SU777823A1 - Магнитно-транзисторный ключ - Google Patents

Description

(54) МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

.12

Изобретение относитс  к полупроводниковой импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразовани  и регулировани  электрической энергии .

Известен ,магнитно-транзисто:рный ключ, содержащий два силовых транзистора и. трансформатор тока Р.

известное устройство отличаетс  сложностью из-за множества соединенных параллельно силовых ключей и сложности многовходовой схемы их коммутации.

Известен магнитно-транзисторный ключ, выполненный в виде двух  чеек, кажда  из которых содержит трансформатор тока с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной обратной св зи, силовой Т1ранзистор, база которого через резистор соединена с шиной источника питани , и управл емый элемент задержки, включенный параллельно первому диоду и базо-эмиттерному переходу силового транизстора 2.

Однако это устройство отличаетс  невысокой надежностью и большими потер ми.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение шотерь и повышение надежности.

Дл  этого в магнитно-транзнсторный ключ, выполненный в виде двух  чеек, кажда  из которых содержит трансформатор

тока с первичной о-бмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной обратной св зи, силовой транзистор , база которого через резистор соединена с шиной источника питани , и управл емый элемент запирани , включенный параллельно первому диоду и базо-эмиттерному переходу силового транзистора, дополнительно введены последовательна 

10 j C-цепь и в .каждую  чейку диод и ц&пь из последовательно соединенных диодов, причем дополнительный диод одним выводом соединен согласно с амиттером силового транзистора, вторым выводом - с первым

15 выводом вторичной обмотки положительной обратной св зи, у жоторой второй вывод соединен с базой силового транзистора , цепь из последовательно соединенных диодов первым выводом подключена к

20 первому выводу вторичной обмотки положительной обратной св зи, вторым выводом - к базе силового транзистора другой . чейки и шине источника питани , а последовательна  C-iЦeпь подключена между

25 базой одного из силовых транзисторов и объединенными выводами первичных обмоток трансформаторов тока.

На чертеже представлена схема предло30 женного устройства.

Устройство содер.жит две оди-наковые  чейки J и 2, эмиттеры силовых транзисторов 3 к 4 которых соединены с отрицательной шиной питани  5. Коллекторы этих тра.нзисторов подключены к общей нагру.;ке &Через лервичные обмотки 7 н 8 траасфОрматоров 9 и W. Вторичные обмотки // и 12 этих трансформаторов через диоды 13 к 14 подключены параллельно базо-эмитгерным переходам силовых транзисторов 3 и 4. Базо-эмиттерпые переходы дополнительно шунтированы диодами 15, 16 и y;iравл гмыми элементами запираниь 17 ,. 18. Входы этих цепей подключены -х ши;;.; входного сигнала 19. Выводы шторичды:: обмоток /:/ и 12, соединенные с базами снловых транзисторов, подключены к положительной шине питани  20, к которой также подключена -нагрузка 6, через резисторы 21 и 22. Вторые выводы вторичных обмоток :/:/ л 12 подключены к Положительной шине литани  20 через диодные цел 23 и 24. общей точкой обм-оток 7, 8 и нагрузки 6 и базой силового тра.нзистор;. 4 включена последовательна  / С-цепь, образованна  резистором 25 и .конденсатором 26.

Принцип действи  устройства со-стоит з следующем. При поступлении сигнала управлени  на управл емые устройства заиирани  токи отпирающего смещени , протекающие по резисторам 21 и 22, подаютс  во входные цени силовых транзисторов 3 и 4, При этом транзистор 3 начинает лавинообразно отпиратьс  за счет положительной обратной св зи, осуществл емой трансформатором 9 тока. При отпирании транзистора 3 потенциал общей точки обмоток 7 ,и S и нагрузки 6 уменьшаетс . При этом потенциал обкладки кондеисатора 26, соединенной с базой силового транзистора 4 на некоторое врем  становитс  отрицательным, что приводит к задержке включени  транзистора 4, по сравнению с вйслючением транзистора 3, на в-рем , определ емое посто нной времени С-цепи и соотношением сонротивлений |резисторов 22 и 25.

