входной и двумя выходными обмотками, магнитный усилитель с рабочей, токовой и управляющей обмотками, управляющий транзистор, широтноимпульсный модулятор, генератор, стабилизатор напряжения, два диода, конденсатор шины источника питания и нагрузку, причем эмиттер силового транзистора соединен е одной из шин источника питания и средним выводом первой выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через рабочую обмотку магнитного усилителя связаны с базой силового транзистора, коллектор которого через токовую обмотку магнитного усилителя и нагрузку соединен с другой шиной источника питания, эмиттер управляющего транзистора соединен со средним выводом второй выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через управляющую обмотку магнитного усилителя связаны с коллектором управляющего транзистора, входная обмотка трансформатора включена между выходами генератора, шины питания которого соединены с соответствующими шинами источника питания и шинами питания стабилизатора напряжения, выход которого и общая шина соединены с шинами питания модулятора, база управляющего транзистора соединена с выходом модулятора, а вход модулятора — с входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены блокирующий транзистор, стабилитрон, резистор, третий диод, элемент И, выход которого подключен к базе блокирующего транзистора и че- . рез резистор — к одноименным первым электродам диодов, первому выводу конденсатора и первому входу элемента И, при этом вторые электроды перрого и второго диодов подключены к крайним выводам второй выходной об" мотки трансформатора, второй электрод третьего диода подключен к коллекторам управляющего блокирующего транзисторов и через стабилитрон — к эмит- терам управляющего и блокирующего транзисторов, второму выводу конденсатора и к общей шине стабилизатора напряжения и элемента И, второй вход которого соединен с выходом стабилизатора напряжения. обмотками, магнитный усилитель с рабочей токовой и управляющей обмотками, управляющий транзистор, широтноимпульсный модулятор, генератор, стабилизатор напряжения, два диода, конденсатор, шины источника питания и нагрузку, причем эмиттер силового транзистора соединен с одной из шин источника питания и средним выводом первой выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через рабочую обмотку магнитного усилителя связанш с базой силового транзистора, коллектор которого через токовую обмотку магнитного усилителя и нагрузку соединен с другой шиной источника питания, эмиттер управляющего транзистора соединен со средним выводом второй выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через управляющую обмотку магнитного усилителя связаны с коллектором управляющего транзистора, входная обмотка трансформатора включена между выходами генератора, шины питания которого соединены с соответствующими шинами источника питания и шинами питания стабилизатора напряжения, выход и общая шина которого соединена с шинами питания модулятора, база управляющего транзистора соединена с выходом модулятора, а вход модулятора — с входной шиной, введены блокирующий транзистор, стабилитрон, резистор. третий диод, элемент И, выход которого подключен к базе блоикирующего транзистора и через резистор — к одноименным первым электродам диодов, первому выводу конденсатора и первому входу элемента И, при этом вторые электроды первого и второго диодов подключены к крайним выводам второй выходной обмотки трансформатора, второй электрод третьего диода подключен к коллекторам управляющего и блокирующего транзисторов и через стабилитрон - к эмиттерам управляющего и блокирующего транзисторов, второму выводу конденсатора и к общей шине стабилизатора напряжения и элемента И, второй вход которого соединен с выходом стабилизатора напряжения.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого электронного ключа.

Электронный ключ содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2 с первой выходной обмоткой 3 со средним

1 1088121 2

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики.

Известен электронный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор, диоды, генератор (1).

Недостатком данного ключа является низкий КПД из-за значительных потерь энергии в цепи управления силовым транзистором. 1О

Известен также электронный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор с одной входной и двумя выходными обмотками, магнитный усилитель с рабочей, токовой и управляю-13 щей обмотками, управляющий транзистор, широтно-импульсный модулятор, генератор, стабилизатор напряжения, два диода, конденсатор, шины источни" ка питания и нагрузку, причем эмит- 20 тер силового транзистора соединен с одйой из шин источника питания и

