RU2047270C1

RU2047270C1 - A c transistor switch

Info

Publication number: RU2047270C1
Authority: RU
Inventors: С.И. Коновалов; В.Ф. Голиков; А.А. Васильевский; А.Н. Малашин; А.Г. Подгорный
Original assignee: Коновалов Сергей Иванович
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: switch has two bidirectional transistors, two diodes, power transformer, bidirectional controlled switching member, all adequately connected. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к коммутационной аппаратуре переменного тока и может быть использовано при построении устройств, в составе которых необходим ключевой элемент переменного тока. The invention relates to switching equipment of alternating current and can be used in the construction of devices, which include a key element of alternating current.

Известен транзисторный ключ переменного тока [1, с. 33, рис. 2. 1 г. выполненный на двух параллельных ветвях последовательно и встречно включенных транзисторов и диодов. Схема управления таким ключом имеет два выхода, каждый из которых подключен к соответствующему транзистору, причем выходы имеют общий провод. Known transistor switch AC [1, p. 33, fig. 2. 1 year made on two parallel branches in series and counterclockwise transistors and diodes. The control circuit of such a key has two outputs, each of which is connected to the corresponding transistor, and the outputs have a common wire.

В случае применения схемы управления с трансформаторным выходом из-за необходимости вывода средней (нулевой) точки вторичной обмотки трансформатора, приходится усложнять схему управления. In the case of applying a control circuit with a transformer output due to the need to output the middle (zero) point of the secondary winding of the transformer, it is necessary to complicate the control circuit.

Известен транзисторный ключ переменного тока [1, с. 33, рис. 2.1, д] выполненный на основе мостовой схемы выпрямления, в диагональ постоянного тока которой включен транзистор, работающий в режиме ключа. Схема управления для данного ключа проще, поскольку осуществляется управление только одним транзистором. Known transistor switch AC [1, p. 33, fig. 2.1, d] made on the basis of a bridge rectification circuit, in the diagonal of the direct current of which a transistor operating in the key mode is included. The control circuit for this key is simpler, since only one transistor is controlled.

Недостатком такого ключа является уменьшение выходной мощности из-за применения большего количества диодов и увеличения рассеиваемой мощности на транзисторе. The disadvantage of this switch is a decrease in output power due to the use of a larger number of diodes and an increase in power dissipation on the transistor.

Известен транзисторный ключ переменного тока [1, с. 33, рис. 2.1, в] содержащий два биполярных транзистора и два диода, включенных встречно-параллельно. В случае применения для управления ключом схемы с трансформаторным выходом трансформатор должен иметь две гальванически не связанные вторичные обмотки, каждая из которых подключена к соответствующему транзистору ключа, или необходимо применение двух трансформаторов. Known transistor switch AC [1, p. 33, fig. 2.1, c] containing two bipolar transistors and two diodes connected in antiparallel. If a transformer output circuit is used for key management, the transformer must have two galvanically unconnected secondary windings, each of which is connected to the corresponding key transistor, or two transformers must be used.

Недостатком известного устройства в случае применения схемы управления с трансформаторным выходом является ее усложнение, связанное с необходимостью применения выходного трансформатора с двумя гальванически не связанными между собой вторичными обмотками, каждая из которых подключена к соответствующему транзистору ключа, или применения двух трансформаторов. A disadvantage of the known device in the case of applying a control circuit with a transformer output is its complication associated with the need to use an output transformer with two galvanically unconnected secondary windings, each of which is connected to a corresponding transistor switch, or the use of two transformers.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является коммутатор переменного тока [2] содержащий первый транзистор n-p-n-типа проводимости, второй транзистор p-n-p-типа проводимости, эмиттеры которых подключены к общей шине, первый диод, катод которого соединен с коллектором первого транзистора, второй диод, анод которого соединен с коллектором второго транзистора, первый вывод нагрузки подключен к объединенным аноду первого диода и катоду второго диода, трансформатор питания с первичной и вторичной обмотками, резистор и ключ управления, который включен между объединенными базами первого и второго транзисторов и общей шиной, первичная обмотка трансформатора питания подключена к шинам питания, а вторичная обмотка включена между общей шиной и вторым выводом нагрузки, объединенные базы первого и второго транзисторов через резистор подключены к промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора питания. Closest to the proposed device is an AC switch [2] containing a first npn-type transistor, a second pnp-type transistor, the emitters of which are connected to a common bus, a first diode whose cathode is connected to the collector of the first transistor, and a second diode, the anode of which connected to the collector of the second transistor, the first output of the load is connected to the combined anode of the first diode and the cathode of the second diode, a power transformer with primary and secondary windings, a resistor and a control key, cat The second one is connected between the combined bases of the first and second transistors and the common bus, the primary winding of the power transformer is connected to the power buses, and the secondary winding is connected between the common bus and the second load terminal, the combined bases of the first and second transistors are connected through the resistor to the intermediate terminal of the secondary winding of the power transformer .

Недостатком такого устройства является сравнительно низкий КПД, что объясняется потерями мощности в резисторе цепи управления в режимах замкнутого и разомкнутого транзисторного ключа. The disadvantage of this device is the relatively low efficiency, which is due to power losses in the resistor of the control circuit in the closed and open transistor switch modes.

