Магнитно-транзисторный ключ постоянного тока

 

Союз Советскик

Социалистически к

Республик (и)744984 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено18.1 2.72 (21) 1859160/18-21 с присоединением заявки № 2034017/28-21 (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24

Бата опубликования описания 02.07„80 (51 ) M. Кл.

Н 03 К 17/60

Гасударственный комитет ао делаи изобретений и открытий (53) УДК 621.382. .332.9 { 088.8) (72) Автор изобретения

5. Л. Уан-Зс -Ли (7i) Заявитель (54) МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫ Й КЛЮЧ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области маг нитно-транзисторных ключей постоянного тока, предназначенных для использования в качестве силовых ключей усилителей мощности статических преобразователей, регуляторов напряжения и в устройствах, 5 используюших силовые транзисторы, работаюшие в ключевом режиме.

Известен магнитно-транзисторный ключ

f1), обеспечиваюший с помощью транс10 форматора положительное смешение силового транзистора в схеме составного транзистора, но трансформатор, обеспечиваюший это смешение, работает на вьльодной частоте ключа и поэтому при низкой величине последней, например 50, 400, 1000 Гц, имеет большие вес и габариты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитно-: транзисторный ключ постоянного тока, содержаший магнитную систему с обмотками, силовой и вспомогательный трансформаторы, включенные по схеме составного транзистора, причем участок база-коллектор силового транзистора шунтирован це;почкой, образованной из включеннных последовательно участка эмиттер»коллектор вспомогательного транзистора и первой обмотки смешения магнитной системы, и цепь управления вспомогательным транзистором (2).

Недостатками этого ключа являются неудовлетворительные весогабаритные показатели,: так как введение дополнительного трансформатора для обеспечения положительного смешения силовых транзисторов увеличивает вес и габариты ключа вследствие относительно низкой выходной чаототы современных статических цреобразователей (a специальной аппаратуре 400, 10О0 Г ).

Бель изобретения - улучшение весогабаритных показателей ключа путем обеопечения работы трансформаторного источ ника смешения на высокой частоте.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторном ключе постоянного тока введена дополнительная це4984 M0 от частоты работы кщоча и может достигать (ограничение частоты определяется параметрами транзисторов 2, 3 и материалом сердечника трансформатора)

100 кГц и более.

Указанное качество схемы определяет меньшие vec и габари5ъE предлагаемой c>Ее-. мы по сравнению с известной.

В предлагаемом ключе можно обеспе10 (чить пропорциональность тока базы току, коллектора силового транзистора 1, если в цепи транзисторов 2 и 3 включить вто> ричные обмотки 16, 17 токовых трансформаторов 18, 19, первичные обмотки

20, 21 которых включецы последовательно в цепь нагрузки.

Ключ работает в этом случае таким

Образом: открыт трапзпстор 2, токовый трансформатор 18 раоотает в режиме ограничения тока в базовой цепи силового транзистора 1 (U берется больше U0$ трап= зистора 1). Энергия через токовый транс форматор 18 поступает из базовой цепи транзистора 1 и цепь нагрузки.

Ток управления транзистором 1 равен . =Д

46т К где K — коэффициент трансформации Обмоток 15 и 30 токового трансформатора

Иа фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого ключа; на фиг. 2 даны эпюры напряжений и токов.

Ключ содер>кит силовой транзистор l, 15 первый и второй вспомогательные транзисторы 2, 3, задаюшпй генератор 4, магнитную систел4у 5 с первой обмоткой смеще= ния 6 и второй обмоткой сллещенпя 7. Цепь управления первым вспомогательным

20 транзистором состоит из диода 8, резистс ра 9 и обмоток 10, 11. 11епь управления вторым вспомогательным транзистором выполнена на диоде 12, резисторе 13 и обмотках 14 и 15 магнитной системы.

