CS211469B1

CS211469B1 - Commutation member

Info

Publication number: CS211469B1
Application number: CS110278A
Authority: CS
Inventors: Karel Klaska
Original assignee: Karel Klaska
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1982-02-26

Description

Vynález se týká komutačního členu, zapojeného paralelně k výkonovému spínači, snižujícího napěiově i výkonové namáhání v zapnutém; vypnutém i přechodovém stavu výkonových spínačů, zejména tranzistorových s induktivní zátěží.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a commutating member connected in parallel to a power switch, reducing both the voltage and the power stresses when switched on; off and transient states of power switches, especially transistors with inductive load.

U dosud známých tranzistorových spínačů při galvanické vazbě řídicích a výkonových obvodů je úbytek napětí v zapnutém stavu minimálně roven součtu úbytků, přechodu emitor - kolektor řídicího tranzistoru a přechodu báze - emitor výkonového tranzistoru, přičemž bez komutační ochrany je ve.vypnutém stavu výkonový tranzistor namáhán zpravidla plným napájecím napětím. Veškerá energie pohlcená při činnosti jednoduchých komutačních ochran mařena jest dosud neužitečně v pasivních prvcích.In the prior art transistor switches in the galvanic coupling of control and power circuits, the on-state voltage drop is at least equal to the sum of the drops, the emitter-collector of the control transistor and the base-emitter of the power transistor. with full supply voltage. All the energy absorbed in the operation of simple commutative protection of thwart is still useless in passive elements.

Výše uvedené nedostatky nemá komutační člen podle vynálezu paralelně připojený k výkonovému spínači, jehož podstatou je jeho vytvoření ze sériového zapojení první diody, končen zátoru a druhé diody, přičemž na uzel první diody a kondenzátorů je připojen řídicí spínač, a na uzel druhé diody a kondenzátorů je připojen proudový člen.The above-mentioned drawbacks do not have a commutating member according to the invention in parallel connected to a power switch, which is based on its serial connection of the first diode, terminating the plug and the second diode, with a control switch connected to the node of the first diode and capacitors. a current element is connected.

Oddělení kondenzátorů, z kterého se napájí řídicí spínač, od výkonového spínače první i druhou diodou umožňuje při galvanických vazbách a bez zvláštního zdroje proudové buzení výkonového spínače využitím energie vzniklé na kondenzátorů při jeho komutační a filtrační funkci.The separation of the capacitors from which the control switch is fed from the power switch by the first and second diodes allows the current switch to be excited by using the energy generated on the capacitors during its commutation and filtering function, without galvanic coupling and without a special source.

Připojené výkresy znázorňují komutační člen podle vynálezu. Na obr. 1 je nakreslen komutační člen společně s výkonovým spínačem, řídicím spínačem, proudovým členem, tlumivkou a nulovou diodou ve funkčním souboru pulsního měniče, obr. 2 představuje jiné provedení proudového členu a na obr. 3 je časový diagram důležitých napětí pro ilustraci funkce zařízení .The accompanying drawings show a commutating member according to the invention. Fig. 1 shows a commutating member together with a power switch, a control switch, a current member, a choke and a zero diode in a pulse converter functional set; Fig. 2 represents another embodiment of a current member and Fig. 3 is a timing diagram of important voltages to illustrate the function equipment.

Vlastnf komutační člen 2 zapojený paralelně k výkonovému spínači J sestévé z první diody 21 . kondenzátoru 22 a druhé diody 23 zapojených v sérii. K uzlu první diody 21 a kondenzátoru 22 je připojen řídicí spínač Jak uzlu druhé diody 23 a kondensátoru 22 je připojen proudový člen J..The actual commutating member 2 connected in parallel to the power switch J consists of a first diode 21. a capacitor 22 and a second diode 23 connected in series. A control switch is connected to the node of the first diode 21 and the capacitor 22.

Pro názornost je obr. 1 nakreslen jako obvodové schéma, kde proudový člen J je realizován odporem J_L, řídicí spínač J řídicím tranzistorem 31 a výkonový spínač J výkonovýjn tranzistorem JJ.. Na schématu je ještě nakreslena tlumivka 2 ^a nulová dioda 2, která tvoří typickou zátěž výkonového spínače J, a doplňují obvod tak, že představuje pulsní měnič. Proudový člen J. na obr. 2 má v sérii s odporem 11 zapojen pomocný tranzistor 12.For illustrative purposes, FIG. 1 is illustrated as a circuit diagram where the current member J is realized by a resistor 11, a control switch J by a control transistor 31 and a power switch J by a power transistor 11. A choke 2 ^{and a} zero diode 2 load of the power switch J, and complement the circuit to represent a pulse converter. The current member J in FIG. 2 has an auxiliary transistor 12 connected in series with the resistor 11.

