SU1624680A1 - Ключ посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразовани  и регулировани  электрической энергии. Цель изобретени -повышение 7/о-Т КПД, быстродействи  и надежности ключа посто нного тока - достигаетс  путем уменьшени  динамических потерь, сокращени  времени рассасывани  и выключени  силового транзистора, снижени  веро тности вторичного пробо  силового транзистора. При высоком уровне сигнала на шине 13 транзистор 2 включен, а транзистор 1 выключен. Когда на шине 13 действует запирающий транзистор 2 сигнал, на шине 21 действует отпирающий транзистор 18 сигнал. Ток, поступающий через транзистор 18 в базу транзистора 1, возрастает. После открывани  транзистора 1 потенциал его коллектора падает, что приводит к уменьшению потенциала базы транзистора 18 и к его закрыванию, 1 ил. (Л С о ю ь о со р

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в бесконтактной коммутационной аппаратуре, устройствах преобразовани  и регулировани  электрической энергии,

Цель изобретени  - повышение КПД быстродействи  и надежности ключа посто нного тока за счет уменьшени  динамических потерь, сокращени  времени рассасывани  и выключени  силового тран- зистора, снижени  веро тности по влени  вторичного пробо  силового транзистора.

На чертеже представлена схема ключа посто нного тока.

Ключ посто нного тока содержит сило- вой 1 и управл ющий 2 транзисторы, трансформатор 3 тока, блокирующий диод первый 5 и второй 6 резисторы, конденсатор 7, первична  обмотка 8 трансформатора 3 тока включена последовательно с коллек- торно-эмиттерной цепью силового транзистора 1, нагрузкой 9, общей шиной 10 и шиной 11 питани , котора  соединена с первым выводом второго резистора 6, первый вывод вторичной обмотки 12 трансфер- матора 3 тока через блокирующий диод 4 подключен к эмиттеру силового транзистора 1, общей шине 10 и одному выводу первого резистора 5, другой вывод которого . соединен с базой силового транзистора 1 и через конденсатор 7 - с коллектором управл ющего транзистора 2, база и эмиттер которого соответственно подключены к входной 13 и общей 10 шинам.

Второй вывод вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока соединен с коллектором управл ющего транзистора 2 через первый диод 14 и с эмиттером силового транзистора 1 через второй диод 15, первый вывод вторичной обмотки 12 транс- форматора 3 тока через третий диод 16 под- ключен к одному выводу источника 17 напр жени , другой вывод которого соединен с общей шиной 10.

Второй вывод второго резистора 6 под- ключей к коллектору управл ющего транзистора 2 через коллекторно-эмиттерный переход вспомогательного транзистора 18, которого через четвертый диод 19 соединена с коллектором силового транзисто- ра 1 и через третий резистор 20 - с инверсной входной шиной 21.

Ключ посто нного тока работает следующим образом.

При высоком уровне входного сигнала на входной шине 13 управл ющий транзистор 2 включен и насыщен. При этом в кол- лекторой цепи транзистора 2 течет ток, завис щий от величины резистора 6. Силовой транзистор 1 выключен, а его тепловой

ток замыкаетс  через резистор 5, включенный параллельной базоэмиттерному переходу . При поступлении запирающего импульса в базу управл ющего транзистора 2 Он выключаетс  и через резистор б в базу силового транзистора 1 задаетс  отпирающий ток, что приводит к его включению и насыщению. Провод щее состо ние силового транзистора 1 поддерживаетс  за счет токовой обратной св зи через трансформатор 3 тока. На этом интервале времени ток вторичной обмотки 12 трансформатора 3 тока протекает через конденсатор 7, базоэ- миттерный переход силового транзистора 1 и блокирующий диод 4. Под действием этого тока конденсатор 7 зар жаетс . Амплитуда напр жени  на конденсаторе 7 зависит от тока нагрузки и длительности включенного состо ни  силового транзистора 1. При подаче импульса тока включени  в базу управл ющего транзистора 2 он включаетс  и через насыщенный транзистор 2 зар женный конденсатор 7 с запирающей пол рностью напр жени  оказываетс  подключенным с базоэмиттерному переходу силового транзистора 1. В результате такого подключени  конденсатора 7 происходит как бы обрыв эмиттерной цепи силового транзистора 1, а его коллекторный ток переключаетс  на источник напр жени , функции которого выполн ет конденсатор 7. Однако в отличие от известных ключей с обрывом эмиттерной цепи здесь этот источник напр жени  имеет противоположный знак, а величина его напр жени  зависит от режима работы силового транзистора 1. Этот источник напр жени  с одной стороны принимает ток коллекторной цепи, а с другой поддерживает эмиттер силового транзистора под обратным напр жением. Такое подключение конденсатора 7 приводит практически к мгновенному запиранию силового транзистора.

