CS252755B1 - Zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem, jehož první elektroda je připojena na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí a jehož druhá elektroda je připojena na katodu nulové diody, jejíž anoda je připojena na zápornou svorku zdroje stjeno- směrného napětí, přičemž katoda nulové diody tvoří výstup spínače. Účelem zapojení je docílit snížení výkonových ztrát, vznikajících na vypínatelném výkonovém spínacím prvku při jeho vypínání, a vyloučení ztrát vlastního odlehčovacího obvodu při současném umožnění činnosti spínače nejen v jednokvadrantovém pul sním měniči, ale i ve dvoukvadrantovém a čtyř- kvadrantovém pulsním měniči . Uvedeného řičel u se dosáhne zejména využitím rezonančního děje při nabíjení kondenzátoru, uspořádaných v odlehčovacím dvoupolu spínače a použitím oddělovací diody.

Description

Vynález se týká zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem, jehož první elektroda je připojena na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí a jehož druhá elektroda je připojena na katodu nulové diody, jejíž anoda je připojena na zápornou svorku zdroje stejnosměrného napětí, přičemž katoda nulové diody tvoří výstup spínače·

Spínač s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem slouží k pulsní regulaci elektrické energie ze zdroje stejnosměrného napětí do zátěže· Uvažovaný spínač je zapojen jako jednokvadrantový pulsní měnič, v němž vypínatelný výkonový spínací prvek ošetřený odlehčovacím obvodem, omezujícím výkonové ztráty při jeho vypínání, je zapojen směrem ke kladné svorce zdroje stejnosměrného napětí a nulová dioda je zapojena směrem k záporné svorce zdroje stejnosměrného napětí. Tento spínač je předurčen pro použití ve dvoukvadrantových i čtyřfcvadrantových pulsních měničích, ve kterých musí spolupracovat se spínačem zrcadlově převráceným, u kterého je vzájemně zaměněna poloha vypínatelného výkonového spínacího prvku a nulové diody.

Při spínání a vypínání vypínatelného výkonového spínacího prvku, například bipolámího tranzistoru, unipolámího tranzistoru, nebo vypínatelného tyristorů typu GTO, dochází k jeho výkonovému přetěžování, způsobenému tím, že během vypínací i spínací doby se na vypínatelném výkonovém spínacím prvku objevuje současně velké napětí i velký proud. U pulsních měniči zpracovávajících velké napětí, řádově stovek voltů, a velké proudy, řádově desítek až stovek ampérů, vyvstávají tedy nutně problémy s výkonovou ztrátou na vypínatelném výko- 2 252 755 novém spínacím prvku, pracujícím při vysokých přepínaoích kmitočtech v oblasti jednotek až desítek kilohertzů. Vypínatelný výkonový spínací prvek mívá obvykle vypínací dobu delší než spínaoí dobu a navíc bývá účelné z hlediska jeho spolehlivosti zajistit zánik proudu, protékajícího vypínatelným výkonovým spínacím prvkem, dříve, než napětí na něm dosáhne příliš velké hodnoty. Potom pro některé aplikace postačí ošetřit vypínatelný výkonový spínaoí prvek odlehčovacím obvodem, omezujícím výkonovou ztrátu pouze při jeho vypínání. Tato snaha vedla ke konstrukci různých odlehčovaoíoh obvodů ztrátových, obsahujících kondenzátory, cívky, odpory, diody, případně i aktivní polovodičové prvky. V těchto odlehčovaoíoh obvodech je energie kondenzátorů mařena ve zmíněných odporech. Existují i bezeztrátové odlehčovaoí obvody, které však obsahují velký počet prvků, kde aktivní i pasivní polovodičové prvky jsou v nich extrémně namáhány a rovněž i doby, potřebné k navrácení odlehčovacího obvodu do výchozího stavu, bývají dlouhé. U některých odlehčovaoíoh obvodů, obsahujících více kondenzátorů, bývají tyto kondenzátory připojeny k vypínatelnému výkonovému spínacímu prvku přes různý počet obvodových prvků a tím mají zákonitě v sérii za sebou připojeny rozdílné parazitní indukčnosti, které nedovolují rovnoměrné rozdělení nabíjecích proudů těchto kondenzátorů. U většiny těchto odlehčovaoíoh obvodů není vyřešena otázka jejich vzájemného ovlivňování ve dvoukvadrantovýoh a čtyřkvadrantoyých půleních měničích, kde spínač, ošetřený odlehčovacím obvodem, je nucen spolupracovat .se spínačem v zrcadlově převrácené konfiguraci, t.j. u kterého je vzájemně převrácená poloha vypínatelného výkonového spínacího prvku a nulové diody.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi druhou elektrodu vypínatelného výkonového spínacího prvku a katodu nulové diody je vřazena oddělovací dioda, připojená na druhou elektrodu vypínatelného výkonového spínacího prvku svou anodou a svou katodou na katodu nulové diody, přičemž na druhou elektrodu vypínatel- 3 252 755 ného výkonového spínacího prvku je připojen odlehčovací dvoupól svou první svorkou, který je svou druhou svorkou připojen na zápornou svorku zdroje stejnosměrného napětí.