В нервый момент времени шосле отпирани  базовый ток транзистора 3 равен его коллекторному току, поделенному на коэффициент трансформации между обмотками // и 7, а затем уменьшаетс  ло мере роста магнитного потока в сердечнике трансформатора 9. Через некоторое врем , определ емое , цепью задержки, отпираетс  силосой трапзистор 4, и ток нагрззки теперь распредел етс  между двум  транзисторами . Поскольку отпирание транзистора 4 произошла позже, у него отношение базового тока к коллекторному будет выше, чем у транзистора 3. В момент насыщени  сердечника трансформатора 9 базовый ток транзистора 3 быстрее спадает до нул , транзистор выходит из режима насыщени  и запираетс . .При этом магнитный поток в трансформаторе 10 еще йе успел дойти до величины,

достаточной дл  насыщени , и транзистор

4 остаетс  в состо нии насыщени . Весь

ток нагрузки протекает по его,,дол текторной цепи. Вслед за запиранием;;,.тралз;;Истора 3 начинаетс  вывод энергий из ;.трансформатора 9 в источн«.к.-цитани  .:;через

диодную цепь 23 и шунтиругойщй .:Э;- ./5.

После вывода энергии из традсформатора 9 транзистор 3 снова включаетс , но теперь ситуаци  складываетс  обратна  - Е1ключенне транзистора 3 оказалось зад,ержанным ПО отношению к отпиранию транзистора 4. Поэтому рост магнитного .потока

в сердечнике трансформатора 10 вызьшает вскоре после отпирани  транзистО ра 3 процесс запирани  транзистора 4 и т. .д. В результате описанного процесса в схеме автоматически устанавливаетс  режим, при котором 3 течение :большей части времен}; силовые транзисторы открыты одновремекно , что снижает .потери в них, а во врем  заитертого состо ни  одного транзистора второй остаетс  открытым. Новое отпирание выключившегос  транзистора обесиечиваетс  за счет посто нно  рисутствующего .отпирающего то.ка смещени  в его базовой цепи. Начальна  задержка отпирани  одного из транзисторов устанавливает

описанный 1выше режим без введени  каких-либо специальных цепей (типа распределителей , коммутаторов, логических цепей и т. д.). Присутствие / С-цепи в устройстве никак не сказываетс  на состо нии схемы

при протекании тока иагрузки, так как Потенциал общей точки обмоток 7, 8 к нагрузки 6 не измен етс  во врем  открытого состо ни  силовых Ключей, остава сь близким к нулю.

Возможен вариант схемы, показанный штрихом, при кото.ром второй вывод диодной цепи 23 соединен не с положительной шиной нитани , а с базой силового транзистора 4, а второй вывод диодной -цепи

24 - с базой силового транзистора 3. Тогда при выводе энергии из насытившегос  трансформатора 9 через дио.дную цепь 23 будет задаватьс  ток в базу транзистору 4, обеспечива  его надежное отрытое .состо ние , а при выводе энергии из насытившегос  трансформатора 10 через диодиутЬцепь 24 будет задаватьс  отпирающий ток п базу транзистору 3.(

Дл  сокращени  времени вывода энергии диодна  цепь .в каждой  чейке Может содержать несколько последовательно включенных диодов или последовательнс: включенные диод и стабилитрон.

Принцип действи  устройст1ва не изменитс , если вторичную обмотку положительной обратной св зи трансформатйра тока каждой  чейки вьшолнить двухсекционной . Таким образом, лредложен-йое устройство проще, а следовательно и надежнее прототипа, т. к. не содержит слож5:ного коммутатора, логических цепей и устройств их Питани , содержащихс  )В устройстве-протогипе , а также обладает по сравнению с прототипом меньш-ими потер ми IB силовых транзисторах, т. к. большую часть времени действи  сигнала управлени  ток нагрузки протекает одновременно по обоим силовым транзисторам, т. е. средний ток, протекающий через каждый тран , зистор, уменьшен.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 538011, кл. Н 03 К 17/00, 1971.

2. Книга ; Устройства вторичных источников питани  РЭА, МДНТП, 1976, с. 142, рис. 2 (прототип).

21

Л

И I //

D

21

25 26

Ю

I Ai

L-LJ

J5 А13

JК

/4