SU873414A1

SU873414A1 - Transistor switch

Info

Publication number: SU873414A1
Application number: SU792848065A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Бродовский; Николай Вячеславович Буторин; Евгений Серафимович Иванов; Валерий Яковлевич Туровский
Original assignee: Предприятие П/Я В-8670
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1979-12-06
Publication date: 1981-10-15

Description

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ(54) TRANSISTOR KEY

1one

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может найти применение в мостовых переключател х тока, например, дл управлени электродвигател ми .The invention relates to converter technology and may find application in bridge current switches, for example, for controlling electric motors.

Известен транзисторный ключ, содержащий трансформатор управлени , у которого выходна обмотка соединена со входом транзисторного ключа через двух полу период ный выпр митель Ц.A transistor switch is known, which contains a control transformer, in which the output winding is connected to the input of the transistor switch via two semi-rectifier Ts.

Недостатком такого транзисторного ключа вл ютс низкие функциональные возможности из-за значительных потерь энергии в цепи управлени транзистором.The disadvantage of such a transistor switch is low functionality due to significant energy loss in the transistor control circuit.

Наиболее близким по технической сущности вл етс транзисторный ключ, у которого мощность управлени пропорциональна выходному току. Этот транзисторный ключ содержит силовой трднзистор, управл ющий транзистор, два коммутирующих диода, два трансформатора обратной св зи, каждыми из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор, имеющий основную обмотку со средней точкой, при этом первичный обмотки трансформаторов обратной св зи включены последовательно в силовую цепь, обща точка вторичных обмоток трансформаторов обратной св зи св зана с базой силового транзистора, а крайние выводы обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средн точка которой соединена с эмиттером силового транзистора 2 .The closest in technical essence is a transistor switch, in which the control power is proportional to the output current. This transistor switch contains a power transistor, a control transistor, two commutation diodes, two feedback transformers, each of which have a primary and a secondary winding, a matching transformer having a main winding with a midpoint, and the primary windings of the feedback transformers are connected in series into the power circuit, the common point of the secondary windings of the feedback transformers is connected to the base of the power transistor, and the extreme leads of the windings through the switching diodes are connected to the extreme Displayed primary winding of the matching transformer, the midpoint of which is connected to an emitter of power transistor 2.

Недостатком этого транзисторного Disadvantage of this transistor

10 ключа вл ютс узкие функциональные возможности, св занные с тем; что дл управлени р дом идентичных транзисторных ключей необходим р д управл емых источников переменного напр 15 жени , что ограничивает область его применени , например, в мостовых переключател х тока.The 10 keys are narrow functionality associated with that; that for controlling a number of identical transistor switches, a number of controlled sources of alternating voltage 15 is needed, which limits its scope, for example, in bridge current switches.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей тран20 зисторного ключа.The purpose of the invention is to expand the functionality of the transistor switch.

Указанна цель достигаетс тем, что в транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, управл ющий транзистор , два коммутирующих диода, два This goal is achieved by the fact that in a transistor switch containing a power transistor, a control transistor, two commutating diodes, two

25 трансформатора обратной св зи, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, согласующий трансформатор , имеющий оснЬвную обмотку со средней точкой,при этом первичные обмотки трансформаторов обратной25 feedback transformers, each of which has a primary and secondary windings, a matching transformer having a main winding with a midpoint, while the primary windings of the reverse transformers