Dalěí podstata vynálezu spočívá v tom, že odlehčovací dvoupól je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes cívku a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor na anodu první diody, jejíž katoda je dále připojena přes první kondenzátor na katodu druhé diody, jejíž anoda je připojena na spoj mezi cívkou a druhým kondenzátorem, přičemž katoda druhé diody tvoří první svorku odlehČovacího dvoupólu a anoda první diody tvoří druhou svorku odlehČovacího dvoupólu.

Ještě další podstata vynálezu spočívá v tom, že odlehčovací dvoupol je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes cívku a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor na anodu první diody, jejíž katoda je dále připojena přes první kondenzátor na katodu druhé diody, jejíž anoda je připojena na spoj mezi cívkou a druhým kondenzátorem a jejíž katoda je dále připojena přes odpor na katodu čtvrté diody, jejíž anoda je připojena na katodu třetí diody, přičemž katoda druhé diody tvoří první svorku odlehČovacího dvoupólu a anoda první diody tvoří druhou svorku odlehČovacího dvoupólu.

Ještě další podstata vynálezu pak spočívá v tom, že odlehčovací dvoupol je tvořen první diodou, jejíž katoda je připojena přes cívku na anodu třetí diody, jejíž katoda je připojena přes druhý kondenzátor na anodu první diody, ke které je dále připojena anoda čtvrté diody, jejíž katoda je připojena přes odpor na anodu třetí diody, jejíž katoda je dále připojena na anodu druhé diody, jejíž katoda je připojena přes první kondenzátor na katodu první diody, přičemž katoda druhé diody tvoří první svorku odlehČovacího dvoupólu a anoda první diody tvoří druhou svorku odlehČovacího dvoupólu.

U řešení zapojení podle vynálezu je spínač a vypínatelným výkonovým spínacím prvkem vybaven bezeztrátovým odlehČovacím

252 755 dvoupólem, omezujícím výkonové ztráty ve vypínatelném výkonovém spínacím prvku při jeho vypínání. Výhodou rovněž je přítomnost oddělovací diody, která zabraňuje nabíjení prvního kondenzátoru a druhého kondenzátoru odlehčovacího dvoupólu při spolupráci spínače podle vynálezu se spínačem zrcadlově převráceným při provozu ve dvoukvadrantových nebo čtyřkvadrantových pulsních měničích. Další výhoda zapojení spínače podle vynálezu spočívá v tom, že při vypínání vypínatelného výkonového spínacího prvku přestává proud zátěže protékat tímto vypínatelným výkonovým spínacím prvkem a začíná protékat prvním kondenzátorem přes první diodu a druhým kondenzátorem přes druhou diodu odlehčovacího dvoupólu směrem ze záporné svorky zdroje stejnosměrného napětí. První kondenzátor i druhý kondenzátor mají s výhodou stejně velkou kapacitu a protože proud zátěže protéká přes odlehčovací dvoupól dvěma elektricky i prostorově shodnými paralelními cestami, vždy přes shodný počet prvků, které prakticky mají i stejnou parazitní indukčnost, je jeho rozdělení při průtoku prvním kondenzátorem a druhým kondenzátorem rovnoměrné. Za velkou výhodu zapojení podle vynálezu lze rovněž považovat i skutečnost, že při vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku pracují vlastně první kondenzátor i druhý kondenzátor paralelně, tudíž je jejioh efektivní kapacita dvojnásobná a naopak při sepnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku dochází k nabíjení prvního kondenzátoru i druhého kondenzátoru sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem přes třetí diodu a cívku tak, že první kondenzátor i druhý kondenzátor jsou zapojeny v sérii a jejich výsledná kapacita je tedy poloviční oproti kapacitě každého jednotlivého kondenzátoru. Výsledkem je velmi výhodný poměr efektivní kapacity při vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku vůči efektivní kapacitě při jeho sepnutí o velikosti čtyři ku jedné a tudíž je minimalizována amplituda sinusového rezonančního proudového půlkmitu při zachování krátké doby trvání tohoto sinusového rezonančního proudového půlkmitu. Proto i přídavné proudové namáhání vypínatelného výkonového spínacího prvku tímto sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem je malé. Další výhodou

