CS225925B1

CS225925B1 - Circuitry of semiconductor switch controllable by voltage

Info

Publication number: CS225925B1
Application number: CS452481A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Widerlechner; Josef Ing Milota
Original assignee: Jaroslav Ing Widerlechner; Josef Ing Milota
Priority date: 1981-06-17
Filing date: 1981-06-17
Publication date: 1984-03-19
Also published as: JPS5821924A; SE8203672L; SE452825B; DE3220507A1; CH660241A5

Abstract

The circuit arrangement contains voltage-dependent elements, resistors, a transformer, a diode, a controllable semiconductor switching element and a Zener diode, with an output terminal which is formed by the first output electrode of the controllable semiconductor switching element, with a second output terminal which is formed by the second output electrode of the controllable semiconductor switching element, with a resistor which is connected between the first input electrode of the controllable semiconductor switching element and the second input electrode of the controllable semiconductor switching element, with a Zener diode, the anode of which is connected to the second input electrode of the controllable semiconductor switching element and the cathode of which is connected to the anode of the diode. The invention achieves the object of creating a circuit by providing between the two input terminals two parallel branches consisting in each case of a series circuit of a voltage-dependent element with a resistor in opposite sequence, by connecting to the centres of these branches the primary winding of a transformer, the secondary winding of which is connected, on the one hand, via a resistor to a first input electrode of the controllable semiconductor switching element and, on the other hand, to its second input electrode, and by connecting a Zener diode and a further resistor in parallel with these two branches.

Description

Vynález se týká zapojení polovodičového spínače řiditelného napětím, které obsahuje napěíově závislé prvky, odporníky, transformátor, diodu, řiditelný polovodičový spínací prvek a Zenerovu diodu. První výstupní svorka zapojení je vytvořena první výstupní elektrodou řiditelného polovodičového spínacího prvku. Druhá výstupní svořka zapojení je vytvořena druhou výstupní elektrodou řiditelného polovodičového spínacího prvku. Odporník je zapojený mezi první vstupní elektrodu řiditelného polovodičového spínacího prvku a druhou vstupní elektrodou řiditelného polovodičového spínacího prvku. Zenerova dioda, jejíž anoda je zapojena na druhou vstupní elektrodu řiditelného polovodičového spínacího prvku má katodu zapojenou na anodu diody·The invention relates to a voltage-controllable semiconductor switch comprising a voltage-dependent element, resistors, a transformer, a diode, a controllable semiconductor switching element, and a Zener diode. The first output terminal of the wiring is formed by the first output electrode of the controllable semiconductor switching element. The second wiring output terminal is formed by the second output electrode of the controllable semiconductor switching element. The resistor is connected between the first input electrode of the controllable semiconductor switching element and the second input electrode of the controllable semiconductor switching element. The Zener diode whose anode is connected to the second input electrode of the controllable semiconductor switching element has a cathode connected to the anode of the diode ·

Dosud známá zapojení polovodičových spínačů řiditelných napětím obsahují například hladinové obvody pro vyhodnocení úrovně vstupního signálového napětí a ke zpracování signálu pro řízení řiditelného polovodičového spínacího prvku užívají aktivních součástek jako jsou například tranzistory. Tato zapojení ke své funkci vyžadují pomocný zdroj stejnosměmého napájecího napětí. Při ztrátě tohoto napětí neúčinkují a jsou proto méně spolehlivá.The known voltage-controllable semiconductor switch connections, for example, comprise level circuits for evaluating the level of the input signal voltage, and use active components such as transistors to process the signal for controlling the controllable semiconductor switching element. These connections require an auxiliary DC power supply to function. They do not work at the loss of this voltage and are therefore less reliable.

