Магнитно-транзисторный ключ

 

1. МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ, содержащий N силовых транзисторов , коллекторы которых через первичные обмотки трансформаторов соединены с первым выводом общей нагрузки, второй .вывод которой подключен к первой шине источника питания, вторая шина которого соединена с эмиттерами силовых транзисторов, базы которых подключены к выходу управляемого источника сигнала, вход которого соединен с первым выходом блока управления , ключевые элементы, первые силовые выводы которых соединены с второй шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности ключа, в него введены дополнительный сердечник с расположенными на нем обмотками положительной и отрицательной обратной связи и короткозамкнутый контур, причем общий вывод обмоток положительной и отрицательной обратной связи соединен с базами силовых транзисторов , другие вьшоды указанных обмоток соединены с вторыми силовыми выводами соответствующих ключевых элементов, управляющие входы которых сл соединены с соответствующими выходами блока управления, а короткозамкнутыйй контур магнитно связан со всеми сердачниками . 2. Магнитно-транзисторный ключ, отличающийся тем, что короткозамкнутый контур выполнен в ел виде полого цилиндра с верхним.и нижним отверстиями, соединенными между -si собой стержнем, причем полый цилиндр, 01 основание и стержень выполнены из 09 материала с высокой проводимостью, а стержень проходит через окно каждого из сердечников;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (I9) () )) 4(51) Н 03 К 17/60 и, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4f «» 1*

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3612209/24-21 (22) 29;06.83 (46) 15.04.85. Бюл. Ф 14 (72) Б.А. Глебов и Н.Б. Рожнин (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.382(088.8) (56) 1. Лукьяненко В.А. и др. Вопросы разработки транзисторных непосредственных преобразователей частоты для систем электроприводов переменного тока. Тезисы докладов конференции

"Проблемы преобразовательной техники", т. 4, Киев, 1979, с. 79-82.

2. Авторское свидетельство СССР

В 762185, кл. Н 03 К 17/60, 1978 (прототип), (54) (57) 1. МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ

КЛЮЧ, содержащий 0 силовых транзисторов, коллекторы которых через. первичные обмотки трансформаторов соединены с первым выводом общей нагрузки, второй .вывод которой подключен к первой шине источника питания, вторая шина которого соединена с эмиттерами силовых транзисторов, базы которых подключены к выходу управляемого источника сигнала, вход которого соединен с первыи выходом блока управления, ключевые элементы, первые силовые выводы которых соединены с второй шиной источника питания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности ключа, в него введены дополнительный сердечник с расположенными на нем обмотками положительной и отрицательной обратной связи и короткозамкнутый контур, причем общий вывод обмоток положительной и отрицательной обратной связи соединен с базами силовых транзисторов, другие выводы указанных обмоток соединены с вторыми силовыми выводами соответствующих ключевых элементов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, а короткозамкнутыйй контур магнитно связан со всеми сердечниками..

2. Магнитно-транзисторный ключ, отличающийся тем, что короткозамкнутьй контур выполнен в виде полого цилиндра с верхним и нижним отверстиями, соединенными между собой стержнем, причем полый цилиндр, основание и стержень выполнены из материала с высокой проводимостью, а стержень проходит через окно каждого из сердечников.

1150753

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к магнитно-транзисторным ключевым устройствам, и может быть использовано в системах управления и регулирования. 5

Известен транзисторный ключ, состоящий из N транэисторон, выходные цепи которых соединены параллельно, а входные цепи через токоограничивающие резисторы подключены к дополнительным источникам сигналов отпирания и запирания 513.

Недостатками известного устройства являются значительные потери энергии в токоограничивающих резисторах, и неравномерность распределения токов в выходные центры силовых транзисторов из-за разброса их параметрон, что снижает надежность устройства.

Наиболее близким к изобретению является магнитно-транзисторный ключ, содержащий N силовых транзисторов, коллекторы которых через первичные обмотки Ы трансформаторов соединены с первым выводом общей нагрузки, второй вывод которой подключен к перной шине источника питания, вторая шина которого соединена с эмиттерами силовых транзисторов, базы которых подключены к выходу управляемого 30 источника сигнала, вход которого соединен с первым выходом блока управления, ключевые элементы, первые силовые выводы которых соединены со второй шиной источника питания причем связь между баз силовых транзисторов с выходом управляемого источника сигнала осуществлена через соединенные последовательно обмотки положительной обратной связи, намотанные щ на N трансформаторах $2 ).