- 5 252 755 zapojení spínače podle vynálezu je případné použití čtvrté diody a odporu v odlehčovacím dvoupolu, které zajistí zmaření energie, nashromážděné v cívce vlivem zotavovacího proudu třetí diody při skončení sinusového rezonančního proudového půlkmitu· Tím je chráněna třetí dioda, ve které by jinak byla tato energie mařena· Vzhledem k tomu, že zotavovací proud třetí diody je však řádově menší, než amplituda sinusového rezonančního proudového půlkmitu, je i parazitní energie cívky, způsobená tímto proudem, tak malá, že přítomnost odporu nenarušuje princip bezeztrátovosti odlehčovacího dvoupolu·

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem v zapojení podle vynálezu, přičemž na obr· 1 je znázorněno celkové zapojení spínače, na obr· 2 je zobrazena základní varianta zapojení odlehčovacího dvoupolu, obr· 3 znázorňuje upravenou variantu zapojení odlehčovacího dvoupolu a obr. 4 ukazuje jinou možnou upravenou variantu zapojení odlehčovacího dvoupolu.

Spínač v zapojení podle vynálezu je tvořen vypínatelným výkonovým spínacím prvkem jehož první elektroda 2 3© připojena na kladnou svorku 2 zdroje J. stejnosměrného napětí U-g·

Tento vypínatelný výkonový spínací prvek J může být představován například alespoň jedním bipolámím tranzistorem typu NPN, jak je vyznačeno na obr. 1, nebo jím mohou být jakékoliv jiné výkonové spínací prvky, vypínané řídicím signálem, jako například bipolární tranzistory typu PNP, unipolámí tranzistory, jejich paralelní řazení, nebo jejich kombinace v Darlingtonově zapojení, vypínatelné tyristory typu GTO, popřípadě i mechanické kontaktní spínače a podobně. Druhá elektroda 6 vypínatelného výkonového spínacího prvku 4 je připojena na katodu nulové diody 2» která současně tvoří výstup 8 spínače. Nulová dioda 2 3^e pak svou anodou připojena na zápornou svorku J zdroje 2 stejnosměrného napětí Ug. Jak je dále zřejmé z obr. 1, je mezi druhou elektrodu 6 vypínatelného výkonového spínacího prvku 2 ^a katodu nulové diody 2 vřazena oddělovací dioda 2» která je připojena na katodu nulové diody 2 svou katodou a na druhou elektrodu 6 vypínatelného výkonového spínacího prvku 4

- 6 252 755 svou anodou· Ha druhou elektrodu 6 vypínatelného výkonového spínaoího prvku £ je pak rovněž připojen svou první svorkou 21 odlehčovací dvoupol JO, který je svou druhou svorkou 12 připojen na zápornou svorku 2 zdroje 1 stejnosměrného napětí Ug,

V základní variantě zapojení odlehčovacího dvoupólu 10. znázorněné na obr. 2, je tento odlehčovací dvoupól 10 tvořen první diodou 22» která je svou katodou připojena na anodu třetí diody 22· Třetí dioda 15 je svou katodou připojena přes cívku 19 a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor 18 na anodu první diody 22» která je svou katodou dále připojena přes první kondenzátor 17 na katodu druhé diody 21· Druhá dioda 14 je potom svou anodou připojena na spoj mezi cívkou 19 a druhým kondenzátorem 18. Π této základní varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu 10 představuje katoda druhé diody 14 první svorku 11 odlehčovacího dvoupólu 10. a anoda první diody 13 druhou svorku 12 odlehčovacího dvoupólu 10.

U upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu 10. vyznačené na obr. 3» je tento odlehčovací dvoupól 10 tvořen první diodou 13. která je svou katodou připojena na anodu třetí diody 22· Třetí dioda 15 je svou katodou připojena přes cívku 22 a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor 18 na anodu první diody 22» která je svou katodou dále připojena přes první kondenzátor 17 na katodu druhé diody 21· Druhá dioda 14 je svou anodou připojena na spoj mezi cívkou 19 a druhým kondenzátorem 18 a svou katodou je dále připojena přes odpor 20 na katodu čtvrté diody 22· čtvrtá dioda 16 je potom svou anodou připojena na katodu třetí diody 22· Obdobně jako u základní varianty zapojení odlehčovacího dvoupolu 10 představuje i zde katoda druhé diody 14 první svorku 11 odlehčovacího dvoupólu 10 a anoda první diody 13 druhou svorku 12 odlehčovacího dvoupólu 10.

U jiné možné upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupólu 22» vyznačené na obr· 4» je tento odlehčovací dvoupól 10 tvořen první diodou 22» která je svou katodou připojena přes cívku 19 na anodu třetí diody 15· Třetí dioda 15 je svou katodou připojena přes druhý kondenzátor 18 na anodu první

- 7 252 755 diody ke které je dále připojena i anoda čtvrté diody 16· Čtvrtá dioda 16 je svou katodou připojena přes odpor 20 na anodu třetí diody 22, která je svou katodou dále připojena na anodu druhé diody 24· Druhá dioda 14 je potom svou katodou připojena přes první kondenzátor 17 na katodu první diody 13» Analogicky jako u předchozích variant zapojení odlehčovacího dvoupólu 10 představuje i zde katoda druhé diody 14 první svorku 11 odlehčovacího dvoupólu 10 a anoda první diody 13 druhou svorku 12 odlehčovacího dvoupólu 10»

Princip činnosti spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem 2 v zapojení podle vynálezu je následující·

Předpokládá se, že v zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínacím prvkem 2 3© užit odlehčovací dvoupól 10 v jeho základní variantě zapojení, vyznačené na obr· 2. Dále se předpokládá, že zdroj 2 stejnosměrného napětí Ug má schopnost energii v sobě též akumulovat a že zátěž spínáme má odporově induktivní charakter s případným v sérii zapojeným zdrojem proměnného napětí.

Za výchozí situaci se považuje stav, kdy vypínatelný výkonový spínací prvek 2 3® sepnut~a proud ig zátěže protéká směrem, naznačeným na obr· 1 z kladné svorky 2 zdroje 2 stejnosměrného napětí přes sepnutý vypínatelný výkonový spínací prvek 2 a oddělovací diodu 2 na výstup 8 spínače. První kondenzátor 17 odlehčovacího dvoupólu 10 je nabit na napětí o velikosti napětí Ug v takové polaritě, že jeho kladná elektroda je spojena s první svorkou 11 odlehčovacího dvoupólu 10 a druhý kondenzátor 18 odlehčovacího dvoupólu 10 je nabit rovněž na napětí o velikosti napětí Ug v takové polaritě, že jeho kladná elektroda je připojena na anodu druhé diody 14. Třetí dioda 14 je tedy v tomto okamžiku polována napětím o velikosti napětí Ug v závěrném směru. První kondenzátor 17 a druhý kondenzátor*T8 mají oba s výhodou stejně velkou kapacitu a v okamžiku vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku 2 se tedy proud ig zátěže rozdělí na dvě poloviny, z nichž jedna vybíjí první^kondenzátor 17 přes první diodu 13 a druhá vybíjí druhý konden- 8 252 755 zátor 18 přes druhou diodu 14 z původního napětí Ug na nulové napětí. V okamžiku vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku £ převezmou tedy první kondenzátor 17 i druhý kondenzátor 18 celý proud ig zátěže až do okamžiku, kdy se zcela vybijí na nulové napTEÍ a vedení proudu ig zátěže převezme nulová dioda 2· Budou-li mít první kondenzátor 17 i druhý kondenzátor 18 dostatečně velkou kapacitu vzhledem k proudu i zátěže a k délce vypínací doby vypínatelného výkonového spínacího prvku 4, pak lze pomocí nich zajistit, že proud ig zátěže, protékající vypínatelným výkonovým spínacím prvkem^, zanikne při jeho vypnutí dříve, než napětí na něm vzroste na příliš velkou hodnotu. Tím budou velmi výrazně omezeny výkonové ztráty na vypinatelném výkonovém spínacím prvku £ při jeho vypínání. První kondenzátor 17 i druhý kondenzátor 18 zůstávají vybity po celou dobu, kdy je vypnut vypínatelný výkonový spínací prvek 2· K jejich novému nabití na napětí o velikosti napětí U-θ dojde v okamžiku opětného sepnutí vypínatelného výkonového“spínacího prvku £ následujícím způsobem. První dioda 13 a druhá dioda 14 jsou polovány v závěrném směru napětím o velikosti napětí Ug a v dalším ději se neuplatní. Vypínatelný výkonový spínací prvek 4 svým sepnutím způsobí připojení sériového rezonančního obvodu, tvořeného prvním kondenzátorem 17. třetí diodou 22, cívkou 19 a druhým kondenzátorem 48, na zdroj 2 stejnosměrného napětí Ug. Tímto sériovým rezonančním obvodem proteče sinusový rezonanční proudový půlkmit, po jehož ukončení budou první kondenzátor 17 i druhý kondenzátor 18 nabity na napětí o velikosti napětí Ug, nebol během rezonančního děje jsou první kondenzátor 17 i dríhý kondenzátor 18 zapojeny v sérii a mají stejnou velikost kapacity. Při uvažovaném stejném rezonančním ději by se při využití pouze jednoho ekvivalentního kondenzátoru tento nabil na napětí rovné dvojnásobku napětí Ug.