K buzení výkonového spínače J se využívá energie akumulované v kondenzátoru 22. přičemž hodnotu budicího proudu určuje proudový člen b a spínání budicího proudu zajištuje řídicí spínač J.The energy stored in the capacitor 22 is used to drive the power switch J, the field current b determines the field current value and the field current switch is provided by the control switch J.

Z obr. 3 nakresleného pro tak velké hodnoty indukčnosti tlumivky 2 ^a kapacity kondenzátoru 22, že jejich dalěi zvětšování nemá na funkci v uvažovaném pracovním režimu vliv, je patrno, že po zapnutí v čase ti klesne napětí u41 na výkonovém tranzistoru 41 v případě dostatečného buzení na hodnotu saturačního napětí Uce. Přitom jsou všechny nakreslené diody uzavřeny a napětí u22 na kondenzátoru 22 klesá vlivem budicího proudu tekoucího uzavřenou smyčkou zahrnující proudový člen J., kondenzátor 22. řídicí spínač J, řídicí obvod výkonového spínače J reprezentovaný na obrázku přechodem báze emitor výkonového tranzistoru 41 . tlumivku 2 ^a nenakreslený zdroj napájecího napětí u1. Po vypnutí v čase t2 je napětí u41 na výkonovém spínači J rovno menší z hodnot napájecího napšt^ ul nebo napětí u22 na kondenzátoru 22, přičemž jsou otevřeny první dioda 21 s druhou diodou 23 (interval t2 až 11) nebo nulová dioda J5 (interval t3 až t4) až do opětného zapnutí v čase t5.As shown in FIG. 3, for inductors 2 ^and capacitor capacitances of such a large magnitude that their further increase does not affect the function in the operating mode under consideration, it can be seen that when switched on at time t1, the voltage u41 of power transistor 41 drops. to the saturation voltage value Uce. In this case, all drawn diodes are closed and the voltage u22 on capacitor 22 decreases due to the excitation current flowing through the closed loop comprising current member J, capacitor 22 control switch J, power switch control circuit J represented in the figure by base transistor emitter 41. choke 2 ^{and the} uninterrupted power supply u1. After switching off at time t2, the voltage u41 on the power switch J is less than the supply voltage u22 or the voltage u22 on the capacitor 22, the first diode 21 with the second diode 23 (interval t2 to 11) or the zero diode J5 (interval t3) to t4) until it is switched on again at time t5.

Část energie akumulované v kondenzátoru 22 příkladně v intervalu t2 až t3 se využívá k buzení výkonového spínače J v zapnutém stavu, přičemž jsou výhodně eliminovány úbytky napětí na řídicím spínači J a na budicím obvodu výkonového spínače J reprezentovaného na obrázku přechodem báze - emitor výkonového tranzistoru 41.Part of the energy stored in the capacitor 22, for example in the interval t2 to t3, is used to drive the power switch J in the on state, advantageously eliminating voltage drops on the control switch J and on the driver circuit of the power switch J represented in FIG. .

Vynález umožňuje vyšší využití tranzistorů pro výkonové spínače snížením jejich výkonového i napětového namáhání ve vypnutém, zapnutém i přechodovém stavu. Snížení ztrát výkonového spínače zlepšuje i účinnost a tepelnou rozvahu celého zařízení, jehož je spínač součástí. Spotřebu lze dále zmenšit provedením komutačního členu formou kapacitního transformátoru a proudového členu formou pomocného pulsního měniče. Komutační člen podle vynálezu je zejména vhodný pro výkonové spínače s darlingtonovým zapojením tranzistorů.The invention allows for greater use of transistors for power switches by reducing their power and voltage stresses in the off, on, and transient states. Reducing power switch losses also improves the efficiency and thermal balance of the entire device of which the switch is part. Consumption can be further reduced by providing a commutating element in the form of a capacitive transformer and a current element in the form of an auxiliary pulse converter. The commutating element according to the invention is particularly suitable for Darlington transistors circuit-breakers.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A commutating member connected in parallel to a power switch, characterized in that it is formed in series by connecting a first diode (21), a capacitor (22) and a second diode (23), a control switch connected to the node of the first diode (21) and the capacitor (22). (3), and a current member (1) is connected to the node of the second diode (23) and the capacitor (22).