Высоковольтный переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе высоковольтного источника для питания каскадов усиления мощности в передающих устройствах, а также для питания генераторов СВЧ в бытовых СВЧ-печах. Цель изобретения - упрощение устройства'; Высоковольтный переключатель содержит М силовых транзисторов 1.1... 1.М. М заьцит' HbiX диодов 2.1.,.2.М, М фиксирующих диот дов 3.1.,.З.М, М конденсаторов 4.1...4.М,М стабилитронов 5.1...5.М, нагрузку 6, силовой дроссель 7с основной обмоткой 8, шину 9- питания, общую шину 10, управляющую шину 11 и резистор 12. В силовой дроссель 7 введены М-1 вспомогательных обмртЬк 13.1...13.(М-1) и М-1 отводов 14.1...14.(М-1) у основной обмотки. Начало основной обмотки 8 дросселя 7 подключено к шине 9 питания, а конец - к коллектору М-го силового транзистора 1.М и к первому выводуМ-го фиксирующего диода З.М. Его второй вывод соединен с первь1м выводом нагрузки 6 и через М конденсаторов 4.1...4.М, котог рые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора 1,1, вторым выводом н1агрузки 6 и общей шиной : 10. Каждый конденсатор 4.1,.,4.МзаШунтирован .соответствующим стабилитроном 5.1 ...5.М. Каждый защитный диод 2^ 1. .2.М включен встречно-па|эал)'»ельно база-эмиттерному переходу соответствующего силового транзистора 1';1.,.1.М. База каждого роследугрщего силового транзистора 1.М соединена с первым выводом соответствую- . Щего предыдущего фиксирующего диода 3.(М-1), второй вывод каждого из которых подключён к точке соединения соответствующих предыдущего 4.(М-1)|^ последующего 4.М конденсаторов.. База первого силового транзистора 1.1 соединена с управляющей шиной 11. Кажд1в1й из введенных отводов 14.1...l4(M-1) обмотки 8 подключен к эмиттеру соответствующего последующего силового Транзистора 1.2... 1 .М/ Начало и конец каждой вспомогательной обмотки 13.1...13.(М-"1) соединены соответственно с :базой и эмиттером соответствующего последующего Силового транзистора 1.2...1.М. Коллектор каждого предыдущего Силового транзистора 1.(М-1) подключен к эмиттеру последующего транзистора Т.М, Такое соединение позволяет упростить высоковольтный переключатель в целом. 2 ил.S ю ел

„„ Ы„„1709511 А1

СОЮЗ СОВ,ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ мотки 8 дросселя 7.подключено к шине 9 питания, а конец — к коллектору M-го силового транзистора 1.М и к первому выводу..

1 динение позволяет упростить высоковольтный переключатель в целом. 2 ил. же для питания,генератов СВЧ в бытовых

СВЧ-печах.

Цель изобретения. — упрощение конструкции путем исключения ряда элементов, имеющихся в устройстве-прототипе.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано преимущественно в составе высоковольтного источника для питания каскадов усиления мощности в передающих устройСтвах, а так1 2. (21) 4774409/21, . - M-ro фиксирующего диода ЗМ. Его второй (22) 26.12.89 вывод соединен с первым выводом нагрузки (46) 30.01.92. Бюл. М 4 6 и через М конденсаторов 4.1..;4.М, кото.(71) Центральное научно-производственное, рые включены последовательно, с эмиттеобъединение "Ленинец" ., ром первого силового транзистора 1,1, (72) В.С. Уманский... вторым выводом нагрузки 6 и общей шиной . (53) 621.382(088.8) . 10. Каждый конденсатор 4;1...4.M зашунти(56) Авторское свидетельство СССР .. рован .соответствующим стабилитроном

М 1347178, кл. Н 03 К 17/60, 1987. 5.1...5;М. Каждый защитный диод 2.1....2,M

Авторское свидетельство СССР ..: включен встречно-параллельно база-эмитМ 1554132, кл. Н 03 К 1П/60, 1989. терному переходу соответствующего сило-: (54) ВЪ|СОКОВОЛЬТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧА- вого транзистора 1.1...1.М..База каждого

ТЕЛЬ последующего силового транзистора 1.М (57). Изобретение относится к импульсной соединена с первым выводом соответствуютехнике и может быть использовано в соста- щего предыдущего фиксирующего диода . ве высоковольтного источника для питания.. 3.(М-1), второй вывод каждого из которых каскадов усиления мощности в передающих . подключен к точке соединения соответству= устройствах, а также для питания генерато- ющих предыдущего 4;(M-1) и последующего ров СВЧ в бытовых СВЧ-печах. Цель изобре- 4.М конденсаторов. База первого силового тения — упрощение устройства; ..транзистора 1.1 соединена с управляющей

