Магнитно-транзисторный ключ

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (бl) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.02.79 (21) 2728367/18-21 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 04.12.80 (51) М.Кл.з Н 03 К 17/60

Государственныи комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621,382 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. А. Глебов и Н. Б. Рожнин (71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт (54) МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к,полупроводниковой импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразования и регулирования электрической энер-. гии.

Известен, магнитно-транзисторный ключ, содержащий два силовых транзистора и трансформатор тока 11).

Однако;известное устройство отличается сложностью из-за,множвства соединенных параллельно силовых ключей и сложности многовходовой схемы их коммутации.

Известен магнитно-транзисторный ключ, выполненный в виде двух ячеек, каждая из которых содержит трансформатор тока с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной об,ратной связи, силовой транзистор, база которого через резистор соединена с шиной источника литания, и управляемый элемент задержки, включенный параллельно первому диоду и базо-эмиттерному переходу силового транизстора 12).

Однако это устройство отличается невысокой надежностью и большими потерями.

Целью изобретения является уменьшение потерь и повышение надежности.

Для этого в магнитно-транзисторный

:ключ, выполненный в виде двух ячеек, каждая из которых содержит трансформатор то ка с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной обратной связи, силосной транзистор, база которого через резистор соединена с шиной источника питания, и управляемыи элемент залирания, включенный параллельно:первому диоду и база-эмиттерному переходу силового транзистора, дополнительно введены последовательная

RC-цепь и в .каждую ячейку диод и цепь из последовательно соединенных диодов, причем дополнительный диод одним выводом соединен согласно с эмиттером силового транзистора, вторым, выводом — с первым

15,выводом вторичной обмотки лоложительной обратной связи, у,которой второй |вывод соединен с базой силового транзистора, цепь из,последовательно соединенных диодов .перовым выводом подключена к

2î первому выводу вторичной обмотки положительной обратной связи, вторым выводом — к базе силового транзистора другой .ячейки и шине источника питания, а последовательная RC-цепь подключена между

2Á базой одного из силовых транзисторов и объединенными, выводами первичных обмоток трансформаторов тока.

На чертеже представлена схема предлозо женного устройства.

777823

Устройство содержит д)ве одинаковые ячейки 1 и 2, эмиттеры силовых транзисторов 8 и 4 "îòîðûõ согдлкены с отрицательной ш»щой питания 5. Коллекторы этп.; тра»»зксторов подключены к общей негр,з— ке б через первичные обмотки 7 и 8 тра-»c форматоров 9 и 10. Вторичныс обмотки 11 л 12 этих трансформаторов через диоды 13 к 14:подключены параллельно оазо-эмктгерным переходам силовых транзисторов 3 к 4. Базо-эмиттерные переходы дополнительно шунтированы диодами 15, 1б и у;,равляемыми элементами запиранк>: 17

18. Вхо ы этих цепей подключены к ш:1)ь. входного сигнала 19. Выводы вторичн=):. обмоток 11 и 12, соедикенные с базами силовых транзисторов, подключены к положительной шине питания 20, к которой также подключена нагрузка б, через рсзисторы 21 и 22. Вторые выводы вторичных обмоток 11 и 12 подключены к положительной книне питания 20 через диодные цеп;

28 H 24. Между общей точкой обмоток 7, 8 л нагрузки б и базой силового тра»нзксто,:;

4 включена последовательная RC-цепь, образованная резистором 25 и .конденсатором 2б.

Принцип действля устройства состоит з следующем. При поступлении сигнала управления на управляемые устройства загирания токи отпирающего смещения, протекающие по резисторам 21 и 22, подаются во входные цепи силовых транзисторо)в,8 и 4.

При этом трачзистор 8 начинает лавинообразно отпираться за счет положительной обратной связи, осуществляемой трансформатором 9 тока. При отпирании транзистора 8 потенцлал общей точки обмоток 7,и 8 и нагрузки б уменьшается. При этом потенциал обкладки конденсатора 2б, соединенной с базой силового транзистора 4, на некоторое время становится отрицательным, что приво-..ит к задержке включения транзистора 4, по сравнению с в)кл»очением транзистора 8, на время, определяемое

»постоянной времени RC-цепи и соотношением сопротлвлений,резисторов 22 и 25.

