SU1718353A1 - Способ управлени магнитотранзисторным ключом и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в однотактных и двухтактных преобразовател х напр жени  с переключением при нуле напр жени . Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства и повышение надежности . Накопленную в индуктивности нагрузки энергию преобразуют в ток обратного дл  включени  транзистора направлени , пропускают этот ток через переход база - эмиттер или база - коллектор в направлении их проводимости, накапливают в этом переходе необходимый дл  включени  транзистора зар д и формируют из накопленного зар да импульс включени  транзистора в момент времени, определ емый изменением пол рности напр жени  на магнитотранзисторном ключе с обратной на пр мую. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л с

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани , выполненных на основе преобразователей напр жени  с переключением при нуле напр жени , например в однотактных или двухтактных резонансных преобразовател х.

Известен способ управлени  магнито- транзисторным ключом (МТК), при котором на базу транзистора МТК дл  его включени  подают короткий импульс тока. При этом, благодар  положительной обратной св зи через токовый трансформатор МТК, последний самоблокируетс  в открытом состо нии . Выключают МТК путем введени  в состо ние насыщени  сердечника токового трансформатора. Недостатком способа и устройства  вл етс  необходимость формировани  сравнительно мощного импульса

устройством управлени , а также потери при включении, из-за разр да на МТК паразитной параллельной емкости.

Известен способ управлени  МТК, при котором в сердечнике токового трансформатора МТК запасают энергию, поступающую от основного источника питани  при открытом первом транзисторе МТК. Затем в МТК прерывают положительную обратную св зь путем закорачивани  управл ющей обмотки токового трансформатора. Измер ют напр жение на втором транзисторе МТК и ток нагрузки. Когда они снижаютс  до нул , управл ющую обмотку токового трансформатора раскорачивают, обеспечива  тем открывание второго транзистора МТК за счет выделени  энергии, запасенной в сердечнике токового трансформатора МТК.

00

со ел

со

Известное устройство управлени  содержит переключательный МТК, транзисторы которого соединены последовательно, причем первична  обмотка токового трансформатора включена между точкой соединени  транзисторов и индуктивной нагрузкой. Обратные диоды и демпфирующие конденсаторы подключены к точке соединени  первичной обмотки токового трансформатора с индуктивной нагрузкой. Токовый трансформатор содержит дополнительную обмотку, параллельно которой подсоединен ключ, к входу которого в свою очередь подсоединен выход схемы управлени . При открытом верхнем транзисторе МТК в сердечнике токового трансформатора запасаетс  энерги . При подаче на ключ управл ющего сигнала, последний открываетс , вызыва  закрывание верхнего транзистора МТК. При этом напр жение на нижнем транзисторе плавно начинает снижатьс , благодар  перезар ду демпфирующих конденсаторов током индуктивной нагрузки. После снижени  напр жени  ток индуктивной нагрузки замыкаетс  через обратные диоды. Аналоговое логическое устройство схемы управлени  определ ет момент, когда напр жение на нижнем транзисторе МТК и ток нагрузки станов тс  равными нулю и размыкает ключ. При этом на обмотке токового трансформатора, подсоединенной к переходу база-эмиттер нижнего транзистора наводитс  напр жение, открывающее нижний транзистор. Затем ток нагрузки, проход щий через нижний транзистор, начинает возрастать, а в сердечнике токового трансформатора начинает накапливатьс  энерги , необходима  дл  открывани  верхнего транзистора МТК. В устройстве момент открывани  должен быть определен достаточно точно, иначе потери на включение транзисторов МТК резко возрастают, что может привести к выходу их из стро .

Недостатком известных способа и устройства  вл ютс  сложность определени  момента открывани  транзисторов МТК и сложность реализации схемы управлени . Необходимость ее подстройки при изменении нагрузки, а также вли ние на нее помех от мощного преобразовател , приводит к срабатывани м ключа в неоптимальные или произвольные моменты времени, что снижает надежность и увеличивает потери в МТК. Кроме того, поскольку токовый трансформатор должен запасать энергию, его га- бариты оказываютс  сравнительно большими, что также  вл етс  недостатком.