Высоковольтный переключатель содержит шиной 11. Каждый из введенных отводов

М силовых транзисторов 1,1...1.М, M защит- 14.1...14(M-1) обмотки 8 подключен к эмитных диодов 2.1...2.М, М фиксирующих дио-. теру соответствующего последующего силодов 3.1...3.М, М конденсаторов 4.1...4.M,.M..вого транзистора 1,.2......1.M. Начало и конец стабилитронов5 1...5.М, нагрузку 6, силовой каждой вспомогательной. обмотки дроссель 7 с основной обмоткой 8, шину 9 13.1...13.(М-1) соединены соответственно c питания,общуюшину10,управляющуюши- .базой и эмиттером соответствующе о по- . ну 11 и резистор 12. В силовой дроссель 7 -. следующего силового транзистора 1;2..Л.М; введены М-1 вспомогательных обмоток Коллектор каждого предыдущего силового

13.1...13.(М-1) и М вЂ” 1 отводов 14.1...14;(M-1) транзистора 1.(M-1) подключен к эмиттеру у основной обмотки. Начало основной об- . последующего транзистора 1.M. Такое сое1709511

На фиг. 1 показана схема высоковольтного переключателя; на фиг, 2 — временная диаграмма, поясняющая его работу, Высоковольтный переключатель содержит M силовых транзисторов 1,1 — 1.М, M защитных диодов 2.1-2.М, М фиксирующих диодов 3.1-3.М, М конденсаторов 4.1-4.М, M стабилитронов 5.1-5.М, нагрузку 6, силовой,дроссель 7 с основной обмоткой 8; шину

9 питания, общую шину 10, управляющую шину 11 и резистор 12. В силовой дроссель

7 введены М-1 вспомогательных обмоток

13.1 — 13.(M-1) и М-1 отводов 14.1-14.(M — 1) у основной обмотки.

При этом начало основной обмотки 8 дросселя 7 подключено к шине 9 питания, а конец — к коллектору М-ro силового транзи.: стора 1.М и к первому вйводу M-ro фиксирующего диода З.M. Его второй вывод соединен с первым выводом нагрузки G u через M конденсаторов 4.1...4.М, которые включены последовательно, с эмиттером первого силового транзистора 1,1, вторым выводом нагрузки 6 и общей шиной 10. Каждый конденсатор 4.1 — 4.М зашунтирован соответствующим стабилитроном 5,1-5.М, Каждый защитный диод 2.1 — 2.M включен встречно-параллельно база-эмиттерному переходу соответствующего силового транзистора 1.1-1,М, База каждого последующего силового тракзистора 1.М соединена с первым выводом соответствующего предыдущего фиксирующего диода 3;(M — 1), второй вывод каждого из которых подключен к точке соединения соответствующих предыдущего 4,(M-1) и последующего 4.М конденсаторов. База первого силового транзистора 1,1 соединена с управляющей шиной 11.

Каждый из введенкых отводов 14,114(М-1) обмотки 8 подключен к эмиттеру соответстующего последующего силового транзистора 1.2-1.M. Начало и конец каждой вспомогательной обмотки 13,1-13.(М1) соединекы соответственно с базой и эмиттером соответствующего последующего силового транзистора 1.2-1.М. Коллектор каждого предыдущего силового транзистора 1.(M-1) подключен к эмиттеру последующего транзистора 1.М.

Высоковольтный переключатель работает следующим образом, В исходном состоянии в паузах между импульсами все транзисторы 1,1...1.M заперты. При поступлении в момент Т1 положительного импульса управляющего тока

1улр на шину 11 и на базу транзистора 1.1 он насыщается (фиг. 2,а). При этом начинается протекание тока !з.1 по цепи: шина 9 — левая секция обмотки 8 дросселя 7 (до первого

40

45 и 4.1, В этих условиях на базе транзистора

1.М возникает отрицательный импульс Ez.у, ограничиваемый по амплитуде диодом 2.М, 50

5

t отвода 14.1) — насыщенный транзистор 2— шина 10 (ф иг. 2д).