Třetí dioda 15 ukončuje rezonanční děj právě v jeho půlperŤodě a nedovoluje změnu směru toku proudu v sériovém rezonančním obvodu. První kondenzátor 17 i druhý kondenzátor 18 zůstávají nabity na napětí o velikosti napětí Ug a jsou připraveny k novému cyklu.

- 9 252 755

Vzhledem k tomu, že reálná třetí dioda 15 má vždy určitou konečnou dobu zotavení v závěrném směru, dovolí během této doby protékání proudu v závěrném směru. V okamžiku jejího zotavení a uzavření je však v cívce 19 akumulována určitá energie, způsobená špičkovou hodnotou zotavovacího proudu třetí diody 15.

Pokud nemá dojít k mařený této, byl i malé, energie ve třetí diodě 15 a pokud se má současně zabránit jejímu přídavnému napěťovému namáhání, pak místo odlehčovacího dvoupolu 10 v jeho základní variantě zapojení podle obr. 2, lze použít buž upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupolu 10 podle obr. 3, popřípadě jiné možné upravené varianty zapojení odlehčovaoího dvoupolu 10 podle obr. 4. Punkce těchto odlehčovacích dvoupólů 10 je zcela stejná, jsou však navíc vybaveny čtvrtou diodou 16 a odporem 20, ve kterém doohází ke zmaření energie, nashromážděné v cívce 19 a způsobené zotavovacím proudem třetí diody J2· U upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupolu JO podle obr. 3 doohází k demagnetizaci cívky 19 tak, že proud protéká cestou od druhé svorky 12 odlehčovacího dvoupolu JO přes druhý kondenzátor 18. cívku 22., čtvrtou diodu 16 a odpor 20 na první svorku 11 odlehčovacího dvoupolu 10. U jiné možné upravené varianty zapojení odlehčovacího dvoupolu 1.0 podle obr. 4 dochází k demagnetizaci cívky 19 tak:, že proud protéká cestou od druhé svorky 12 odlehčovacího dvoupolu 10 přes čtvrtou diodu 16. odpor 20, cívku 19 a první kondenzátor 17 na první svorku 21 odlehčovacího dvoupolu 10. Vzhledem k tomu, že špička zotavovacího proudu třetí diody 15 je však řádově menší, než amplituda sinusového rezonančního proudového půlkmitu, je energie, mařená v odporu 20, přibližně o dva řády menší, než energie, soustředěná v prvním kondenzátoru 17 a druhém kondenzátoru 18. což ve svém důsledku znamená, že použití odporu 20 nenarušuje princip bezeztrátovosti odlehčovacího dvoupolu 10.

