SU1330747A1 - Магнитно-транзисторный ключ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в устройствах автоматического регулировани  различного назначени  дл  формировани  импульсов тока с управл емой длительностью. Устройство содержит силовой транзистор 1, трансформатор 3 тока с обмотками 2, 8 и 11, нагрузку 4, шину 5 питающего напр жени ,управл ющий транзистор 6, общую шину 7, входную шину 9, резисторы 10 и 15, дополнительный трансформатор 13 тока с обмотками 12 и 14. Принцип действи  ключа основан на формировании двух- стадийного процесса выключени  транзистора 1 и характеризуетс  полным рассасьшанием зар да пассивной области базы транзистора 1 к моменту формировани  среза коллекторного тока. Изобретение обеспечивает высокую надежность работы магнитно-транзисторного ключа при воспроизводимости его в массовом производстве. 1 ил. С/ с ОС со о vi

Description

Изобретение относитс  к радиотех- ишсе и может псгюльзо} атьс  в устройствах автоматическог о р1:гулировани  различного назначени  - дл  получени  импульсоп тока с управл емой длительностью .

Цель изобретени  - повышение надежности функционировани .

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема магнитно- транзисторного ключа.

Магнитно-транзисторый ключ содержит силовой транзистор 1, коллектор которого через первичную обмотку 2 трансформатора тока 3 подключен к нагрузке А, шину 5 питающего напр жени , управл ющий транзистор 6 и общую гаину 7. База транзистора 1 соеди- ii;:;jia с одним из выводов обмотки 8 трансформатора 3 тока, другой вывод которой подключен к общей luniie 7. Входна  шина 9 соединена с базой управл ющего транзистора 6 v. подключена

также к генератору управл ющих импуль-25 матора 3 и вызывает увеличение токл

сов (ип показан), Один выпод резистора 10 соединен с шиной 5, а второй иывод - с первым выводом управл ющей обмотки 11 трансформгггора 3. Второй вывод управл ющей обмотки 11 соединен с коллектором транзистора 6 через пррт ичнум обмотку 12 дополнитель- тюго трансформатора 13 тока, вторична  пометка 1 которого включена последовательно в цепь нагрузки 4. Параллельно обмотке 12 включен допол- )UiTei7bHbui резистор 15, предотвращающий чрез1-.12р1ю большой выброс напр жени  на кол.пекторе транзистора 6.

Ириии п де1 стви  редлагаемого мл г ни тип-г v nn3 TIC торного ключа основан на (})opMnpon;iiinH двухстадпйного процесса выключени  силового транзистора, на первой стадии которого эмиттерный переход транзистора остаетс  открытым, а ток базы линейно уменынаетс , причем длительность стадии превышает прем  рассасывани  зар да пассивной области базы. Вследствие этого к началу второй стадии силовой транзистор 1 выходит из насыщени  при рассосавшемс  зар де пассивной области базы и выключение его коллекторного тока происходит за минимальное врем  независимо от степени предшествующего на- сытспи . В исходном закрытом состо нии магнитно-транзисторного ключа транзистор 1 закрыт, а транзистор 6 открыт током, поступающим на его базу

30

35

40

45

50

55

в обмотке 8 и увеличение тока базы транзистора 1. Описанный регенер.п ии ный процесс приводит к полному откры ванию транзистора 1 и его насыщению. Одновременно коллекторный ток транзистора 1 протекает по обмотке 14. Но при включении обмотки 14 ток прт останавливает перемегничивание сердечника трансформатора 13, начавшеес после выключени  коллекторного тока транзистора 6. После достижени  насы щени  в транзисторе 1 его коллекторный ток определ етс  только электрическими характеристиками нагрузки 4, а ключ остаетс  в открытом состо нии до поступлени  положительного фронта управл ющего импульса на шину 9. С приходом положительного фронта управ л ющего импульса на шину 9 транзисч

тор 6 открываетс , но коллекторный ток его в первый момент времени остаетс  равным примерно нулю благодар  реакц 1И индуктивного сопротивлени  обмотки 12 трансформатора 13.

С этого момента начинаетс  перва  стади  выключени  силового транзистора 1, в течение которой транзистор 1 сохран ет состо ние насыщени . Поскольку ток коллектора транзистора 1 и обмотки i4 на рассматриваемой стадии процесса остаетс  неизменным, трансформатор 13 выполн ет на этой стадии роль индуктивности, формирующей линейно нарастающий ток коллекто

по шине 9 от генератора управл ющих импульсов. Коллекторный ток траизис тора 6 протекает по обмоткам 12 и 11, вызыва  намагниченное состо ние сердечников трансформаторов 13 и 3.Отрицательный фронт управл ющего импульса , на шине 9 переводит транзистор 6 в закрытое состо ние, и начинаетс 

Q перемегничивание сердечников трансформатора 13 и 3 из исходного состо ни . Вследствие самоиндукции в обмотках трансформаторов.13 и 3 по вл ютс  выбросы напр жени . Выброс

5 напр жени  в обмотках 12 и 14 не оказывает существенного вли ни  на процессы в ключе, поскольку вызывает по вление тока в замкнутой цепи: обмотка 12 - резистор 15. Выброс наприQ жени  в обмотке 8 открывает силовой транзистор 1, вследствие чего в обмотке 2 по вл етс  ТОК коллектора транзистора 1, который ускор ет пе- ремагничивание сердечника трансфор0

5

0

5

0

5

в обмотке 8 и увеличение тока базы транзистора 1. Описанный регенер.п ии - ный процесс приводит к полному открыванию транзистора 1 и его насыщению. Одновременно коллекторный ток транзистора 1 протекает по обмотке 14. Но при включении обмотки 14 ток прт останавливает перемегничивание сердечника трансформатора 13, начавшеес  после выключени  коллекторного тока транзистора 6. После достижени  насыщени  в транзисторе 1 его коллекторный ток определ етс  только электрическими характеристиками нагрузки 4, а ключ остаетс  в открытом состо нии до поступлени  положительного фронта управл ющего импульса на шину 9. С приходом положительного фронта управл ющего импульса на шину 9 транзисч

тор 6 открываетс , но коллекторный ток его в первый момент времени остаетс  равным примерно нулю благодар  реакц 1И индуктивного сопротивлени  обмотки 12 трансформатора 13.