Цель изобретени  - повышение надежности и упрощение устройства. Поставленна  цель в способе управлени  МТК, при котором перед подачей включающего сигнала снижают напр жение на МТК, достигаетс  тем, что это снижение производ т до

по влени  инверсного напр жени  на МТК, которое преобразуют в накопленный зар д, а из накопленного зар да формируют указанный включающий сигнал транзистора магнитотранзисторного ключа.

0 Поставленна  цель в устройстве дл  осуществлени  способа управлени  МТК, выполненным в виде двухтактного преобразовател  напр жени  на двух транзисторах и токовом трансформаторе, силова  обмот5 ка которого включена вместе с нагрузкой в диагональ преобразовател  напр жени  между точкой соединени  транзисторов и средней клеммой источника питани , одна из крайних клемм которого подключена к

0 коллектору одного из транзисторов преобразовател  напр жени , содержащем первую и вторую управл ющие обмотки токового трансформатора, предназначенные дл  подключени  к базо-эмиттерным

5 переходам соответственно одного и другого транзисторов преобразовател  напр жени , и синхронизирующую обмотку токового трансформатора, св занную с выходом синхронизирующего генератора достигает0 с  тем, что конец первой управл ющей обмотки , предназначенный дл  подключени  к базе одного из транзисторов, предназначен , также, дл  подключени  к коллектору другого транзистора, а конец второй управ5 л ющей обмотки, предназначенный дл  подключени  к базе другого транзистора, подключен к другой крайней клемме источника питани .

Кроме того, устройство может быть

0 снабжено двум  тиристорами, а синхронизирующа  обмотка токового трансформатора выполнена со средней точкой, соединенной с катодами тиристоров, аноды которых подключены к концам синхронизи5 рующей обмотки, а управл ющие электроды - к выходу синхронизирующего генератора. На фиг.1 представлена принципиальна  схема устройства реализации способа; на фиг.2 - временные диаграммы.

0 Устройство реализации способа управлени  магнитотранзисторным ключом (МТК), выполненным на последовательно соединенных транзисторах 1 и 2, зашунти- рованных демпфирующими конденсатора5 ми 3 и 4, и токовом трансформаторе 5, силова  обмотка 6 которого включена последовательно с нагрузкой 7, содержащей индуктивность в диагонали транзисторного преобразовател  между точкой соединени  транзисторов 1 и 2 и средней точкой источника 8 питани . Управл ющие обмотки 9 и 10 токового трансформатора 5 подсоединены к базо-эмиттерным переходам транзисторов 1 и 2. Дополнительные обмотки 11 и

12трансформатора 5 зашунтированы в про- тивоположных направлени х тиристорами

13и 14, управл ющие переходы которых подключены к выходу синхронизирующего генератора 15.

Устройство реализации способа работает следующим образом.

Приоткрытом транзисторе 1 МТКчерез него и индуктивную нагрузку 7 протекает ток 1к1 (фиг.2). При насыщении сердечника токового трансформатора 5 положительна  обратна  св зь в токовом трансформаторе 5 прерываетс  и транзистор 1 закрываетс  - момент to. Напр жение на транзисторе 1 начинает увеличиватьс . Благодар  наличию демпфирующих конденсаторов 3 и 4 уменьшение напр жени  на коллекторе транзистора 2 (возрастание напр жени  на транзисторе 111кэ1 происходит плавно, что приводит к уменьшению потерь в транзисторе 1 при выключении, Осуществив пере- зар д конденсаторов 3 и 4 за врем  to - ti, ток индуктивной нагрузки 7 замыкаетс  на источник 8 питани  через открытый переход база-коллектор транзистора 2,  вл  сь дл  него током обратного направлени . Про- хождение тока (интервал ti - 12} через переход транзистора 2 приводит к накоплению зар да в области коллектора. В момент времени 12 заканчиваетс  рекупераци  энергии из индуктивной нагрузки 7 и напр жение на транзисторе 2 мен ет знак. Благодар  зар ду , накопленному в области коллектора, переход коллектор-база некоторое врем  открыт и начинает проводить ток, вывод щий этот зар д. Этот ток проходит через первичную обмотку 6 токового трансформатора 5. Это значит, что на управл ющей обмотке 10 токового трансформатора 5, подключенной к переходу база-эмиттер транзистора 2 возникает напр жение, от- крывающее этот транзистор. Таким образом , включение транзистора при нулевом напр жении на нем производитс  автоматически , причем именно в то врем , когда это необходимо. В момент времени т.з (как это было в момент to) положительна  обратна  св зь через токовый трансформатор 5 прерываетс , и устройство работает подобно тому, как описано. Таким образом, устройство представл ет собой автогенератор, выключение транзисторов 1 и 2 в котором происходит при насыщении сердечника токового трансформатора 5, включение транзисторов 1 и 2 производитс  автоматически при нуле напр жени . При необходимости

