Транзисторный ключ

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>873414 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 06.12.79 (21) 2848065/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.1081. Бюллетень Й2 38

Дата опубликования описания 15,1081 (51)М. Кл.3

Н 03 К 17/60

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 374 .. 36 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Н.Бродовский, Н.В.Буторин, Е.С. ванбв и В.Я.Туровский (71) Заявитель (54) тРЛНЗИСтОРНЦЯ КЩОЧ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мостовых переключателях тока, например, для управления электродвигателями.

Известен транзисторный ключ, содержащий трансформатор управления, у которого выходная обмотка соединена со входом транзисторного ключа через двухполупериодный выпрямитель (1) °

Недостатком такого транзисторного ключа являются низкие функциональные возможности из-за значительных потерь энергии в цепи управления транзистором.

Наиболее близким по технической сущности является транзисторный ключ, у которогО мощность управления пропорциональна выходному току, Этот транзисторный ключ содержит силовой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два трансформатора обратной связи, каждый иэ которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичный обмотки трансформаторов обратной связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи связана с базой силового транзистора, а крайние выводы обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора (2) .

Недостатком этого транзисторного ключа являются узкие функциональные возможности, связанные с тем, что для управления рядом идентичных транзисторных ключей необходим ряд управляемых источников переменного напряжения, что ограничивает область его .применения, например, в мостовых переключателях тока.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей транзисторного ключа. указанная цель достигается тем, -что в транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два трансформатора обратной связи, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой,.при этом первич30 ные обмотки трансформаторов обратной

873414 связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи соединена с базой силового транзистора, а крайние выводы этих обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, введены два диода управления, в трансформаторы обратной связи введена общая управляющая обмотка со средней точкой, а в согласующий трансформатор введена дополнительная обмотка со средней точкой, причем средняя точка общей управляющей обмотки тран- 15 сформаторов обратной связи соединена с коллектором управляющего транзистора, а крайние выводы этой обмотки через диоды управления соединены с крайними выводами дополнителвной=об-. мотки согласующего трансформатора, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора, при этом вторичные обмотки трансформаторов обратной связи выполнены в виде одной общей обмотки со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной связи; кроме того, введен дополнительный трансформатор, имеющий первичную, вторичную и управляющую обмотки, причем первичная обмотка включена последовательно в силовую цепь, вторичная обмотка включена последовательно в базовую. цепь силового трайзистора, а управляющая обмотка включена последовательно в коллекторную цепь, управляющего транзистора. на чертеже представлена электрическая схема транзисторного ключа. 40

Схема транзисторного ключа содержит силовой транзистор 1, снабженный резистором 2 в цепи смещения, управлякщий транзистор 3, два трансформатора 4 и 5 обратнои связи, дополнительный трансформатор б и согласующий трансформатс1р 7.

Согласующий трансформатор 7 имеет основную обмотку 8, BHGGJzHBHBjj10 со средней точкой, соединенной с эмиттером силового транзистора 1, а крайние выводы обмотки 8 соединены с анодами коммутирующих диодов 9 и 10.

Катоды коммутирующих диодов 9 и 10 соединены с крайними выводами вторичной, обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, выполненными в виде наматываемой сразу на оба магнитопро- вода общей обмотки со средней точкой, соединяемой через вторичную обмотку 12 дополнительного трансформа- 60 тора б с базой силового транзистора

1. Первичные обмотки 13 и 14 транс форматоров 4 и 5 обратной связи и первичная обмотка 15 дополнительного трансформатора 6 включены последовательно в цепь нагрузки. Управляющая обмотка 16 со средней точкой согласующего трансформатора 7 своими крайними выводами через диоды 17 и 18 управления соединена с крайними выводами управляющей обмотки 19 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющеи среднюю точку, которая через управляющую обмотку 20 дополнительного трансформатора б и коллекторно-эмиттерный переход управляющего транзистора 3 соединена,co средней точкой обмотки 16 согласующего трансформатора 7. В транзисторном ключе имеется два выпрямительных диода 21 и 22 и сглаживающий конденсатор

23.

Устройство работает следующим образом.

Вторичные обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обратной связи, выполненные в виде одной общей обмотки, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющей среднюю точку, представляют собой дроссельные обмотки магнитного усилителя, выполненного на трансформаторах 4 и 5. Первичные обмотки 13 и 14, выполняющие роль управляющих в магнитном усилителе, включены в силовую цепь. При подаче питающего напряжения на первичную обмотку согласующего трансформатора 7 по коммутатирующим диодам 9 и 10, вторичным обмотка 11, вторичной обмотке 12 дополнительного трансформатора 6 и переходу база-эмиттер силового транзистора 1 протекает ток холостого хода магнитного усилителя на трансформаторах 4 и 5, который открывает силовой транзистор 1. С помощью вторичных обмоток 11 обеспечивается регулирование тока, поступающего в базу силового транзистора 1 из основной обмотки 8 согласующего трансформатора 7 и пропорционального току коллектора.