I средним выводом первой выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через рабочую обмотку магнит-25 ного усилителя связаны с базой силового транзистора, коллектор которого через токовую обмотку магнитного усилителя и нагрузку соединен с другой шиной источника питания, эмиттер уп- 30 равляющего транзистора соединен со средним выводом второй выходной обмотки трансформатора, крайние выводы которой через управляющую обмотку магнитного усилителя связаны с кол35 лектором управляющего транзистора, входная обмотка трансформатора включена между выходами генератора, шины питания которого соединены с соответствующими шинами источника питания, 40 и шинами питания стабилизатора напряжения, выход и общая шина которого соединены с шинами питания модулятора, база управляющего транзистора соединена с выходом модулятора, а вход модулятора - с входной ши45 ной 52).

Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная большим тепловьщелением в силовом транзисторе во время нарастания выходных напряжений генератора и стабилизатора напряжений °

Целью изобретения является повышение надежности.

Укаэанная цель достигается тем, что в электронный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор с одной входной и двумя выходными

3 1088 выводом 4 и крайними выводами 5, второй выходной обмоткой б со средним выводом 7 и крайними выводами 8 и входной обмоткой 9, магнитный усилитель 10 с рабочей обмоткой 11, токовой обмоткой 12 и управляющей обмоткой 13, нагрузку 14, источник 15 питания, управляющий транзистор 16, широтно-импульсный модулятор 17 с входом 18 управления, выходом 19 и шина-10 ми 20 питания, генератор 21 с шинами 22 питания и выходом 23, блокирующий транзистор 24, стабилитрон 25, резистор 26, конденсатор 27, три диода 28 — 30, стабилизатор 31 постоянна4 го напряжения с шинами 32 питания и выходом 33, элемент И 34 с двумя управляющими входами 35 и 36 и выходом 37.

Эмиттер силового транзистора 1 под- щ ключен к среднему. выводу 4 выходной обмотки 3 трансформатора 2, крайние выводы 5 которой через рабочую обмотку 11 магнитного усилителя 10 подключены к его базе. Коллектор силового 2S транзистора 1 через обмотку 12 (обмотку токовой обраной связи) магнитного усилителя 10 и нагрузку 14 подключен к одной иэ шин источника 15 питания. Эмиттер управляющего транзистора 16 подключен к среднему выво" ду 7 выходной обмотки 6 трансформато" ра 2, крайние выводы 8 которой через управляющую обмотку 13 магнитного усилителя 10 подключены к его коллек-З тору. База управляющего транзисто- . ра 16 подключена к выходу широтно" импульсного модулятора 17, шина 20 питания которого подключена к выходу 33 стабилизатора 31 постоянного 40 напряжения. Выход 23 генератора 21 подключен к входной обмотке 9 трансформатора 2. Коллектор блокирующего транзистора 24 подключен к катоду стабилитрона 25, аноду диода 28 и 45 коллектору управляющего транзисто" ра 16. База блокирующего транзисто1 ра 24 подключена к выходу 37 элемента И 34 и одному выводу резистора 26.

Другой его вывод подключен к катодам gg диоцов 28 — 30, первому входу 35 элемента И 34 и одному выводу конденсатора 27. Другой его вывод подключен к объединенным эмиттерам блокирующего транзистора 24 и управляющего транзистора 16 и аноду стабили" трона 25. Аноды диодов 29 и 30 под- ключены к крайним выводам 8 выход121 4 ной обмотки 6 трансформатора 2. Второй вход 36 элемента И 34 подключен . к выходу 33 стабилизатора 31 постояннога напряжения, шины 32 питания которого подключены к источнику 15 питания. Шины 22 питания генератора 21 также подключены к источнику 15 питания. Общие шины стабилизатора 31 постоянного напряжения, элемента И 34 и широтно-импульсного модулятора 17 объединены и подключены к среднему выводу 7 управляющей обмотки б трансформатора 2.

Устройство работает следующим об- . разом.

Напряжение между точками А и Б пропорционально напряжению между точками А и Б, так как базовый ко гтур силового транзистора 1 и коллекторноэмиттерный контур управляющего .транзистора 16 выполнен по принципу "подобия". Поэтому в том случае, когда управляющий транзистор 16 насыщен и напряжение между точками А и Б равно нулю, то и напряжение между точI ками А и Б также равно нулю. Силовой транзистор 1 закрыт.