Принцип работы магнитно-транзисторного ключа постоянного тока зак почается

В СЛЕДУЮЩОМ

Напряжение цепи управления первого вспомогательного транзистора 2 открывает

30 его. Через этот транзистор EE обмотку смещения 6 магнитной системы 5 протекает ток„ отпирыощий силовой транзистор 1. Че.рез транзистор 1 протекает ток нагрузки.

В данный период транзистор 1 работает

35 в режиме насыщения, обеспечивающемся пав пряжением на обмотке смещения 6..Гранзистор 3 при этом закрыт напряжением своей цепи управления. Для иск:иочения прсьтекания тока через база-коллекторный пе40 реход транзистора 3 напряжение на обмотках 1 1 и 15 должно превышать суммарное напряжение на обмотках смещения 6 и 7 (практически это требование . выполняется достаточн о просто — напря>кение смещения." современных силовых транзисторов равно

1„B, таким образом напряжение обм ток 1 4 и 15 должно быть 2 В) .

При изменении полярности напряжения на обмотках магнитной системы 5 откры50 вается транзистор 3, Ток управления силовым транзистором 1 протекает через этот транзистор 3 и обмотку смещения 7. Все дальнейшие процессы в схеме аналогичны описанным выше.

Размеры и вес магнитной системы 5 (трансформатора) не зависят от частоты работы ключа, так как частота работы задающего генератора выбирается независи%/ 5

К=, 20

3 74 почка, образованная из включенных последовательно участка эмиттер-коллектор введенного вспомогательного транзистора.и второй обмотки смещения магнитной системы, подключенная параллельно основной аналогичной цепочке, дополнительная цепь управления этим вспомогательным транзистором и зада1ощий генератор, выход которого магнитно связан с обмотками смещения.

Из формулы видно, что ток базы трансформатора 1 пропорционален току нагрузки независимо от величины тока нагрузки (нарушение пропорциональности наступает только в режиме малых токов нагрузки).

Когда открыт транзистор 3, пропорциональность тока 3у току J достигается

1<

Описанным выше способом с помощью токового трансформатора 19, Размагничивание сердечников токовых трансформаторов 18, 19 происходит в нерабочий такт по первичной обмотке соотг ветствующего токового трансформатора током нагрузки. Диоды 22, 23 служат для ограничения напряжения на обмотках токовых трансформаторов в такте размагничивания сердечников.

При конкретном выполнении магнитнотранзистОрного кл10ча постояннОго ТоКсЕ его магнитная система люожет быть выполнена с использованием двух и более трансформаторов.

Использование токовых трансформаторов позволяет уменьшить статические потери в силовом транзисторе 1 из-за перевода этоro транзистора в более оптимальный режим насыщения. Таким образом, в предлагаемом магнитно-транзисторном ключе постояннного тока размеры и вес токовых трансформаторов невелики из-за высокой частоты источника смещающего напряжения, что и позволяет улучшить весогабаритные показатели ключа.

Формула изобретения 10

Магнитно-транзисторный ключ постоянного тока, содержащий магнитную систему с обмотками, силовой и вспомогательный транзисторы, включенные по схеме состав- ного транзистора, причем участок базаколлектор силового транзистора шунтирован цепочкой, образованной из включенных последовательно участка эмиттер-коллектор вспомогательного транзистора и цервой обмотки смещения магнитной системы, цепь управления вспомогательным транзи(744984 6

TQpoM, отличающийся с целью улучшения весогабаритных показателей ключа путем обеспечения работы трансформаторного источника смещения на высокой частоте, в него введена дополнительная цепочка, образованная из включенных последовательно участка эмиттер-коллектор введенного вспомогательного транзистора и второй обмотки смещения ма нитной системы, подключенная параллель.но основной аналогичной цепочке, дополнительная цепь управления этим вспомогательным транзистором и задающий Генератор, выход которого магнитно связан с обмотками смещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

% 318161, кл. Н 03 К 17/60, 1 9. 05.6 9.

2. Патент США No 3497820, кл. 330-15, опублик. 1970 (прототип).