В первый момент .времени после отпирания базовь»й ток транзистора 8 равен его коллекторному току, поделен",ому на коэффициент трансформации между обмотками

11 и 7, а затем уменьшается по мере роста магнитного потока в сердечнике трансформатора 9. Через некоторое время, определяемое. цепью задержки, отпирается силовой транзистор 4, и ток нагрузки теперь распределяется между двумя транзисторами. Поскольку отпирание транзистора 4 произошло позже, у него отношение базового тока к коллекторному будет выше, чем у транзистора 8. В момент насыщения сердечпика трансформатора 9 базовый ток транзистора 8 быстрее спадает до нуля, транзистор выходит из режима насыщения и запирается,,При этом магнитный поток в трансфор,0

65 маторе 10 ещс не успел дойти до величины, достаточной для насыщения и транзистор

4 остается в состоянии насыщения. Весь ток нагрузки протекает по его,кол„»екторной цепи. Вслед за загирани-vi,òðàíçHcòî / ра 8 начинается вызод энергий йз TpBHc форматора 9 в источник йитания .через диодпую цепь 28 и шуктиру»о»»»ий диод,15.

После:вывода энергии из трансформатора 9 транзистор 8 снова включается, но текc .. ь ситуация складывается оорат!1яя

p )c»1c »c»IHc Тр2Н3»сТ0рВ 8 оказалос». задержанным по отношению к отчирани»о транзистора 4. Поэтому рост маг»итного потока в се дечнике трансформатора 10 вызываст вскоое после отпирания транзистора 8 процесс запирания транзистора 4 и т. д. В результате описанного процесса iB схеме автоматически устанавливается режим, йри котором в течение больш и части временH силовые транзисторы открыты одновреме»1но, что снижает, потери в них, а во время, запертого состояния одного транзистора второй остается открытым. Новое отпирание выключившегося транзистора обеспечивается за счет постоянно присутствующего отпирающего тока смещения в его базовой цепи. Начальная задержка отпирания одного из транзисторов устанавливает описанный )выше режим без введения каких-либо специальных цепей (типа распределителей, коммутаторов, логичеаких цепей и т. д.). Присутствие RC-цепи в устройстве никак не сказывается на состоянии схемы при протекании тока нагрузки, так как потенциал общей точки обиоток 7, 8 и нагрузки б не изменяется во время открытого состояния силовых .ключей, оставаясь близким к нулю.

Возможен вариант схемы, показанный штрихо vI, при котором второй .вывод диодной цепи 28 соединен не с положительной шиной питания, а с базой силового тран. зкстора 4, а второй вывод диодной "цепи

24 — с базой силового транзистора 8. Тогда при выводе энергии из насытившегося трансформатора 9 через диодную цепь 28 будет зада ваться ток в базу транзистору 4, обеспечивая его надежное отрытое .состоянис, а при выводе энергии из насытившегося трансформатора 10 через диоднло цепь

24 будет задаваться от)пир а ющий ток r, базу транзистору 8.

t.

Для сокращенля времени вывода энергии диодная цепь,в каждой ячейке может содержать несколько последовательчо включенных диодов или последовательно включенные диод и стабилитрон.

Принцип действия устройспва не изменится, если вторичную обмотку: положительной обратной связи трансформат6ра тока каждой ячейки выполнить двухсекционной. Таким образом, предложенное устройство проще, а следовательно и надежнее,прототипа, т. к. не содержит слож777823

Формула изобретения

Составитель Л. Багян

Текред И. Пенчко

1зедактор 5. Федотов

Корректор И, Осиновская

Заказ 1466/1476 Изд. ¹ 543 Тираж 995 . Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил, пред. сПатент» ного коммутатора, логических цепей и устройств их питания содержащихся,в устройстве-;прототипе, а также обладает по сравнению с прототипом меньшими потерями в силовых транзисторах, т, к. большую часть времени действия сигнала управления ток нагрузки протекает одновременно по обоим силовым транзисторам, т. е. средний ток, протекающий через каждый транзистор, уменьшен, Магнитно-транзисторный ключ, выполненный в виде двух ячеек, каждая из кото:рых содержит трансформатор тока с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной обратной связи, силовой транзистор, база которого через резистор соединена с шиной источника питания, и управляемый элемент запирания, включенный параллельно первому диоду и базо-эмиттерному,переходу силового транзистора, отличающийся тем, что с целью уменьшения потерь и повышения надежности, дополнительно введены последовательная RC-цепь и в каждую ячейку диод и цепь из последовательно соединенных диодов, причем дополнительный диод одним выходом соединен соглас,но с эмиттером силового транзистора, вто5 pbIM выводом — с первым выводом вторичной обмотки положительной обратнои связи, у которой второй вывод соединен с базой силового транзистора, цепь из последовательно соединенных диодов первым вы10 водом подключена к первому, выводу Вторичной обмотки положительной обратной связи, вторым выводом — к базе силового транзистора,другой ячейки и шине источника, питания, а последовательная RC-цепь

15 подключена между базой одного из силоDhix транзисторов и объединенными выводами .первичных обмоток трансформаторов тока.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 538011, кл. Н 03 К 17/00, 1971.

2. Книга <Устройства вторичных источ,ников питания РЭА», МДНТП, 1976, с. 142, рис. 2 (прототип).