30thirty

св зи включены последовательно в силовую цепь, обща точка вторичных обмоток трансформаторов обратной св зи соединена с базой силово.го тран .зистора, а крайние выводы этих обмоток через коммутирующие диоды соединены с крайними выводами основной обмотки согласующего трансформатора, средн точка которой соединена с эмиттером силового транзистора, введены два диода управлени , в трансформаторы обратной св зи введена обща управл юща обмотка со средней точкой, а в согласующий трансформатор введена дополнительна обмотка со средней точкой, причем средн точка общей управл ющей обмотки трансформаторов обратной св зи соединена с коллектором управл ющего транзистора , а крайние выводы этой обмотки через диоды управлени соединены с крайними выводами дополните Б«ой --об- мотки согласукйцего трансформатора, средн точка которого соединена с эмиттером управл ющего транзистора, при этом вторичные обмотки трансформаторов обратной св зи выполнены в виде одной общей обмотки со средней точкой, наматываемой одновременно на обоих сердечниках трансформаторов обратной св зи; кроме того, введен дополнительный трансформатор, имеющий первичную, вторичную и управл ющую обмотки, причем первична обмотка включена последовательно в силовую цепь, вторична обмотка включена последовательно в базовую, цепь силового транзистора, а управл юща обмотка включена последовательно в коллекторную цепь.управл ющего транзистора .The links are connected in series to the power circuit, the common point of the secondary windings of the feedback transformers is connected to the base of the power transistor, and the extreme leads of these windings are connected to the extreme leads of the main winding of the matching transformer through the commutating diodes a transistor, two control diodes are inserted, a common control winding with a midpoint is introduced into the feedback transformers, and an additional winding is introduced into the matching transformer to it, the middle point of the common control winding of the feedback transformers is connected to the collector of the control transistor, and the extreme leads of this winding are connected to the extreme leads through the control diodes, the midpoint of which is connected to the emitter of the control transistor, while the secondary windings of the feedback transformers are made in the form of one common winding with a midpoint wound simultaneously on both cores of transformers back connection; In addition, an additional transformer having a primary, secondary and control windings has been introduced, the primary winding being connected in series to the power circuit, the secondary winding being connected in series to the base circuit of the power transistor, and the control winding connected in series to the collector driving control transistor.

На чертеже представлена электрическа схема транзисторного ключа,The drawing shows an electrical circuit of a transistor switch,

Схема транзисторного ключа содержит силовой транзистор 1, снабженный резистором 2 в депи смещени , управл ющий транзистор 3, два трансформатора 4 и 5 обратной св зи, дополнительный трансформатор б и согласующи трансформатс1р 7.The transistor switch circuit comprises a power transistor 1 provided with a bias resistor 2, a control transistor 3, two feedback transformers 4 and 5, an additional transformer b, and matching transformers 7.

Согласуищий трансформатор 7 имеет основную обмотку 8, выполненную со средней точкой, соединенной с эмиттером силового транзистора 1, а крайние выводы обмотки 8 соединены с анодами коммутирующих диодов 9 и 10. Катоды коммутирующих диодов 9 и 10 соединены с крайними выводами вторичной |обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обра1тной св зи, выполненными в виде наматываемой сразу на оба магнитопровода общей обмотки со средней точкой , соедин емой через вторичную ое мотку 12 дополнительного трансформатора б с базой силового транзистора 1. Первичные обмотки 13 и 14 трансформаторов 4 и 5 обратной св зи и первична обмотка 15 дополнительного трансформатора 6 включены последовательно в цепь нагрузки. Управл юща обмотка 16 со средней точкой согласующего трансформатора 7 своими крайними выводами через диоды 17 и 18 управлени соединена с крайними выводами управл ющей обмотки 19 трансформаторов 4 и 5 обратной св зи, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющей среднюю точку, котора через управл ющую обмотку 20Matching transformer 7 has a main winding 8, made with a midpoint connected to the emitter of the power transistor 1, and the outer leads of the winding 8 are connected to the anodes of the switching diodes 9 and 10. The cathodes of the switching diodes 9 and 10 are connected to the extreme leads of the secondary winding 11 of the transformers 4 and 5 communication links, made in the form of a common winding wound directly on both magnetic cores with a midpoint connected through the secondary coil 12 of the additional transformer b with the base of the power transistor 1. Primary vol. heel 13 and 14 of transformers 4 and 5, the feedback winding 15 and the primary additional transformer 6 are connected in series in the load circuit. The control winding 16 with its midpoint of the matching transformer 7 is connected to the extreme leads of the control winding 19 of the feedback transformers 4 and 5 of the feedback coils simultaneously with both midpoints and having a midpoint through the control winding through its extreme leads through the control diodes 17 and 18. 20

л дополнительного трансформатора б и коллакторно-эмиттерный переход управл ющего транзистора 3 соединена,со средней точкой обмотки 16 согласующего трансформатора 7. В транзисторном ключе имеетс два выпр мительных диоJ да 21 и 22 и сглаживающий конденсатор 23.l additional transformer b and the control-emitter junction of the control transistor 3 are connected to the middle point of the winding 16 of the matching transformer 7. In the transistor switch there are two rectifying diodes 21 and 22 and a smoothing capacitor 23.

Устройство работает следующим образом . . .The device works as follows. . .