Uvedenou nevýhodu odstraňuje zapojení polovodičového spínače řiditelného napětím podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že mezi první vstupní svorkuu a druhou vstupní svorkou Jsou dvě paralelní větve. První větev je vytvořena sériovým spojením nejméně jednoho prvního napětově závislého prvku, jehož první konec je zapojen na první vstupní svorku a druhý na začátek primárního vinutí transformátoru, s prvním odporníkem, jehož první konec je zapojenThis disadvantage is overcome by the connection of the voltage-controllable semiconductor switch according to the invention, which consists in that there are two parallel branches between the first input terminal and the second input terminal. The first branch is formed by series connection of at least one first voltage-dependent element, the first end of which is connected to the first input terminal and the second to the start of the primary winding of the transformer, with a first resistor whose first end is connected

225 925 . ' I225 925. 'I

225 925 na druhou vstupní svorku a druhý na začátek primárního vinutí transformátoru. Druhá větev je vytvořena sériovým s^pojením nejméně jeclnoh^{o d}ru^hého · ⁿapět^ove závislého p^rvku, za^pojene^{ho p}r^v ⁿírn koncern ^na druh°^u vstu^pní svorku a ^druhým na konec primárn^o ^vinutí teaM^rrnátoru, в druhým odporrn.ke^m, ^zapojeným ^prvním koncem na první ^vstupní svorto a druhým ⁿa ^konec primárního vinutí transformátoru. Začátek sekundárního vinutí transformátoru je zapojen na anodu diody. Její katoda je ^přes od^porník zapojena na první vsWpní elektrod^u řiditel^éého pol^ovodičového spínacího prvku.225 925 to the second input terminal and the second to the start of the primary winding of the transformer. The second branch is formed by a series of ^p ojením least jeclnoh ^from ru ^Heho · ⁿ APET ^s e dependent p ^rvku, as ^{bound with} e ^{he p} r ^ⁿ IRN concern ^the type of DEG ⁱⁿ ga ^p the clamp and ^d ruhým the end primarily ^ ^o inutí Team ^ rrnátoru, в second odporrn.ke ^m, ^zap ojeným ^p IRST end first ⁱⁿ step svorto and the second ^{end of the} ⁿ and the primary winding of the transformer. The start of the secondary winding of the transformer is connected to the anode of the diode. The cathode is of ^p res ^p orník connected to the first electrode ⁱⁿ the editor vsWpní ^s ého pol ^s odičového switching element.

Pr^aktick^é · provedení předmětu vyniálezu je zobraaeno na ^výkr^^esu_l na ^které^{m je z}n^ázorněno zai^í^Je^íí polovodičového spínače řiditeléého napětím.Pr tick ^if ^E · vyniálezu embodiment of the zobraaeno ^fattening ^ ^es in _l ^who Ré ^{is m n} ^o arability zai ^ i ^ Is ^ ii řiditeléého semiconductor switch voltage.

Mezi první vstupní svorkou 1. a druhou vstupní svorkou 2 jsou dvě paralelní · větve. Prvnítvětev je vnořena triovým s^pojením ^prvn^ího na^pěto^vě ^závi^sl^ého pr^vku 2» ^jehož prrn ^kon^ec* ^{je zap}o^jen na prv^ní v^stu^pní svorku i a ±ru^hý na začáte^k prim^árního ^vinutí tra^nsforaiátoru £,’ ^{s p}rvním od^porní^kem ^£, jehož první·^konec je zapojen na ďruh^ou sv^ork^u 2 a ^druh^ý na začátek prim^rní^h^o vinutí transformátoru 4. Druhá větev je vytvořena sériovým spojením nejméně jednoho druhého napětově závislého prvku £, zapojeného prvním koncem na druhou vstupní svorku 2 a drukiým na konec ^•imárního vinutí -transformátoru 4, s druh^ým odporníkem 7, ^za“ pojeným prvním koncem na první vstupní svorku 1 a druhým na konec primárního vinutí transformátoru £. Začátek sekulárního vinutí transformátoru 4 je zapojen na anodu diody 8, jejíž katoda je přes třetí odporník £ zapojena na první vstupní elektrodu řiditelného polovodičového spínacího prvku 10, která tvoří první výstupní svorku 11. Druhá výstupní svorka 12 je vytvořena druhou výstupní elektrodou řiditelného polovodičového spínacího prvku 10, na kterou je rovněž připojena anoda Zenerovy diody 14, jejíž katoda je zapojena na katodu diody 8.Between the first input terminal 1 and the second input terminal 2 there are two parallel branches. Prvnítvětev is embedded in the Trio with ^p ojením ^p RVN ^í ^PE ^{in the} E ^z ^AVI l ^é it pr ^aged 2 ^»whose Prrn ^to on ^EC * ^{is caused} by ⁿ to previously ^it in ^{^p u} her terminal ia ± ru ^H y to begun ^to direct ^and Scaling ^vin inhabitants from Tra ^NSF oraiátoru £, ^'sp IRST from ^p iodide and base ^to em ^£, the first · ^K Oneco is connected on the other ^ou St. ^of rk ^at 2 and ^Dr. uh ^{characterized} top prim ^ RNI ^ h ^ a transformer 4. the other branch is formed by a serial connection of at least one voltage-dependent element of the second £, connected first end to a second input terminal 2 and the end drukiým ^ • imárního winding transformers which are 4, type ^yM resistor 7 ^as "bonded first end to the first input terminal 1 and the second to the end of the primary winding of the transformer 6. The start of the secular winding of the transformer 4 is connected to the anode of the diode 8, the cathode of which is connected via a third resistor 6 to the first input electrode of the controllable semiconductor switching element 10, which constitutes the first output terminal 11. 10, to which the anode of the Zener diode 14 is also connected, the cathode of which is connected to the cathode of the diode 8.