Vypínatelný výkonový spínací prvek 2 je sice při sepnutí přídavně proudově namáhán sinusovým rezonančním proudovým půlkmitem, ale vzhledem k tomu, že v době trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu jsou první kondenzátor 17 a druhý kondenzátor 18 zapojeny v sérii, kdy je jejich efektivní kapa10 252 755 čita poloviční, přičemž v době vypínání vypínatelného výkonového spínacího prvku & pracují první kondenzátor 17 a druhý kondenzátor 18 paralelně, kdy je jejich efektivní kapacita dvojnásobná, je pak poměr jejich efektivních kapacit při vybíjeni vůči nabíjení čtyři ku jedné, což zajišíuje minimalizaci amplitudy a doby trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu. Proto je přídavné proudové namáhání vypínatelného výkonového spínacího prvku 4 v zapojení spínače podle vynálezu velmi malé i při krátké době trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu. Krátká doba trvání sinusového rezonančního proudového půlkmitu je důležitá i z toho hlediska, že určuje minimální potřebnou dobu sepnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku 2·

U řešení zapojení spínače podle vynálezu dovoluje oddělovací dioda vřazená mezi druhou elektrodu 6 vypínatelného výkonového spínacího prvku 4» ke které je připojena svou anodou, a katodu nulové diody 2» ke které je připojena svou katodou, spolupráci tohoto spínače se spínačem v zrcadlově převrácené konfiguraci, t.j. se vzájemně zaměněnými polohami vypínatelného výkonového spínacího prvku £ a nulové diody 2» kdy oba tyto spínače mohou spolupracovat ve dvoukvadrantovém pulsním měniči, u kterého je zátěž připojena mezi výstupy obou spínačů, nebo mohou spolupracovat ve čtyřkvadrantovém pulsním měniči, u kterého jsou výstupy obou spínačů spojeny a tvoří spolu výstup jedné větve můstkového uspořádání čtyřkvadrantového pulsního měniče. Princip činnosti oddělovací diody £ je potom následující. Je-li vypínatelný výkonový spínací prvek 4 ^ve vypnutém stavu, vytéká proud i^ zátěže směrem, naznačeným na obr. 1, ze záporné svorky J zdroje 2 stejnosměrného napětí U_B přes nulovou diodu 2» přičemž výstup 8 spínače má stejný potenciál jako záporná svorka J zdroje 2 stejnosměrného napětí U_B a první kondenzátor 22 i druhý kondenzátor 18 jsou vybity ná nulové napětí. Bude-li nyní výstupu 8 spínače podle vynálezu vnucován vlivem činnosti spolupracujícího zrcadlově převráceného spínače potenciál vyšší, začne být oddělovací dioda £ polována v závěrném směru a zabrání nabíjení prvního kondenzátoru 17 i druhého kondenzátoru 18.

252 755

Například v uvažované jedné větvi čtyřkvadrantového pulsního měniče má proud i^ zátěže v době, kdy je v činnosti spolupracující areadlově~převrácený spínač, opačný směr průtoku, než jak je naznačeno na obr. 1. Pak v době, kdy proud i^ zátěže protéká nulovou diodou spolupracujícího zrcadlově převlečeného spínače, má výstup 8 spínače podle vynálezu potenciál stejný, jako je potenciál kladné svorky 2 zdroje 1. stejnosměrného napětí U-& a nutně by tedy došlo k nabíjení prvního kondenzátoru 17 i druhtho kondenzátoru 18. Oddělovací dioda 2 však v této chvíli polována v závěrném směru a nedovolí nabíjení prvního kondenzátoru 21 a druhého kondenzátoru 18. V případě, že by oddělovací dioda j? nebyla ve spínači podle vynálezu použita, došlo by k nabití prvního kondenzátoru 17 a druhého kondenzátoru 18 a v okamžiku dalšího sepnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku spolupracujícího zrcadlově převráceného spínače by došlo k vybití prvního kondenzátoru 17 a druhého kondenzátoru 18 zkratovým proudem přes vypínáteIný výkonový spínací prvek spolupracujícího zrcadlově převráceného spínače se zvýšenou pravděpodobností jeho zničení.

