Транзисторный ключ

 

Изобретение может быть использовано в силовых преобразователях частоты для частотного регулирования двигателей и в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение мощности потерь. Транзисторный ключ содержит силовой транзистор (т) 1, управляющий Т 2, диод обратной связи, форсирующий диод 5 и резисторы 6-8. Введение Т 3, резистора 9 и образование новых функциональных связей обеспечивает плав- . ную регулировку коэффициента насыщения силового Т I. 2 ил. i-Efl- О// (Л с 4 4;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4 Н 03 К 17 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

+ Еси

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4165832/24-21 (22) 23.12.86 (46) 30.11.88. Бюл. И- 44 (71) Горьковский политехнический институт им. А.А.))жданова (72) И.В.Блинов, С.Г.Маклагин и Л.А,Проскурина (53) 621.374,33 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 978348, кл. H 03 К 17/60, 1982, Усышкин Е.И, и др. Новый способ управления мощным транзисторным ключом. — Электричество, 1977, 9 10, с. 84, 85. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛмЧ (57) Изобретение может быть использовано в силовых преобразователях частоты для частотного регулирования двигателей и в источниках вторичного электропитания, Цель изобретения — уменьшение мощности потерь.

Транзисторный ключ содержит силовой транзистор (Т) 1, управляющий Т 2, диод обратной связи, форсирующий ди" од 5 и резисторы 6 — 8. Введение Т 3, резистора 9 и образование новых функциональных связей обеспечивает плав-: ную регулировку коэффициента насыщения силового Т 1 ° 2 ил.

1441474

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к электронной коммутации с использованием биполярных транзисторов, и может быть использовано в качестве ключевого элемента в силовых преобразователях частоты для частотного регулирования двигателей и в источниках вторичного электропитания. 10

Пель изобретения — уменьшение мощности потерь за счет обеспечения плавной регулировки коэффициента насыщения силового транзистора.

На фиг. 1 изображена принципиаль- 15 ная электрическая схема транзисторного клича; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит сило- 20 вой транзистор 1, управляющий транзистор 2, дополнительный транзистор

3, диод 4 обратной связи, форсирующий диод 5, первый 6 и второй 7 резистивный резисторы смещения, ограни-25 чительный резистор 8, дополнительный резистор 9, нагрузку 10, шину ll питания, общую шину 12, шину 13 источника смещения и шину 14 управления.

Резистор б выполнен переменным. Кол- 30 лектор транзистора 1 соединен с катодом диода 4 и через нагрузку 10— с шиной 11, эмиттер — с шиной 1?, а база — с анодом диода 5 и эмиттером транзистора 2, база которого соединена с катодом диода 5 и первым выводом резистора б, а коллектор через резистор 8 — с шиной l .3, к которой подключен первый вывод резистора 7, второй вывод которого соединен с ши- 0 ной 14 и вторым выводом резистора 6, точка соединения первого вывода резистора 6 и база транзистора 2 подключена к коллектору -транзистора 3, база которого соединена с подвижным 41 выводом резистора 6, а эмиттер — с анодом диода 4 и первым выводом резистора 9, второй вывод которого соединен с шиной 1 2, Транзисторный ключ работает следующим образом.

При подаче сигнала управления на шину 14 начинает открываться транзистор 2, ток базы которого протекает от шины 13 через резистор 7, резистор 6, переход база — эмиттер транзистора 2, переход база — эмиттер силового транзистора 1. По мере открывания транзистора 2 увеличивается ток коллектора транзистора 2, протекающий от шины 13 через резистор 8, переход коллектор — эмиттер транзистора 2, переход база — змиттер транзистора 1, который открыва— ется и входит в насыщение. При достижении напряжения,! „ силового к транзистора 1 величины

U = П

Бк кз3 где П вЂ” на

Гк1

T.TT+ U

4 Яэ

Уменьшение коллекторного тока транзистора 1 вызывает увеличение .насыщения транзистора 1 и увеличение напряжения U8, что приводит к к уменьшению напряжения П транэисЯэ тора 2, к уменьшению тока базы и тока коллектора транзистора 2 и соответственно тока базы транзистора 1, При этом напряжение П транзистоК1 ра 1 остается равным первоначальному значению, а коэффициент насыщения не изменяется.

Величина напряжения Пк „ зависит от степени насыщения транзистора 3.