Недостаток . известного устройства — низкая надежность, связанная с нарушением равномерности токораспределения между силовыми транзисторами 45 при насыщении сердечников трансформаторов тока.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий N силовых транзисторов, коллекторы которых через первичные обмотки трансформаторов соединены с первым выводом общей нагрузки,M второй вывод которой подключен к первой шине источника питания, вторая шина которого соединена с эмиттерами силоных транзисторов, базы которых подключены к выходу управляемого источника сигнала, вход которого соединен с первым выходом блока упранления, ключевые эмиттеры, первые силовые выводы которых соединены с второй шиной питания, введены дополнительный сердечник с расположенными на нем обмотками положительной и отрицательной обратной связи и короткозамкнутый контур, причем общий вывод обмотки положительной и отрицательной обратной связи соединен с базами силовых транзисторов, другие выводы указанных обмоток соединены с вторыми силовыми выводами соответствующих ключевых элементов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, а короткозамкнутый контур магнитно связан со всеми сердечниками.

Кроме того, короткозамкнутый контур выполнен в виде полого цилиндра с верхним и нижним основаниями, соединенными между собой стержнем, причем полый цилиндр,.основание и стержень выполнены из материала с высокой проводимостью, а стержень проходит через окно каждого из сердечников.

На фиг.l представлена принципиальная эпиотрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 — конструкция короткозамкнутого контура, магHHTHo связанного со всеми сердечниками, в виде полого цилиндра.

Устройство содержит первую и вторую шины 1 и 2 источника питания, нагрузку 3, блок 4 упранления, управляемый источник сигнала, выполненный в виде управляемого ключа 5 и источника 6 отпирающего смещения, первый и второй ключевые элементы ? и 8, первый силовой транзистор 9, второй силовой транзистор 10, N-й силовой транзистор 11, сердечник 12 первого трансформатора, сердечник 13 второго трансформатора, сердечник 14 И-го трансформатора, дополнительный сердечник 15, первичную обмотку 16 первого трансформатора, первичную обмотку 17 второго трансформатора, первичную обмотку 18 N-го трансформатора, короткозамкнутый контур 19, магнитно связанный с сердечниками 12, 13, 14 и 15, обмотку 20 положительной обратной связи, обмотку 21 отрицательной обратной связи.

11507

К первой и второй шинам 1 и 2 источника питания подключены выходные зажимы этого источника.

Коллекторы силовых транзисторов

9, 10 и 11 через первичные обмотки

16, 17 и 18 трансформаторов, выполненных на сердечниках 12s 13 и 14, подключены к первому выводу общей нагрузки 3. Второй вывод этой нагрузки соединен первой шиной 1 источника 1О питания. Эмиттеры силовых транзисторов 9, 10 и 11 подключены к второй шине 2 источника питания, а базы их соединены с выходом управляемого источника сигнала, выполненного в виде управляемого ключа 5 и источника 6 ,отпирающего смещения. Вход управляемого ключа 5 соединен с первым выходом блока управления 4.

К второй шине 2 источника питания подключены первые силовые электроды ключевых элементов 7 и 8, а их управляющие электроды соединены с соответствующими выходами блока управления 4. 25

Дополнительный сердечник 15 и сердечники 12, 13 и 14 трансформаторов магнитно связаны с короткозамкнутым контуром 19. На дополнительном сердечнике 15 расположены обмотки 20 и

21 положительной и отрицательной обратной связи, общий вывод которых соединен с базами силовых транзисторов 9, 10 и ll а другие выводы этих обмоток - с вторыми силовыми электродами ключевых элементов 7 и 8.

Короткозамкнутый контур 19, связанный магнитно с сердечниками 12, 13 и 14 трансформаторов, на которых расположены первичные обмотки 16, 40

17 и l8, а также связанный магнитно с дополнительным сердечником 15, на котором расположены обмотки 20 и 21 положительной и отрицательной обратной связи, содержит верхнее и

45 нижнее основания 22 и 23, цилиндр

24 и стержень 25, выполненные из токопроводящего материала.

Сердечники 12, 13, 14 и 15 с размещенными на них обмотками расположены внутри цилиндра 24 между верхним и нижним основаниями 22 и 23, которые соединены между собой стержнем 25. Соединение может быть выпол- нено резьбовым. Выводы обмоток выведены через щель в боковой поверхности цилиндра или через отверстия.

Основания 22 и 23, цилиндр 24 и

53 4 стержень ?5, образующие короткозамк-нутый контур 19, являются по существу одновитковой обмоткой для всех сердечников 12, 13, 14 и 15.

Принцип действия устройства состоит в следующем.

При поступлении команды с блока управления 4 одновременно отпирается первый ключевой элемент 7 и запирается второй ключевой элемент 8.

При этом небольшой отпирающий ток от управляемого источника сигнала IIo ступает в объединенные базы силовых транзисторов 9, 10 и 11, что приводит к приотпиранию транзисторов. Небольшие коллекторные токи транзисторов

9, 10 и 11, протекая по первичным обмоткам 16, 1? и 18, намотанным соот" ветственно на сердечниках !2, 13 и 14, наводят на них ЭДС, которые, трансформируясь в короткозамкнутый контур 19, вызывают протекание по ней тока (контур 19 является вторичной обмоткой одновременно для обмоток 16, 17 и 18). В свою очередь контур 19 является первичной обмоткой по отношению к обмоткам 20 и 21, намотанным на дополнительном сердечнике 15. Поэтому ЭДС в свою очередь наводятся и на обмотках 20 и 21.