При этом на обмотках 13.1 — 13,(M — 1) образуются импульсы положительной полярности Е13.1 E13(M 1) которые поступают на базы транзисторов 1.2-1,М и переводят их в состояние насыщения (фиг. 2б, в). При этом начинается протекание тока!з.z по цепи; шина 9 питания — левая секция обмотки

8 (до второго отвода) — насыщенный транзистор 1.2 — насыщенный транзистор 1.1— шина 10 (фиг. 2д), Диоды 2.1 — 2. M и 3,1-3,М остаются запертыми. Далее начинается протекание тока 1в по цепи: шина 9 — обмотка 8 — насыщенные транзисторы 1,1 — 1.M— шина 10 (фиг.-2е), В индуктивности обмотки

8 при протекании тока !в накапливается некоторая энергия. В момент Tz положительный импульс i>np на шине 11 заканчивается и на базу транзистора 11 подается отрицательный импульс, под действием которого транзистор 1.1 форсированно запирается (фиг. 2а), При этом в индуктивности левой секции обмотки 8 дросселя 7 (до первого отвода 14,1) создается ЭДС самоиндукции, йод действием которой отпираются диоды

2,2 и 3.1. Экергия, накопленная к моменту

Tz в индуктивности левой секции обмотки 8 (до ее первого отвода), вызывает появлекие

ЭДС самоиндукции и протекание тока l31 через диоды 2.2 и 3,1, чем обеспечивается передача энергии в конденсатор 4.1 (фиг, 2ж). В этих условиях на обмотке 13.1 и на базе транзистора 1.2 появляется отрицательный импульс Е,z, обеспечивающий форсированное запиракие тракзистора.

Амплитуда запирающего импульса ограничивается с помощью диода 2.2(фиг, 2з). После запирания транзистора 1.2 под действием ЭДС самоикдукции аналогично описанному отпираются диоды 2,М и 3.2.и током la,ì осуществляется передача энергии из левой секции обмотки 8 (до второго отвода) через диоды 2.M и 3.2 в конденсаторы 4.2 и обеспечивающий форсированное запирание транзистора 1,М (фиг. 2и), Достигается необходимая последовательность запирания транзисторов: сначала запирается транзистор l.1, затем 1.2, последним запирается транзистор 1.М, При этом напряжения на коллекторах запирающихся транзисторов не могут превысить значений Е5 напряжений стабилизации однотипных стабилитронов 5, которые выбраны из условия Е5 <

<Европ, где Едоп — максимальное допустимое напряжение на коллекторах транзисторов

1.1-1.M. После запирания всех транзисто1709511 ров 1,1...1.M энергия. накопленная в индуктивности обмотки 8, вызывает появление

ЭДС самоиндукции, под действием которой отпирается диод 3.М. Через него и обмотку

8 начинается. протекание тока и передача энергии в конденсаторы 4.1-4.М и в нагрузку 6 (фиг. 2е), При одинаковых величинах емкостей конденсаторов напряжения на них оказываются равными Е = Ее/M < Ев, где Ев — напряжение на всех конденсаторах

4.1-4.М и на нагрузке 6, Положительный эффект достигаемый при использовании предлагаемого высокОвольтного переключателя, состоит в упрощении устройства за счет исключения ряда элементов при сохранении основных электрических параметров, свойственных прототипу.

Формула изобретения

Высоковольтный переключатель, содержащий M силовых транзисторов, М защитных диодов, Мфиксирующих диодов,,M конденсаторов, М стабилитронов, нагрузку и силовой дроссель, начало основной обмотки которого подключено к шине питания, а конец — к коллектору М-ro силового транзистора и к первому выводу М-ro фиксирующего диода, второй вывод которого соединен,с первым выводом нагрузки и через M конденсаторов, которые включены последовательно, с эмиттером первого- силового транзистора, вторым выводом на5 грузки и общей шиной, каждый конденсатор зашунтирован стабилитроном, каждый защитный диод включен встречно параллельно база-змиттерному переходу соответствующего силового транзистора, база каждого после10 дующего силового транзистора соединена с первым выводом соответствующего .предыдущего фиксирующего диода, второй вывод каждого из которых подключен к точке соединения соответствующих предыдущего

15 и последующего конденсаторов, база первого силового транзистора соединена с управляющей шиной, отличающийся тем, что. с целью упрощения, в силовой дроссель введены M — 1 вспомогательных обмоток и

20 М вЂ” 1 отводов основной обмотки, каждый из которых подключен к эмиттеру соответствующего последующего силового транзистора, начало и конец каждой вспомогательной обмотки соединены соответственно с базой

25 и эмиттером соответствующего последующего силового транзистора, коллектор каждого предыдущего силового транзистора подключен к эмиттеру последующего транзистора.

1709511

Ф 3. 2

Редактор Н,Горват

Заказ 436 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101, Тулр

2 д

Ю.М

О 33 82. Ж

Е2 д

Ф

Составитель В.Уманский

Техред М.Моргентал . Корректор Н,Ревская