Поскольку с ростом тока нагрузки растет амплитуда напр жени  на конденсаторе 7, то и эффективность запирани  транзистора 1 также увеличиваетс  с ростом тока нагрузки. В течение всего процесса спада тока в коллекторной цепи ток вторичной об- могки 12трансформатора Зтока замыкаетс  через управл ющий транзистор 2 и блокирующий диод 4.

После выключени  силового транзистора и спада коллекторного тока начинаетс  процесс выведени  энергии, накопленной в сердечнике магнитопровода трансформатора 3 тока. Энерги  выводитс  через включающиес  второй 15 и третий 16 диоды в источник 17 напр жени , в качестве которо- может быть использован основной источник (на чертеже пунктиром показано подключение к основному источнику).

В момент времени, когда на входной шине 13 действует запирающий транзистор 2 импульс, на инверсной входной шине 2 i действует отпирающий транзистор 18 сигнал . При этом ток, поступающий через тран- зистор 18 в базу транзистора 1 и зар жающий его паразитную емкость на интервале времени включени , резко возра- стает, что позвол ет сократить задержку включени . Как только транзистор 1 оказываетс  включенным, потенциал его коллектора падает, что приводит к уменьшению потенциала базы транзистора 18 через чет- вертый диод 0 и к его закрытию. Таким образом, обеспечиваетс  значительный импульс тока в базу транзистора 1 на интервале времени задержки включени , в то же / врем  обеспечиваетс  отсутствие потребле- ни  энергии в цепь управлени  на остальной части периода. Резистор 6, как и диод 16, может быть подключен не только к основному источнику напр жени , но и к дополнительному .

КПД, быстродействие и надежность предлагаемого ключа посто нного тока выше , чем у известных, за счет уменьшени  динамических потерь, сокращени  рассасывани  и выключени  силового транзистора, снижени  веро тности по влени  вторичного пробо  силового транзистора.

Claims (3)

1. Ключ посто нного тока, содержащий силовой и управл ющий транзисторы, трансформатор тока, блокирующий диод, первый и второй резисторы, конденсатор, первична  обмотка трансформатора тока включена последовательно с коллекторноэмиттерной цепью силового ранзигтора, нагрузкой, шиной питани  и общей шиной, первый вывод вторичной обмотки тоанс- формз ора тока через блокирующий диод подключен с эмиттеру силовсго транзистора , общей шине и одному сыводу о резистора, другсй вывод которого соедини н с базои силового транзистора, второй ЕЫЭОД вторичной обмотки трансформатора тока подключен к коллектору управл ющего транзистора, первому выводу конденсатора и через второй резистор к шине пктгнич, база управл ющего транзистора соединена с входной шиной, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, быстродействи  и надежности, эмиттер управл ющего транзистора подключен к эмиттеру силового транзистора, база которого соединена с вторым выводом конденсатора.

2.Ключ посто нного тока поп. 1, о т л и чающийс  тем, что второй вывод вторичной обмогки трансформатора тока соединен с коллектором управл ющего транзистора через первый диод и с змиттэ- ром силового транзистора через второй диод , первый вь,вод вторичной обмотки трансформатора тока через третий диод под)лючен к одному выводу источника напр жени , другой вывод которого соединен с общей шиной.

3.Ключ посто нного тока по п. 1, от л и- чающийс  тем. что второй резистор подключен к коллектору управл ющего транзистора через коллекторно-эмиттер- ный переход вспомогательного транзистора , база которого через четвертый диод соединена с коллектором силового транзистора и через третий резистор - с инверсной входной шиной.