Mezi první vstupní elektrodou a druhou vstupní elektrodou řiditelného polovodičového spínacího prvku 10 je zapojen čtvrtý odpcrník 1J. Napětově závislými prvky £,£ mohou být dvojpoly, u kterých je závislost proudu I na napěěí U vyjádřena například rovnicí kde C a · jsou kladné konstanty, přieemž velikost · je řádu desstek. Tak je tomu například u varietoru, což je strukturálně nelineární polovodičový odpor. Jinými napětově závislými prvky mohou být lavinové polovodičové diody s podobnou výraznou zááislostí proudu na nappěí. Kiditenným polovodičovým spínacím prvkem 10 je tyristor. Jeho řadicí elektroda je první vstupní elektrodou a katoda je druhou vstupní elektrodou řiditelnéhj polovodičového spínací^· prvku 10. Anoda tyristoru je první výstupní elektrodou a katoda je druhou výstupní elektrodou řidttllééhj polovodičového spínacího prvku 10_o A fourth resistor 11 is connected between the first input electrode and the second input electrode of the controllable semiconductor switching element 10. The voltage-dependent elements 5, 6 can be bipoles in which the current dependence I on the voltage U is expressed, for example, by the equation where C and · are positive constants, while the magnitude · is of the order of ten. This is the case, for example, with the varietor, which is a structurally non-linear semiconductor resistor. Other voltage-dependent elements may be avalanche semiconductor diodes with similar significant current dependence on voltage. The kidney semiconductor switching element 10 is a thyristor. Its shift electrode is the first input electrode and the cathode is the second input electrode of the controllable semiconductor switching element 10. The thyristor anode is the first output electrode and the cathode is the second output electrode of the control semiconductor switching element 10 _.

Činⁿost opojení polovodičov^o s^na^ ^d^edéého na^tím je možné ^popsat ^pomocí ^oudu tekoucího napětově závislými prvky £ a 6 ^a proudu I tekoucího odpomíky £ a 7. Proud v primárním vinutí transformátoru £ je dán rozdíeem I_y - I . V důsledku napětové zááiss.0ssi uvedených napětově závislých prvků je také proud primárního vinutí transformátoru funkcí vstupního nape^tí. Při klíoovém vstupním napětí je proud odporníků I _y ·o někooik řádů větší než proud napěťově z^A^isl^ych prvků I_y a primárním vinutím transformátoru £ protéká proud jedné poonaity. Zvýšením vstupního ΜρέΗ, například přepětím, dochází k rychlé změně polarity primárního proudu transformátoru a k transformaci proudu v jeho sekundárním vinutí.Tin ^N ost intoxication semiconductor ^ os ^ to ^ ^ d ^ to ^ edéého that can transcribe ^p ^ ^p dip here of limbs flowing through a voltage-dependent elements and £ 6 ^{and the} current I flowing odpomíky £ and 7. The current in the primary winding of the transformer is given by £ rozdíeem I _y - I. Due to the voltage input of said voltage-dependent elements, the current of the transformer primary winding is also a function of the input voltage. When the input voltage is klíoovém resistors current I _y · někooik by orders of magnitude larger than the current of the voltage isl ^ N ^ I _y YCH elements and the transformer primary winding current flows through one £ poonaity. Increasing the input ΜρέΗ, for example by overvoltage, rapidly changes the polarity of the primary current of the transformer and transforms the current in its secondary winding.