Изобретение направлено на упрощение схемы управления транзисторным ключом переменного тока и повышение КПД устройства. The invention is aimed at simplifying the control circuit of an AC transistor switch and increasing the efficiency of the device.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в известном устройстве исключен резистор и изменено соединение ключа управления с элементами устройства. Ключ управления включен между объединенными базами транзисторов и промежуточным выводом вторичной обмотки трансформатора. The problem is solved due to the fact that in the known device the resistor is excluded and the connection of the control key with the elements of the device is changed. The control key is connected between the combined bases of the transistors and the intermediate terminal of the secondary winding of the transformer.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, выражается в помещении КПД устройства за счет существенного уменьшения потерь в схеме управления в режиме разомкнутого транзисторного ключа из-за прекращения протекания тока в базовых цепях транзисторов при размыкании ключа управления. Кроме того, упрощается устройство управления ключом путем исключения резистора в цепи управления, который принципиально необходим в схеме известного коммутатора переменного тока. The technical result that can be obtained by implementing the invention is expressed in the room of the device efficiency due to a significant reduction in losses in the control circuit in the open transistor switch mode due to the cessation of current flow in the base circuits of the transistors when the control switch is opened. In addition, the key management device is simplified by eliminating the resistor in the control circuit, which is fundamentally necessary in the circuit of the known AC switch.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства. The drawing shows an electrical diagram of the proposed device.

Предлагаемое устройство содержит транзистор 1 n-p-n типа проводимости, транзистор 2 p-n-p типа проводимости, эмиттеры которых подключены к общей шине, диод 3, катод которого соединен с коллектором транзистора 1, диод 4, анод которого соединен с коллектором транзистора 2, нагрузку 5, трансформатор питания 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, ключ управления 9, включенный между объединенными базами транзисторов и промежуточным выводом вторичной обмотки 8 трансформатора. The proposed device contains a transistor 1 npn type conductivity, a transistor 2 pnp type conductivity, the emitters of which are connected to a common bus, a diode 3, the cathode of which is connected to the collector of the transistor 1, diode 4, the anode of which is connected to the collector of the transistor 2, load 5, power transformer 6 with primary 7 and secondary 8 windings, a control key 9 connected between the combined bases of the transistors and the intermediate terminal of the secondary winding 8 of the transformer.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подключении устройства к сети переменного тока и разомкнутом ключе управления 9 ток через нагрузку не протекает (транзисторы закрыты), так как на переходах база эмиттер транзисторов создается напряжение, близкое к нулю. Ток от промежуточного вывода вторичной обмотки 8 трансформатора не протекает, так как ключ управления 9 разомкнут. При замыкании ключа управления ток от промежуточного вывода обмотки 8 через ключ 9 поступает в базу транзистора 1 (положительная полуволна) или в базу транзистора 2 (отрицательная полуволна). Этот ток попеременно открывает транзисторы 1 и 2 и через нагрузку 5 начинает протекать переменный ток. Положительная полуволна этого тока протекает через диод 3 и открытый транзистор 1, а отрицательная через диод 4 и открытый транзистор 2. The proposed device operates as follows. When the device is connected to an AC network and the control key 9 is open, no current flows through the load (transistors are closed), since a voltage close to zero is created at the transitions of the emitter transistor base. The current from the intermediate terminal of the secondary winding 8 of the transformer does not flow, since the control key 9 is open. When the control key is closed, the current from the intermediate terminal of the winding 8 through the key 9 enters the base of transistor 1 (positive half-wave) or to the base of transistor 2 (negative half-wave). This current alternately opens transistors 1 and 2 and alternating current begins to flow through load 5. The positive half-wave of this current flows through the diode 3 and the open transistor 1, and the negative through the diode 4 and the open transistor 2.

Таким образом, в представленном транзисторном ключе переменного тока нет необходимости замыкания объединенных баз и эмиттеров между собой через ключ управления для обеспечения закрытого состояния транзисторов, как это сделано в известном устройстве (при этом вся мощность рассеивается на резисторе). Применение последовательно включенного ключа управления позволяет улучшить энергетические показатели схемы управления и всего устройства. Thus, in the presented transistor key of the alternating current, there is no need to close the combined bases and emitters with each other through the control key to ensure the transistors are closed, as is done in the known device (in this case, all the power is dissipated on the resistor). The use of a series-connected control key can improve the energy performance of the control circuit and the entire device.

56. 1. Миловзоров В.П. Муcолин А.K. Диcкретные cтабилизаторы и формирователи напряжения. М. энергоатомиздат, 1986, c. 33. 56. 1. Milovzorov V.P. Musolin A.K. Specific voltage stabilizers and shapers. M. energoatomizdat, 1986, p. 33.

2. Авторcкое cвидетельcтво СССР N 1499476, кл. HОЗK 17/68, 1987. 2. Copyright certificate of the USSR N 1499476, cl. HOZK 17/68, 1987.

Claims

An AC transistor key containing a first npn-type transistor, a second pnp-type transistor, emitters of which are connected to a common bus, a first diode whose cathode is connected to the collector of the first transistor, a second diode, the anode of which is connected to the collector of the second transistor, base transistors are combined, the first output terminal of the load is connected to the combined anode of the first diode and the cathode of the second diode, a power transformer with a primary winding connected to the input terminals of the device for connecting to eti AC and secondary windings having an intermediate terminal and connected between the second load terminal and the common bus, with a key element with bilateral conductivity, characterized in that drives the switching elements with two-way conductivity connected between the intermediate terminal of the transformer secondary winding and the combined transistors bases.