Степень насыщения определяется напряжением П „ транзистора 3 и устанавливается в пределах от О до 0,7 В, пряжение база — коллектор транзистора 1;

tJ„ — Напряжение коллектор эмиттер транзистора 3; — напряжение на диоде 4;

U напряжение база — эмитОэ я тер транзистора 2, открывается диод 4, в результате чего ток, протекающий через резисторы

7 и 6, ответвляется в цепь коллек тор — эмиттер транзистора 3, диод 4, коллектор — эмиттер силового транзистора 1, При этом ток базы транзистора ? уменьшается и транзистор 2 подзакрывается, в результате чего уменьшается ток базы транзистора 1, что приводит к приращению роста напряжения IJ транзистора 1. а к|

Увеличение коллекторного тока транзистора 1 вызывает уменьшение насыщения транзистора 1, в результате чего уменьшается напряжение П „ к! что приводит к увеличению напряжения

U р транзистора 2, к увеличении тока базы транзистора 2, к увеличению тока коллектора транзистора 2 и тока базы транзистора 1, При этом напряжение Ug стабилизируется, в

xi результате чего насыщение силового транзистора 1 остается неизменным.

1441474

TIpH Tot Hëïpÿ åHèå Пк транзистора 3 изменяется от 0,7 В до 0,3 В, что вызывает изменение напряжения

tJ g транзистора 1 и соответственк 5 но его насьппения, что позволяет плавно регулировать коэффициент насьпцения и устанавливать оптимальным его величину.

Ток через резистор 6 и резистор 7 10 остается постоянным при любом токе коллектора транзистора 1 обеспечивая постоянство выставленного наприжения Икэ транзистора 3 во всем диапазоне нагрузок, 15

Рассмотрим работу схемы при увеличении тока нагрузки 10.

Увеличение тока коллектора транзистора 1 при уменьшении сопротивления нагрузки 10 вызывает уменьшение 20 коэффициента насыщения транзистора

1 вследствие недостатка базового тока для нового тока коллектора. Это изменение вызывает изменение напряжения 11 „, транзистора 1, При этом 25 также изменяется напряжение U транЕэ зистора 2, так как

Se2 Ьк 11 опо рното причем 11„, „, = сопят.

Этот процесс вызывает большее открывание транзистора 2, в результате чего увеличивается ток базы транзистора 1, протекающий по цепи: резистор 8, коллектор — эмиттер транзистора 2, база — эмиттер транзистора

1, причем обратная связь стремится к восстановлению заданного напряжения Б „ транзистора l Степень приближения зависит от коэффициента уси40 ления транзистора 2 и от степени постоянства опорного напряжения, которое зависит от крутизны прямой ветви диода 4 и нахождения на ней рабочей точки этого диода, а также постоянства заданного напряжения насыщения

45 транзистора 3. Это напряжение определяется величиной падения напряжения на резисторе 6, Ток через резистор 6, практически не изменяется при

1 изменении тока нагрузки 10 от мини-. мального до максимального значения, так как он равен сумме токов коллектора транзистора 3 и базы транзистора 2, а увеличение тока базы транзистора 2 частично компенсируется умень- 55 шением коллекторного тока транзистора 3. так как величина сопротивления резистора 6 на порядок меньше величины сопротивления резистора 7, то небольшие изменения тока через резистор 6 не вызывают больших изменений напряжения на нем. Для уменьшения тока нагрузки процессы в ключе аналогичны рассмотренным. При снятии сигнала управления с шины 14 начинают закрываться транзисторы l и 2, открывается диод 5, создавая путь обратному току базы транзистора 1, который выходит из насьпцения, в результате чего диод 4 закрывается, транзистор 1 переходит в режим отсечки 2, а транзистор 3 закрывается, так как напряжение 1 5 становится равным эз нулю.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий силовой и управляющий транзисторы, форсирующий диод, диод обратной связи, первьп и второй резисторы смещения, ограничительный резистор, коллектор силового транзистора соединен с катодом диода обратной связи и через нагрузку — с шиной питания, эмиттер — с общей шиной, а база — с анодом форсирующего диода и эмиттером управляющего транзистора, база которого соединена с катодом форсирующего диода и первым выводом первого резистора смещения, а коллектор через ограничительный резистор — с шиной источника смещения, к которой подключен первый вывод второго резистора смещения, второй вывод которого соединен с шиной управления и вторым.выводом первого резистора смещения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности потерь, в него введены дополнительные транзистор и резистор, а первый резистор смещения выполнен переменным, точка соединения первого вывода переменного резистора и базы управляющего транзистора подключена к коллектору дополнительного транзистора, база которого соединена с подвижным выводом переменного резистора, а эмиттер — с анодом диода обратной связи и первым выводом дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, 1441474

Составитель Г. Терешина

Те хр ед М . Дидык Корректор M.Âàñèëüåâà

Редактор А.Ревин

Заказ 6295/56

Тираж 929 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4