225 925225 925

V sekundárním vinutí transformátoru zatíženém vstupním obvodem řiditelného polovodičového spínacího prvku 10, který sestává-z odporu řídicí elektrody tyristoru a předřad^ého. odporníku 9 vznikne proudový impuus, který tento tyristor sepne. Komutace proudu transformátoru_ má impulsní charakter. Naapřklad pro oc = 15 nárůst vstupního napětí 1,5 krát zvýšení proudu I. 485 krát. Kommuací primárního proudu, to jest změnou magnneického toku transformátoru v celém rozsahu magnneizační chaaaktteistiky použitého feromagnetického matteiálu jeho jádra se dosáhne optimální transformace proudu a maximálního vyuuiií maanneického obvodu. Půjde vlastně o změnu magnneického toku od -0^ _ do +0^^· VIVvem nasycení jádra transformátor max líiQX omezuje minoitví enefrgie přenášené vstupními svorkami ze - zdroje vstupního napětí a užité k sepnnuí řidteenného polovodičového spínacího prvku tak, ie-nemůže dojít k jeho poškození. Daaší výhodou zapooení napětím řiditlnného polovodičového spínače je to, ie jeho vstupní .In the secondary winding of the transformer loaded by the input circuit of the controllable semiconductor switching element 10, which consists of the resistance of the control electrode of the thyristor and the ballast. In the resistor 9, a current impuus is generated which switches the thyristor on. The commutation of the transformer current has an impulse character. For example, for oc = 15 the input voltage increase 1.5 times the current I increase. 485 times. By communicating the primary current, that is, by changing the magnitude of the transformer flow across the magnitude of the magnitude of the magnitude of the ferromagnetic material of its core, optimum current transformation and maximum utilization of the Maanne circuit are achieved. In fact, the magnitude flux will change from -0 ^ _ to + 0 ^^ · VIV due to the saturation of the core, the max liiQX transformer limits the minitity of the input power from the input terminals and used to close the controllable semiconductor switching element so that it cannot damage. Another advantage of the voltage of the controllable semiconductor switch is its input.

svorky jsou galvanicky odděleny od svorek výstupních.the terminals are galvanically separated from the output terminals.

Zapooení napětím řidteenéého polovodičového spínače podle vynálezu se můíe s výhodou použit nappíklad tak, ie se vstupním proměnným napětím řídí proud v různé zátěži zapínáním ř:^clie=n^2^^ch polovodičových spínacích prvků jako jsou transistory, tyristory i optoelektronické spínací prvky.Zapooení voltage řidteenéého semiconductor switch according to the invention can advantageously be used nappíklad way, ie with the input variable voltage controls the current in the different load switching R ^ Clie = n ^ 2 ^ ^c h semiconductor switching elements such as transistors, thyristors and optoelectronic switching elements.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Voltage-controlled semiconductor switch containing voltage-dependent elements, buffers, transformer, diode, controllable semiconductor switching element and Zener diode, with a first output terminal formed by the first output electrode of the controlled semiconductor switching element, with a second output terminal formed by the second output electrode with a resistor connected between the first input electrode of the controlled semiconductor switching element and the second input electrode of the controllable semiconductor switching element, with a Zener diode, the enode of which is connected to the second input electrode of the controlled semiconductor switching element and its cathode is connected to the anode of the diode; that is, between the first input terminal (1) and the second input terminal (2), there are two parallel branches, of which the first branch is formed by a series connection of at least one first voltage the first end is connected to the first input terminal (1) and the second to the start of the primary winding of the transformer (4), with the first resistor (5), the first end of which is connected to the second input terminal (2) and a second to the start of the primary winding of the transformer (4) and a second branch formed by a series connection of at least one second voltage-dependent element (6) connected by a first end to a second input terminal (2) and a second to the end of a low voltage; a transformer (4) with a second resistor (7) connected by a first end to the first input terminal (1) and a second to the end of the primary winding of the transformer (4) while the start of the secondary winding of the transformer (4) is connected to the anode its cathode is connected via a third resistor (9) to the first input electrode of a semiconductor switching element (10) and the end of the secondary winding of the transformer (4) is connected. on the second input electrode of the controlled semiconductor switching element (10).