С этого момента начинаетс  перва  стади  выключени  силового транзистора 1, в течение которой транзистор 1 сохран ет состо ние насыщени . Поскольку ток коллектора транзистора 1 и обмотки i4 на рассматриваемой стадии процесса остаетс  неизменным, трансформатор 13 выполн ет на этой стадии роль индуктивности, формирующей линейно нарастающий ток коллекто313

pa тр анзистора . Протекание линейно нарастаюьчего тока коллектора транзистора 6 через обмотку 11 при неизменном токе обмотки 2 трансформатора 3 вызывает формирование линейно падающего тока обмотки 8 и базы транзистора 1. Уменьшение тока базы силово о транзистора 1 при неизменном коллекторном токе сопровождаетс  уменьше- нием избыточного зар да базы и главным образом зар да пассивной области базы. Поскольку длительность рассматриваемой первой стадии выключени  транзистора 1 превышает длительность рассасывани  зар да пассивной области базы транзистора, распределение зар да в базе оказываетс  близким к распределению установившегос  статического режима. Поэтому к моменту 1 ыхода транзистора 1 из насыщени  избыточный зар д его базы практически отсутствует . В момент времени выхода транзистора 1 из состо ни  насьпцени  заканчиваетс  перва  и начинаетс  втора  стади  выключени  силового транзистора 1, дл  которой характерен регенеративный механизм формировани  тока базы. Уменыиертие коллекторного тока транзистора 1 вызывает уменьшение то- ка в обмотке 2 трансформатора тока 3 и в обмотке 14 трансформатора 13, который на рассматриваемой стадии процесса выполн ет роЛ1 ди х еренциаль- ного трансформатора, в течение короткого интервала времени поддерживающего неизменной величину

1Л ™.

40

где 1 - ток коллектора транзистора 1;

I - ток коллектора транзистора 6;

W,,W - количество витков в обмотках

12 и 14 трансформатора 13.

«

Вследствие соответствующего включе-45 ни  обмоток 14 и 12 при уменьшении тока обмотки 14 ток обмотки 12 увеличиваетс  и протекание этого тока через обмотку 11 трансформатора 3 вызывает уменьшение тока в обмотке 8.Кро-50 ме того, уменьшение тока в обмотке 2 также уменьшает ток обмотки 8 и базы транзистора 1. Описываемый механизм положительной обратной св зи обуславливает лавинообразное уменьшение тока 55 базы транзистора 1 и такое же лавинообразное увелргчение тока обмотки 1 1. Начина  с определенного значени  тока обмотки 11, результирующее дей474

ствие токов всех обмоток трансформатора 3 про вл етс  в намагничивании его сердечника к исходному состо нию, а ток обмотки 8 при этом мен ет направление и вызывает полное рассасывание зар да базы силового транзистора 1. После рассасывани  зар да базы транзистора 1 завершаетс  выключение транзистора 1, а протекание тока коллектора транзистора 6 через обмотки 12 и 11 спуст  еще некоторое врем  завершает намагничивание сердечников трансформаторов 13 и 3 в исхо;: ное состо ние и обеспечивает готовность магнитно-транзисторного ключа к поступлению следующего отрицательного фронта управл ющего импульса на шину 9.

Причем индуктивность L обмотки 12, коэффициент св зи К между обмотками и коэффициент трансформации п дополнительного трансформатора 13 определ ютс  соотношени ми

(.-3) f ;

LL 1

к (0,05-0,7);

где I - номинальный ток управл ющей

обмотки;

Г - врем  рассасывани  зар да в пассивной области базы силового транзистора; Ij, - номинальный ток коллектора

силового транзистора. Таким образом, магнитно-транзисторный ключ характеризуетс  полным рассасыванием зар да пассивной области базы силового транзистора к моменту формировани  среза коллекторного тока и независимостью длительности среза коллекторного тока от степени насьш1е- ни  силового транзистора, вследствие чего параметры среза коллекторного тока оказываютс  нечувствительными к разбросу коэффициента усилени  тока базы силового транзистора и достигаете ; высока  надежность работы при воспроизводимости в массовом производстве .

Claims (1)

1. Формула изобретени ,

   Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, коллектор которого через первичную обмотку трансформатора тока соединен с первым выводом нагрузки, эмиттер - с эмит5 13307476

   тером управл ющего транзистора и об-него введен дополнительный трансфорщей шиной питающего напр жени , ба-матор тока и резистор, причем коллекза - с первым выводом базовой обмот-тор управл ющего транзистора через

   ки трансформатора тока, второй выводпервичную обмотку дополнительного которой подключен к общей шине питаю- трансформатора тока соединен с втощего напр жени , база управл ющегор м выводом управл ющей обмотки трантранзистора соединена с входной ши-сфоратора тока, вторична  обмотка

   ной, резистор, один вывод которогодополнительного трансформатора подподключен к другой шине питающегоключена между вторым выводом нагрузнапр жени , второй вывод соединен сW ки и другой шиной питающего напр жепервым выводом управл ющей обмоткини , а параллельно первичной обтрансформатора тока, отличаю-мотке дополнительного трансформащ и и с   тем, что, с целью повыше-тора тока включен дополнительный

   ни  надежности функционировани , врезистор.