Při uvažovaném užití spínače podle vynálezu ve dvoukvadrantovém pulsním měniči, může během jeho Činnosti nastat situace, kdy dochází k zániku proudu i^ zátěže, to znamená, že proud i^ zátěže klesne na nulovou hodnotu při vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku J a při současném vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku spolupracujícího zrcadlově převráceného spínače. V okamžiku zániku proudu i_L zátěže přestává proud i^ zátěže protékat nulovou diodou~J a nulovou diodou spolupracujícího zrcadlově převráceného spínače a dojde k nabíjení prvního kondenzátoru 17 a druhého kondenzátoru 18 přes impedanci zátěže a přes stejně se nabíjející první kondenzátor a druhý kondenzátor spolupracujícího zrcadlově převráceného spínače. Vlivem odporově induktivního charakteru zatěžovací impedance dojde bul k aperiodickému tlumenému nabíjení prvního kondenzátoru 17 á druhého kondenzátoru 18 na napětí o velikosti rovné polovině napětí U_B nebo dojde k periodickým tlumeným kmitům a výměně energie mezi induktivní složkou zatě12 252 755 žovaoí impedance a prvním kondenzátorem 17 a druhým kondenzátorem 18. V obou případech pak při opětovném sepnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku £ spínače podle vynálezu nemůže dojít ke správnému nabití prvního kondenzátoru 17 a druhého kondenzátoru 18 na plné napětí o velikosti napětí ϋ-θ, potřebné ke správné činnosti odlehčovacího dvoupólu 10» TomuTo jevu právě zabrání oddělovací dioda která nedovolí nabíjení prvního kondenzátoru 17 a druhého kondenzátoru 18 přes zatěžovací impedanoi v době vypnutí vypínatelného výkonového spínacího prvku 4 spínače podle vynálezu·

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   252 755

   1. Zapojení spínače s vypínatelným výkonovým spínaoím prvkem, jehož první elektroda je připojena na kladnou svorku zdroje stejnosměrného napětí a jehož druhá elektroda je připojena na katodu nulové diody, jejíž anoda je připojena na zápornou svorku zdroje stejnosměrného napětí, přičemž katoda nulové diody tvoří výstup spínače, vyznačující se tím, že mezi druhou elektrodu (6) vypínatelného výkonového spínacího prvku (4) a katodu nulové diody (7) je vřazena oddělovací dioda (9), připojená na druhou elektrodu (6) vypínatelného výkonového spínacího prvku (4) svou anodou a svou katodou na katodu nulové diody (7)» přičemž na druhou elektrodu (6) vypínatelného výkonového spínacího prvku (4) je připojen odlehčovací dvoupól (10) svou první svorkou (11), který je svou druhou svorkou (12) připojen na zápornou svorku (3) zdroje (1) stejnosměrného napětí (Ug).
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že odlehčovací dvoupól (10) je tvořen první diodou (13)» jejíž katoda je připojena na anodu třetí diody (15)» jejíž katoda je připojena přes cívku (19) a a ní v sérii zapojený druhý kondenzátor (18) na anodu první diody (13)» jejíž katoda je dále připojena přes první kondenzátor (17) na katodu druhé diody (14)» jejíž anoda je připojena na spoj mezi cívkou (19) a druhým kondenzátořem (18), přičemž katoda druhé diody (14) tvoří první svorku (1J) odlehčovacího dvoupólu (10) a anoda první diody (13) tvoří druhou svorku (12) odlehčovacího dvou pólu (10)·
3. 3. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že odlehčovací dvoupól (10) je tvořen první diodou (13)» jejíž katoda je připojena na anodu třetí diody (15)» jejíž katoda je připojena přes cívku (19) a s ní v sérii zapojený druhý kondenzátor (18) na anodu první diody (13)» jejíž katoda je dále připojena přes první kondenzátor (17) na katodu druhé

   - 14 252 755 diody (14), jejíž anoda je připojena na spoj mezi cívkou (19) a druhým kondenzátorem (18) a jejíž katoda je dále připojena přes odpor (20) na katodu čtvrté diody (16), jejíž anoda je připojena na katodu třetí diody (15), přičemž katoda druhé diody (14) tvoří první svorku (11) odlehčovacího dvoupólu (10) a anoda první diody (13) tvoří druhou svorku (12) odlehčovacího dvoupólu (10).
4. 4· Zapojení podle hodu 1, vyznačující se tím, že odlehčovací dvoupól (10) je tvořen první diodou (13), jejíž katoda je připojena přes cívku (19) na anodu třetí diody (15), jejíž katoda je připojena přes druhý kondenzátor (18) na anodu první diody (13), ke které je dále připojena anoda čtvrté diody (16), jejíž katoda je připojena přes odpor (20) na anodu třetí diody (15), jejíž katoda je dále připojena na anodu druhé diody (14), jejíž katoda je připojena přes první kondenzátor (17) na katodu první diody (13), přičemž katoda druhé diody (14) tvoří první svorku (11) odlehčovacího dvoupólu (10) a anoda první diody (13) tvoří druhou svorku (12) odlehčovacího dvoupólu (10)»