синхронизации работы преобразовател  от внешнего генератора 15 закорачивают на определенное врем  (достаточное дл  включени  транзистора) одну из дополнительных обмоток токового трансформатора 5 путем подачи синхронизирующего импульса на подключенный к дополнительной обмотке тиристор (например, 13). Тиристор 13откры- ваетс  и через некоторое врем  транзистор 1 закрываетс  (момент времени to). Однако, поскольку через первичную обмотку 6 токового трансформатора 5 от индуктивной нагрузки 7 продолжает проходить ток, трансформирующийс  в обмотку 11, тиристор 13 продолжает быть открытым практически до тех пор, пока этот ток не станет равным нулю (момент времени to). Все это врем  токовый трансформатор 5 шунтирован низким сопротивлением открытого тиристора 13, что обеспечивает высокую устойчивость устройства к помехам и его высокую надежность.

Благодар  формированию включающего сигнала из накопленного зар да, включение транзистора возможно лишь после накоплени  определенного зар да, т.е. только после того, как к МТК будет приложено инверсное напр жение, что повышает надежность работы транзистора и снижает потери включени .

Реализаци  предложенного способа в устройстве - самовозбуждающемс  преобразователе напр жени  - не св зана с использованием чувствительного к помехам преобразовател  слабосигнального аналогового логического устройства схемы управлени  (определ ющего момент включени  транзисторов), что повышает надежность работы преобразовател . Реализаци  предложенного способа обеспечиваетс  использованием в устройстве минимального числа радиокомпонентов и приводит к упрощению устройства.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ управлени  магнитотранзи- сторным ключом, заключающийс  в том, что перед подачей включающего сигнала снижают напр жение на магнитотранзистор- ном ключе, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем повышени  помехоустойчивости, упом нутое снижение напр жени  производ т до по влени  инверсного напр жени  на магнито- транзисторном ключе и упом нутое инверсное напр жение магнитотранзистор- ного ключа преобразуют в накопленный зар д , из которого формируют указанный включающий сигнал транзистора этого ключа .
2. 2. Устройство дл  управлени  магнито- транзисторным ключом, выполненным в виде двухтактного преобразовател  напр жени  на двух транзисторах и токовом трансформаторе, силова  обмотка кото- рого включена вместе с нагрузкой в диагональ преобразовател  напр жени  между точкой соединени  транзисторов и средней клеммой источника питани , одна из крайних клемм которого подключена к коллектору одного из транзисторов преобразовател  напр жени , содержащее первую и вторую управл ющие обмотки токового трансформатора, предназначенные дл  подключени  к база-эмиттерным переходам соответственно одного и другого транзисторов преобразовател  напр жени , и синхронизирующую обмотку токового трансформатора, св занную с выходом

   синхронизирующего генератора, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, что,- с целью упрощени , конец первой управл ющей обмотки, предназначенный дл  подключени  к базе одного из транзисторов, предназначен также дл  подключени  к коллектору другого транзистора , а конец второй управл ющей обмотки , предназначенный дл  подключени  к базе другого транзистора, подключен к другой крайней клемме источника питани .
3. 3. Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что оно снабжено двум  тиристорами , а синхронизирующа  обмотка токового трансформатора выполнена со средней точкой , соединенной с катодами тиристоров, аноды которых подключены к концам синхронизирующей обмотки, а управл ющие электроды - к выходу синхронизирующего генератора,

   .1