SU1283959A2 - Ключ посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к переключател м электрической энергии в цеп х посто нного тока, может быть использовано дл  коммутации активных, активно-индуктивных и емкостных нагрузок , в устройствах автоматики и преобразовательной техники и  вл етс  дополнительным изобретением к авт.свид. № 970694. Цель изобретени  - повьшение надежности при одновременном уменьшении массы и объема, Дл  достижени  этой цели в устройство дополнительно введены третий управл нлций транзистор 21, два резистора 23 и 24 и п тый диод 22. На схеме также показаны силовой 1 и два управл ющих 2 и 3 транзистора, транзистор 4 тока, диоды 5-8, конденсатор 9, токоограничивающий двухполюсник 10, обмотки 11 и 12,18 и 20 токового трансформатора 4, клеммы 13- 15, 17 и 19. Введенные элементы по звол ют ограничить величину запирающего напр жени  на эмиттерном переходе силового транзистора, что способствует при сохранении высокой на- |Дежности улучшению массообъемных по- казателей ключа посто нного тока.1 ил. (Л

Description

to

00 00

ф ел

Изобретение относитс  к импульсой технике, а именно к переключаел м электрической энергии в цеп х осто нного тока, и может быть исользовано дл  коммутации активных, ктивно-индуктивных и емкостных нагрузок в устройствах автоматики и преобазовательной техники.

Цель изобретени  - повышение наежности при одновременном уменьшении массы и объема.

На чертеже приведена принципиальна  электрическа  схема ключа посто нного тока.

Ключ посто нного тока содержит силовой 1 и два управл ющих 2 и 3 транзистора, трансформатор тока 4, диоды 5-8 конденсатор 9 и токоогра- ничивающий двухполюсник 10, Коллек- тор эмиттерный переход силового транзистора 1 последовательно с обмоткой 11 токового трансформатора 4 под- клга 1ен к выходньп-.i клеммам. Последовательно включзнна  обмотка 12 токового трансформатора 4 и параллельно соединенные диод 5 и конденсатор 9 подсоединены к управл ющему переходу силового транзистора 1 Эмиттеры пер вого 2 и второго 3 управл ющих тран- зисторов соединены между собой и подключены к первой клемме 13 дл  подключени  источника управлени , средней клемме 14 дл  подключени  вспо- могательно.го бипол рного напр жени  и первому выходу диода 6, Базы управ- л юшдх транзисторов 2 и 3 св заны со второй 15 дл  подключени  источника управлени . Коллектор управл ющего транзистора 2 через диод 7 и обмотку 16 токового трансформатора 4 подсоодипан к первой клемме

17дл  подключени  вспомогательного бипол рного напр жени , Коллектор управл ющего транзистора 3 через последовательно включенные обмотку

18токового трансформатора 4, диод. 8 и токоограничиваюший двухполюсник 10 подсоединен ко второй.клемме 19 дл  подключени  вспомогательного бипол рного напр жени . Один вывод обмотки 20 токового трансформатора 4 подключен к точке соединени  обмотки 18 этого же трансформатора с последовательно включенными диодом 8 и токо- ограничивающм двухполюсником 10,, а также к эмиттеру введенного третьего управл ющего транзистора 21, а другой вывод обмотки 20 подсоединен к вто

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рому выводу диода 6. Коллектор упом нутого третьего управл ющего транзистора 21 через п тый введенньй диод 22 подсоединен к второй клемме 19 дл  подключени  вспомогательного бипол рного напр жени , его эмиттер- ный переход зашунтирован первым вве- . денным резистором 23, а база через второй введенный резистор 24 соединена с коллектором второго управл ющего транзистора 3.

Ключ посто нного тока работает следующим образом.

В закрытом состо нии силового транзистора 1 положительным сигналом управлени  насьщен второй управл ющий транзистор 3 При этом по обмотке 18 токового трансформатора 4 от клеммы 19, через диод 8 и токоограничивающий двухполюсник 10 протекает ток, поддер- живающш сердечник токового -грансфор- матора 4 в насьщенном состо нии, например в точке на петле гистерезиса с координатами - т т Напр жение на всех обмотках токового трансформатора 4 равно нулю, и силовой транзистор 1 заперт напр жением конденсатора 9.

Включение ключа осуществл етс  подачей на клемму 15 отрицательного управл ющего напр жени , открывающего первьш управл ющий транзистор 2 и запирающего второй управл ющий транзистор 3. От клет- мы 17 дл  подключени  источника вспомогательного бипол рного напр л :ени  по обмотке 1 б токового трансформатора 4 через диод 7 и первый управл югций транзистор 2 начинает протекать ток, который совместно с током,, протекавшим ранее по обмотке 18 пересчиты- - ваетс  в обмотку 12 токового транс- Форматора 4, создава  отпирающий базовый ток дл  силового транзистора 1. Силовой транзистор 1 открываетс , и ПО обмотке 11 токового трансформатора 4 начинает протекать ток нагрузки , этот ток пересчитываетс  в обмотку 12, обеспечивает лавинообразное насыщение силового транзистора 1, Во включенном состо нии насыщенное состо ние силового транзистора 1 обеспечиваетс  действием цепн положительной обратной св зи через обмотки 11 и 12 токового трансформатора 4. При действием суммы напр жений на эмиттерном переходе силового транзистора 1 и диоле