При включении источника 15 питания напряжение одновременно подается че рез нагрузку 14, токовую обмотку 12, выполняющей функции обмотки обратной связи магнитного усилителя 10, на коллекторно-эмиттерный переход сило" ваго транзистора 1, на шины 22 питания генератора 21, вырабатывающего прямоугольное напряжение, и на шины 32 питания стабилизатора 31 постоянного напряжения. Время выхода генератора 21 и стабилизатора 31 постоянного напряжения на номинальный режим работы определяется переходными процессами, происходящими в этих блоках. До тех пор, пока напряжение на входной обмотке 9 трансформатора 2, определяемое напряжением выхода 23 генератора 21, и напряжением на выходе 33 стабилизатора 31 постоянного напряжения не достигнут своих номинальных значений, силовой транзистор 1 закрыт, так как закорочены точки А и Б. В первый момент после включения напряжения источника 15. питания, когда на выходах 23 и 33 еще нет напряжений, точки А и Б закорочены через диод 28 и конденсатор 27. По мере нарастания напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 2, напряжение на конденсаторе 27 нарастает

1088121 до величины, равной выпрямленному диодами 29 и 30 номинальному значению напряжения на этой обмотке. В то время; как только напряжение на конденсаторе 27 превысит пороговое напряжение база — эмиттерного перехода блокирующего транзистора 24, в его базу через резистор 26 потечет ток, обеспечивая его насыщенное состояние и, тем самым, закороченное состояние. точек А и Б до окончания переходных процессов.

Сигнал, разрешающий нормальную работу транзисторного ключа, выраба- . тывается следующим образом. На входы 35 и 36 элемента И 34 подаются напряжения выхода 33 стабилизатора 31 постоянного напряжения и выпрямленное диодами 29 и 30 напряжение обмотки 6 трансформатора 2. Сигнал с выхо-20 да 37 элемента И 34 обеспечивает закрывание блркирующего транзистора 24 только в том случае, если оба напряжения на его входах достигнут номинальных величин. При наличии такого сигнала, управление управляющим транзистором 16 что соответствует управлению силовым транзистором 1, происходит по сигналам, поступающим на его базу с выхода 19 широтно-импульсного 30 модулятора !7 в соответствии с сигналом Ue поступающим на вход 18, таким образом достигается регулирование среднего значения тока Звы„нагрузки 14.

При несоответствии какого-либо напряжения на управляющих входах 35 и 36 элемента И 34 номинальному, например при выключении источника 15 питания, сигнал с его выхода 37 не обеспечивает закрывание блокирующего ,транзистора 24. В этом случае, ток разряда конденсатора 27 через резистор 26 поступает на базу блокирующего транзистора 24, обеспечивая его насыщенное состояние, т.е. закороченное состояние точек А и Б.

Стабилитрон .25 защищает коллекторно-эмиттерные переходы управляющего транзистора l6 и блокирующего транзистора 24 в случае перенапряжений в точках А и Б, например при паразитных выбросах напряжения в моменты переключения силового транзистора 1. Диод 28 предотвращает протекание тока разряда конденсатора 27 через открытые коллекторно-эмиттерные переходы управляющего транзистора 16 и блокирующего транзистора 24 и стабнлитрона 25.

Использование изобретения позволит повысить надежность электронного ключа за счет обеспечения запертого состояния силового транзистора во время переходных процессов при коммутации питающего напряжения.

Электронный ключ испытан в составе силового мостового преобразователя мощностью 2 кВт. Испытания подтверж« дают эффективность при работе преобразователя без пополнительных коммутирующих устройств, при этом надежность мостового преобразователя повышается на 10-15Х.

1088121

Составитель И.Форафонтов

РедактоР Н.РогУлич ТехРед С.Мигунова Корректор Ю.Макаренко

Заказ 2688/52 Тирак 862 Подлисное

8HHHIIH Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4