SU1751847A2 - Магнитно-транзисторный ключ посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в статических преобразовател х. Цель изобретени  - повышение коэффициента усилени  по мощности при сохранении потерь в транзисторах . Магнитно-транзисторный ключ посто нного тока содержит силовые транзисторы 1. 2, токовый трансформатор 5 с первичной, обмоткой 4 и вторичной обмоткой 7, вспомогательный транзистор 8, дополнительную обмотку 9 токового трансформатора 5, дополнительные транзисторы 10,11,источник управл ющего сигнала 13. Введение двух дополнительных транзисторов 10, 11 и вторичной обмотки 9 токового трансформатора 5 позвол ет при сохранении потерь в силовых транзисторах 1, 2 потребл ть значительно меньшую мощность управлени . 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к магнитно-транзисторным ключам, и может быть использовано при построении статических преобразователей на базе ключевых усилителей мощности. 5

Цель изобретения - повышение коэффициента усиления по мощности при сохранений потерь в транзисторах,

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного 10 магнитно-транзисторного ключа постоянного тока.

Приняты следующие обозначения: и_Пит напряжение источника питания; Z_H - нагрузка ключа; Uynp - источник управляющего 15 напряжения; R_orp - ограничивающий резистор цепи управления ключа.

Устройство содержит силовые транзисторы 1,2, коллекторы которых подключены к положительной шине источника питания 20 3, а эмиттеры соединены первичной обмоткой 4 токового трансформатора 5, Первичная обмотка 4 выполнена со средним выводом, который подключен к нагрузке 6, второй конец которой подключен к отрица- 25 тельной шине источника питания 3. Вторичная обмотка 7 токового трансформатора 5 включена между базами силовых транзисторов 1, 2, а средний вывод этой обмотки подключен к эмиттеру вспомогательного 30 транзистора 8. Коллектор транзистора 8 подключен к коллекторам силовых транзисторов 1,2, а база к среднему выводу дополнительной вторичной обмотки 9 токового трансформатора 5. Выводы обмотки 9 35 подключены к эмиттерам дополнительных транзисторов 10, 11; коллекторы которых подключены к коллекторам силовых транзисторов 1,2, а базы подключены через. . ограничивающий резистор 12 к источнику 40 13 управляющего сигнала, второй вывод которого подключен к среднему выводу дополнительной вторичной обмотки 9.

Магнитно-транзисторный ключ работает следующим образом. 45

При поступлении отпирающего сигнала от источника 13 через резистор 12 на вход дополнительных транзисторов 10,11 открываются вспомогательный транзистор 8 и силовые транзисторы 1, 2, причем, например, 50 из-за технологического разброса напряжений входов силовых транзисторов 1,2 базовый ток первого из них будет больше, то в левой части первичной обмотки 4, подключенной к транзистору 1, ток также будет 55 большей величины. Напряжение на левой половине обмотки 7 будет способствовать отпиранию силового транзистора 1, а напряжение на всей обмотке 7 приведет к запиранию силового транзистора 2.

Из дополнительных транзисторов 10,11 откроется транзистор 10, а транзистор 11 будет заперт напряжением на обмотке 9 (полярность всех напряжений в этот момент времени указан на чертеже).

Прямое падение напряжения всего ключа будет равно падению напряжения и_Кэ насыщенных силовых транзисторов 1 или 2, так как падение напряжения ибэ транзисторов 1 и 8 силового и вспомогательного будет компенсировано положительным смещением-напряжением на левых половинах обмоток 7 и 9.

После намагничивания сердечника токового трансформатора 5 базовый ток силового транзистора 1 уменьшается.

Когда заканчивается процесс рассасывания неосновных носителей, ток нагрузки уменьшается, что приводит к появлению ЭДС-самоиндукции на обмотках 4 и 7 токового трансформатора 5. ЭДС-самоиндукции отпирает силовой.транзистор 2 и дополнительный транзистор 11 и запирает силовой транзистор 1 и дополнительный транзистор 10.

Дальнейшая работа схемы аналогична вышеописанной.

Необходимо заметить, что переключение силовых транзисторов 1,2 носит лавинообразный характер и поэтому изменения тока нагрузки в процессе переключения изза увеличения напряжения и_Кэ чрезвычайно малы.

Коэффициент усиления по мощности предлагаемого ключа выше, чем в прототипе по крайней мере в Ьг1э + 1. где h 21э коэффициент усиления по току дополнительных транзисторов, причем достигается это новое качество всего лишь введением двух маломощных дополнительных транзисторов.

Прямое падение напряжения ключа принципиально не увеличивается, так как обеспечивается положительное смещение силовых и вспомогательных транзисторов.

Реально коэффициент усиления по мощности еще выше, так как напряжение источника управляющего сигнала в данном случае можно брать меньшей величины, так как в предложенном ключе падение напряжения ибэ соответствующего дополнительного транзистора 10 (или 11) компенсируется напряжением на соответствующей половине обмотки 9 - таким образом реально входное напряжение предлагаемого ключа практически равно нулю.

Токовый трансформатор 5, с помощью которого обеспечивается положительное смещение транзисторов, имеет малые массу и габариты, вследствие высокой частоты пе5 реключения силовых транзисторов 1,2 при переключении транзисторов практически в ключе не создаются дополнительные потери, поэтому частота работы токового трансформатора выбирается порядка нескольких сотен килогерц и выше.

Выключение предлагаемого ключа принципиально не отличается от выключения обычного составного транзистора.

Для исключения повышенных токов утечки в закрытом состоянии ключа достаточно зашунтировать Б-Э переходы транзисторов резисторами или от источника 13 управляющего сигнала подать слабый запирающий сигнал.

В предложенном ключе возможно также использование транзисторов разного типа проводимости и совмещение дополнительной вторичной обмотки 9 с вторичной обмоткой 7. Кроме того, возможно выполне10 ние токового трансформатора 5 на двух сердечниках.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Магнитно-транзисторный ключ постоянного тока по авт.св. № 746931, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по мощности при сохранении потерь в транзисторах, введены два дополнительных транзистора и дополнительная вторичная обмотка токового трансформатора со средним выводом, причем коллекторы дополнительных транзисторов соединены с коллектором вспомогательного транзистора, базы - с другим управляющим выводом, эмиттеры - с соответствующими выводами дополнительной вторичной обмотки токового трансформатора, средний вывод которой подключен к базе вспомогательного транзистора.

   Редактор М. Товтин Составитель Л. Багян Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши Заказ 2697 Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям й открытиям при ГКНТ СССР

   113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101