5 происходит обратное перемагничИва- ние сердечника токового трансформатора 4: значени  B(t) и H(t) стрем тс  к нулю. Напр жение обмотки 18 токового трансформатора А через рези- стор 24 прикладываетс  к эмиттерно- му переходу третьего управл ющего транзистора 21 в запирающей пол рности , и транзистор закрыт. Данное состо ние продолжаетс  до смены по- л рности управл ющего напр жени  на клеммах 13 и 15, Положительное напр жение, приложенное к клемме/ 15 запирает первый 2 и насьщает второй 3 управл ющие транзисторы. При этом, последовательно включенные обмотки 18 и 20 оказываетс  закороченными через насыщенный второй управл ющий транзистор 3 и диод 6, Суммарное напр жение на этих обмотках определ етс  падением напр жени  на упом нутых элементах, а ток определ етс  током, протекающим по обмотке 11. Поскольку суммарное число витков обмоток 18 и 20 всегда выбираетс  на много больше, чем обмотка 12, напр жение на последней становитс  меньше напр жени  конденсатора 9, и начинаетс  процесс форсированного рассасывани  силового транзистора 1. Поскольку на интервале рассасывани  силового транзистора 1 сохран етс  первоначальна  пол рность напр жени  на обмотках токового трансформатора, уменьшаетс  только его величина, из- менение B(t) и H(t) происходит в ту же сторону, что и на интервале импульса . После окончани  процесса рассасывани  цепи обмоток 11 и 12 токового трансформатора 4 обрьшаетс , и пол рность напр жени  на его обмотках зависит от мгновенных значений B(t,,) и H(t,). Если B(tj,) и H(t() не успели уменьшитьс  до нул  сразу после окончани  процесса рассасьшани  силового транзистора 1, пол рность напр жени  на обмотках токового трансформатора 4, определ ема  состо ние его сердеч- ника, не измен ет знак, и ток намагничивани  обмотки 18 .отпирает диод 8. Напр жение, присутствующее на клемме 19, через открытьй диод 8 и токоогра- ничивающий двухполюсник 10 прикладываетс  к обмотке 18. Пол рность напр жени  на всех обмотках токового транс форматора 4 мен ет знак и ток намагничивани  протекавший по обмотке 18, не мен   направлени  протекани , начи

5

О 0

0

5

нает увеличиватьс . Значени  B(t) и H(t) уменьшаютс  стрем сь к точке - В, Н, определ емой параметрами то- коограничивающего двухполюсника 10 и величиной напр жени  на клемме 19. Напр жение обмотки 18 токового трансформатора 4 через резистор 23 насыщает третий управл ющий транзистор 21, однако ток в его коллекторной цепи не протекает, так как диод 22 заперт падением напр жени  на диоде 8 и токоограничивак цем двухполюснике 10. В этом режиме работа предлагаемого устройства мало чем отличаетс  от известного,

Если к моменту окончани  процесса рассасывани  силового транзистора 1 величины B(ty) иH(tц) помен ли знак, т.е. стали больше нул , сразу после выключени  силового транзистора 1 пол рность напр жений на обмотках токового трансформатора изменитс , и диод 8 окажетс  закрытым. Напр жени  на обмотках токового трансформатора начнут увеличиватьс  по закону , определ емому его паразитными параметрами. Пол рность напр жени  на обмотке 18 при этом будет отпирающей дл  третьего управл ющего транзистора 21 и поэтому, когда напр жение на обмотке 18 превысит напр жение на клемме 19 на величину паде- :ни  напр жени  на диоде 22 и насыщенном третьем управл ющем транзисторе 21, ток.намагничивани  начнет протекать через вспомогательньй источник двупол рного напр жени , осуществл   рекуперацию энергии, накопленной в сердечнике токового трансформатора . Поскольку напр жение, приложенное к клемме 19 всегда заведомо больше, чем падение напр жени  на диоде 22 и насыщенном третьем управл ющем транзисторе 21, величина обратного напр жени , приложенного к эмнттерному переходу силового транзистора 1., ограничиваетс  практически на том же уровне, что и в случае работы токового трансформатора 4 в однотактном режиме. После уменьшени  тока намагничивани , протекающего по обмотке 18, до нул , диод 22 запираетс , и дальнейшее обратное пере- магничивание сердечника токового трансформатора происходит от напр жени , приложенного к клемме 19 через диод 8 и токоограничийающий двухполюсник 10. После достижени  рабочей

точкой на петле гистерезиса координат - В и Н„ процесс обратного перемагничивани  сердечника токового трансформатора 4 заканчиваетс , и ключ готоё к новому включению. После очередной смены пол рности управл ющего напр жени  процессы в ключе посто нного тока повтор ютс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ключ посто нного тока по авт.св. № 970694, о т ли чающийс  тем, что, с целью повышени  надежно1283959 . 6

   него введены третий управл ющий транзистор, два резистора и п тый диод, причем эмиттер третьего управл ющего транзистора подключен

   5 к общей точке четвертой и дополнительной обмоток токового трансформатора , коллектор через п тый диод соединен с второй клеммой источника вспомогательного бипол рного напр 10 жени , база-эмиттерный переход тре- тьего управл ющего транзистора зашун- тирован первым резистором, а база через второй резистор подключена к коллектору второго управл ющего тран15 зистора.