В некоторых случаях применения транзисторного ключа установка дополнительного трансформатора б необязательна. В этих случаях ток, протекающий в базовой цепи, имеет форму, определяемую свойствами магнитного усилителя. Просадки базового тока, вызванные сменой полярности питающего напряжения, могут отрицательно сказаться на работе силового транзистора 1 в процессе переключения, так как мгновенная мощность переключения может превысить допустимую. Для ликвидации этих просадок в коллекторную и базовую цепь силового транзистора 1 включены соответственно первичная

l5 и вторичная 12 обмотки дополнительного трансформатора б. При изменении тока в юазовой цепи на обмотке 12 дополнительного трансформатора

6 возникает ЭДС, препятствующая иэ873414 менению тока и поддерживающая его на постоянном уровне. . Для управления силовым транзистором 1 используется управляющая часть схемы, содержащая управляющую обмотку 16 согласующего трансформа" тора 7 и управляющую обмотку 19 трансформаторов 4 и .5 обратной связи, управляющую обмотку 20 дополнительного трансформатора 6, диоды 17 и 18 управления и управляющий транзистор .3. При этом отношение числа витков обмоток 8, 11 и 12 трансформаторов

4 и 5 дополнительного трансформатОра 6 и согласующего трансформатора

7, включенных в базовую цепь силового транзистора 1, к числу витков

15 соответствующих управляющих обмоток

16, 19 и 20 этих же трансформаторов, включенных в управляющую часть схемы, одинаково, т.е.

Из « . Wsa 20 ъ 9 20

При подаче управляющего сигнала на открытие управляющего транзистора 3 напряжения между точками 24 и

25 приблизительно становится равным нулю. Так как управляющая часть схемы транзисторного ключа выполнена по принципу подобия с его базовой частью, то напряжение между точками 26 и 27, т.е. напряжение между эмиттером и базой силового транзистора, тоже приблизительно становится равным нулю и силовой транзистор закрывается. В практических схемах в результате потерь энеРгии в тРансфоРма- З5 торах и из-за наличия остаточных напряжений на диодах 17 и 18 управления и управляющем транзисторе 3 потенциал базы силового транзистора не значительно отличается от нуля. Поэто- . му для надежного запирания силового 4О транзистора 1 на его базу следует подать отрицательное смещение, создаваемое, например, с помощью двух выпрямительных диодов 21 и 22, резистора 2 и сглаживающего конденса- р тора 23.

Таким образом, введение дополнительного трансформатора и управляющих обмоток в трансформаторы расшиРяют функциональные воэможности тран- gp зисторного ключа, повышается его надежность и коэффициент полезного действия.

Формула изобретения

1. Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, управляющий транзистор, два коммутирующих диода, два трансформатора обратной связи, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичные обмотки трансформаторов обратной связи включены последовательно в силовую цепь, общая точка вторичных обмоток трансформаторов обратной связи соединена с базой силового транзистора, а крайние выводы этих обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены два диода управления, в трансформаторы обратной связи введена общая управляющая обмотка со средней точкой, а в согласующий трансформатор введена дополнительная обмотка со средней точкой, причем средняя точка общей управляющей обмотки трансформаторов обратной связи соединена с коллектором управляющего транзистора, а крайние вы-воды этой обмотки через диоды управления соединены с крайними выводами дополнительной обмотки согласующего трансформатора, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора.

2. Ключ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что вторичные обмотки,трансформаторов обратной, связи выполнены в виде одной общей обмотки со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной связи.

3. Ключ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что введен дополнительный трансформатор имеющий первичную, вторичную и управляющую обмотки, причем первичная обмотка включена последовательно в силовую цепь, вторичная обмотка включена последовательно в базовую цепь силового транзистора, а управляющая обмотка включена; последовательно в коллекторную цепь управляющего транзистора.

Источники информации, принятые во вцимание при экспертизе

1. Балагуров В.A., Гридин В.M. u

Лозенко В.К. Бесконтактные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. M. Энергия, 1975, с. 29, рис. 14 а.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 281877/21,кл. Н 03 К 17/60

07.09.79.

873414

Составитель A.Âîìêî

Редактор И.Недолуженко Техред А.Савка Корректор У,Пономаренко

Заказ 9072/84 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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