Транзисторный ключ

 

(72) Авториэобретенмя

Н. H. Дуплин (73) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) ТРАНЗИСТОРНЫИ КЛЮЧ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для коммутации и защиты электрических сетей и во вторичных источниках питания.

Известен транэнсторйый ключ, содержащий силовой транзистор, усилиgem мощности и устройство сравнения опорного напряжения с напряжением на ключе f1). Недостатком такого ключа является возможность токовой перегрузки силового транзистора из-за инерционности цепей защиты и ограниченного вре» мени выключения силового транзистора, что снижает надежность работы в условиях коммутации максимальных токов.

Известен другой более совершенный транзисторный ключ, состоящий из силового транзистора, усилителя мощности, датчика тока, компаратора и триггера, в котором для исключе" ния токовых перегрузок последовательно с транзистором включен дроссель.:

Недостатком такого устройства является снижение массо-габаритных показателей нэ-эа введения дросселя значительной энергоемкости (2). 30

Цель изобретения - повышение на дежности, улучшение массо-габаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторном ключе, содержащем силовой транзистор, датчик тока, дроссель .с дополнительной обмоткой и блок управления, состоящий из компаратора, один вход которого соединен с источником опорного напряжения, а другой - с датчиком тока, триггера, у которого один вход соединен с выходом компаратора, а другой — с источником внешнего сигнала управления, и усилитель мощности, у которого вход соединен с выходом триггера, а выход,с базой силового транзистора, дополнительная обмотка включена между дат чиком тока и другим входом компаратора.

На чертеже представлена принципиальная схема транзисторного ключа.

Схема транзисторного ключа состоит из силового транзистора 1, усилителя 2 мощности, дросселя 3, датчика 4 тока, источника 5 опорного напряжения, компаратора б, триггера.7 и нагрузки 8. Транзистор 1 соединен с нагрузкой 8 через основную обмотку

:дросселя 3, и датчик 4 тока. Выход датчика 4 тока через вспомогатель822363,ную обмотку дросселя 3 и источник 5 опорного напряжения подключен ко входу компаратора 6, а выход последнего через триггер 7 соединен со входом усилителя 2 мощности, связанного с базой силового транзистора 1. 5

Устройство работ ает следующим образом.

По сигналу ПЭХ, поступающему на вход усилителя мощности 2, силовой транзистор 1 находится либо в открытом, либо в закрытом состоянии. При открытом силовом транзисторе 1 коллекторный ток протекает по датчику 4 тока, обмотке дросселя З и нагрузке 8.

Суммарное напряжение, действующее на датчик тока 4 и на вторичной обмотке дросселя 3, сравнивается на входах компаратора 6 с опорным напряжением

0 „источника 5.

Величина напряжения Бо„ выбирается таким образом, чтобы при токе нагруз- 20 ки, превышающем заданное значение тока через транзистор, компаратор 6 опрокидывался. В этом случае срабатывает триггер 7, по сигналу с которого усилитель мощности 2 обеспечивает эа- 75 пирание силового транзистора 1.

Триггер 6 остается в запрещающем состоянии вплоть до прихода на его второй,вход разрешающего импульса. Время закрытого состояния силового тран- З0 зистора 1 в общем случае зависит от типа и назначения схемы. При коротком замыкании в цепи нагрузки коллекторный ток транзистора начинает резко возрастать практически по линейному закону.

Из-за инерционности силового транзистора 1, а.также усилителя 2 и триггера 7 закрытие транзисторного ключа произойдет с некоторой временной задержкой С 40

Чем больше напряжение питания Un и инерционность элементов, а также, чем меньше индуктивность дросселя 3, тем значительнее ток в цепи датчик@ тока превысит опорное значение,, 45 задаваемое источйиком 5 опорного напря-, жения. Поэтому в известных схемах величину опорного напряжения существенно занижают по отношению к максимально допустимой величине, а дроссель 3 рассчитывают таким образом, чтобы заметно снизить скорость нарастания в нем тока. Все это ведет к увеличению (массы и габаригов транзисторного ключа.

В предложенном устройстве напряжение с датчика 4 тока суммируется с напряжением, пропорциональным .скорости нарастания тока..Чем выше, скорость нарастания тока, тем больше суммарный сигнал, сравниваемый с опорным напряжением, при котором ток силового транзистора будет равен величине, определяемой опорным напряжением U, Чем выше напряжение питания, тем выше будет и скорость нарастания тока силового транзистора 1, однако тем раньше происходит и срабатывание компаратора 6.

Благодаря введению цепи обратной связи по первой производной тока силового транзистора обеспечивается возможность компенсаций задержки его выключения.Это позволяет эа счет повышения быстродействия схемы снизить массу и габариты дросселя, а за счет исключения возможных перегрузок по току повысить надежность работы устройства.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, датчик тока, дроссель с дополнительной обмоткой, блок управления, состоящий из компаратора, один вход которого соединен с источ" ником опорного напряжения; а другой— с датчиком тока, триггера, у которого один вход соединен с выходом компаратора, а другой - с источником внешнего сигнала управления, и усилитель мощности у которого вход соединен с выходом триггера, а выход — с базой силового транзистора, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью позы" шения надежности и улучшения массогабаритных показателей, дополнительная обмотка дросселя включена между датчиком тока и другим входом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 438114, кл. H 03 K 17/60, 1974.

2. Мащуков Е.В. Транзисторные устройства коммутации и защиты сетей постоянного тока. Сборник ЭТвА. Советское радио, 1977, вып.9.

822363

Составитель A. Бомко

Техред A.йч 1 Корректор М.Вигула

Редактор М, Недолуженко

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

Заказ 1893/83 Тираж 988 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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