Первый ключевой элемент 7 сейчас открыт, поэтому по цепи обмотка 20базозмиттерные переходы транзисторов

9, 10 и 11 — ключевой элемент 7, начинает протекать ток, который, складываясь с током источника 6 отпирающего смещения, увеличивает базовые токи силовых транзисторов, а следовательно, и коллекторные токи, что приводит к дальнейшему увеличению тока в обмотке 19 и т.д.

Лавинообразный процесс нарастания тока заканчивается, когда ток в нагрузке 3 достигает значения, определяемого напряжением питания, величиной нагрузки, напряжением насыщения транзисторов 9,10 и 11 и падением напряжения на обмотках 16, f7 и 18

Во время включенного состояния ключа ток положительной обратной связи, протекающий по обмотке 20, пропорционален току в короткозамкнутом контуре 19, который в свою очередь определяется величиной токов, нротвкающих по обмоткам 16, 17 и 18, и соотношением чисел витков обмоток 16, 17 и

18 и контура 19. Так как обмотка контура 19 является вторичной одно5 11507 временно по отношению ко всем обмоткам 16, 17 и 18, то при равенстве количества витков в обмотках 16, 17 и 18 по ним будет протекать одинаковый ток, т.е, коллекторные токи силовых транзисторов 9, 10 и 11 принудительно выравниваются, устраняя возможность перегрузок отдельных приборов. При поступлении команды с устройства управления 4 ключевой эле- 1О мент 7 запирается, ключевой элемент

8 и управляемый ключ 5 отпираются.

При этом ток источника отпирающего смещения шунтируется управляемым ключом 5, а ток из обмотки 20 пере- 15 ключается в обмотку 21. Ток обмотки

21 также пропорционален токам в обмотках 16, 17 и 18, но для силовых транзисторов 9, 10 и 11 он является запирающим током. После рассасывания 20 избыточного заряда транзисторы 9, 10 и 11 запираются, при этом ток по нагрузке 3 перестает протекать (ключ запирается). Заметим, что на этапе рассасывания избыточного заряда . 25 коллекторные токи транзисторов 9, 10 и 11 также принудительно выравниваются, Один из ключевых управляющих элементов 7 и 8 может быть сделан не- ЗО управляемым (диод) и принцип действия устройства при этом не изменится.

Наиболее удобным является выбор ,количества витков обмотки контура 19, 53 ь равного единице. При этом наиболее технологичным является выполнение короткозамкнутого витка в виде полого цилиндра с верхним и нижним основаниями, соединенными стержнем, как показано на фиг.2.

Указанный короткозамкнутый контур

19 может, быть также выполнен в виде короткозамкнутой многовитконой обмотки, намотанной на сложенные вместе сердечники 12 — 15 поверх обмоток

16, 17, 18, 20 и 21 или в виде последовательной цепи из дополнительных обмоток, намотанных на соответствующем сердечнике t2, 13 — 15.

Таким образом, в предлагаемом устройстве коллекторные токи в N соединенных параллельно по входу транзисторах принудительно выравниваются на всех этапах протекания тока нагрузки, что повышает надежность устройства по сравнению с прототипом.

Кроме того, при увеличении длительности управляющего сигнала по мере насыщения дополнительного сердечника базовые токи силовых транзисторов уменьшаются, что приведет в конечном итоге к выключению ключа, последующему выводу энергии из магнитных элементов и повторному включению устройства, если отпирающий импульс продолжает действовать.

1150753

Составитель Л. Баян

Редактор В. Ковтун Техред М.Надь Корректор О, Тигор

Заказ 2174/44 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Магнитно-транзисторный ключ Магнитно-транзисторный ключ Магнитно-транзисторный ключ Магнитно-транзисторный ключ Магнитно-транзисторный ключ 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и может использоваться для управления силовыми транзисторными ключами (ТК) на биполярных транзисторах, используемых в бесконтактной защитно-коммутационной аппаратуре

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в приборах коммутации различных исполнительных элементов (ИЭ), а также системах управления

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных системах зажигания двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах сливной преобразовательной техники, например, в качестве мощных быстродействующих ключей высокочастотных инверторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в контактно-транзисторных системах зажигания транспортных средств и предназначено для изготовления в интегральном исполнении

Изобретение относится к области усилительной и генераторной техники и может быть использовано в широкополосных передающих трактах звукового диапазона частот для радиовещания и звукоподводной связи

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в том числе в информационно-управляющих системах, в качестве электронных ключей

Изобретение относится к электротехнике для использования в преобразователях, вторичных источниках электропитания

Изобретение относится к преобразовательной технике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательных устройствах с повышенным напряжением, в импульсных источниках вторичного электропитания

 

Наверх