Вторичные обмотки 11 трансформаторов 4 и 5 обратной св зи, выполненные в виде одной общей обмотки, наматываемой одновременно на обоих магнитопроводах и имеющей среднюю точку, представл ют собой дроссельные обмотки магнитного усилител , выполненного на трансформаторах 4 и 5. Первичные обмотки 13 и 14, выполн ющие роль управл ющих в магнитном усилителе, включены всиловую цепь. При подаче пиQ тающего напр жени на первичную обмотку согласующего трансформатора 7 по коммутатируйщим диодам 9 и. 10, вторичным обмотка 11, вторичной обмотке 12 дополнительного трансформатора 6 и переходу база-эмиттер силового транзистора 1 протекает ток холостого хода магнитного усилител на трансформаторах 4 и 5, который открывает силовой транзистор 1. С помощью вторичных обмоток 11 обеспечива 0 етс регулирование тока, поступающего в базу силового транзистора 1 из основной обмотки 8 согласующего трансформатора 7 и пропорционального току коллектора. The secondary windings 11 of the transformers 4 and 5 feedback, made in the form of one common winding wound simultaneously on both magnetic cores and having a midpoint, are the throttle windings of a magnetic amplifier made on transformers 4 and 5. The primary windings 13 and 14 performed The role of the controllers in the magnetic amplifier is included in the power circuit. When applying the melting voltage to the primary winding of the matching transformer 7 through the switching diodes 9 and. 10, the secondary winding 11, the secondary winding 12 of the auxiliary transformer 6, and the base-emitter junction of the power transistor 1 flow the no-load current of the magnetic amplifier on the transformers 4 and 5, which opens the power transistor 1. The secondary current winds 11 to control the current flowing into the base of the power transistor 1 from the main winding 8 of the matching transformer 7 and proportional to the current collector.

5 В некоторых случа х применени транзисторного ключа установка дополнительного трансформатора 6 необ зательна . В этих случа х ток, протекающий в базовой цепи, имеет фор0 МУ определ емую свойствами магнитного усилител . Просадки базового тока, вызванные сменой пол рности питающего напр жени , могут отрицательно сказатьс на работе си лового транзистора 1 в процессе пе реключени , так как мгновенна мой- ность переключени может превысить допустимую. Дл ликвидации этих просадок в коллекторную и базовую цепь силового транзистора 15 In some cases of using a transistor switch, the installation of an additional transformer 6 is optional. In these cases, the current flowing in the base circuit has the form MU determined by the properties of the magnetic amplifier. The drawdowns of the base current caused by a change in the polarity of the supply voltage can negatively affect the operation of the power transistor 1 during the switching process, since the instantaneous switching time may exceed the allowable one. To eliminate these subsidence in the collector and base circuit of the power transistor 1

0 включены соответственно первична 15 и вторична 12 обмотки дополнительного трансформатора б. При изменении тока в юазовой цепи на обмотке 12 дополнительного трансформатора0 includes respectively primary 15 and secondary 12 windings of an additional transformer b. When changing the current in the uazovy circuit on the winding 12 additional transformer

5 б возникает ЭДС, преп тствующа изменению тока и поддерживающа его на посто нном уровне.5b, an emf arises that prevents the current from changing and maintains it at a constant level.

. Дл управлени силовым транзистором 1 используетс управл юща часть схемы, содержаща управл квдую обмотку 16 согласующего трансформатора 7 и управл ющую обмотку 19 трасформаторов 4 и .5 обратной св зи, управл ющую обмотку 20 дополнительного трансформатора б, диоды 17 и 18 управлени и управл ющий транзистор 3. При этом отношение числа витков обмоток 8,11 и 12 трансформаторов 4 и 5 дополнительного трансформатора 6 и согласующего трансформатора 7, включенных в базовую цепь силового транзистора 1, к числу витков соответствующих управл ющих обмоток 16, 19 и 20 этих же трансформаторов, включенных в управл ющую часть схемы , одинаково, т.е.. To control the power transistor 1, a control part is used comprising the control winding 16 of the matching transformer 7 and the control winding 19 of the feedback transformers 4 and .5, the control winding 20 of the additional transformer b, the control diodes 17 and 18 and the control transistor 3. At the same time, the ratio of the number of turns of the windings 8,11 and 12 of transformers 4 and 5 of an additional transformer 6 and matching transformer 7 included in the main circuit of the power transistor 1 to the number of turns of the corresponding control windings About 16, 19 and 20 of the same transformers included in the control part of the circuit are the same, i.e.

W8 Wja W8 wja

.W7fe Wg W20 .W7fe Wg W20

При подаче управл ющего сигнала на открытие управл ющего транзистора 3 напр жени между точками 24 и 25 приблизительно становитс равным нулю. Так как управл юща часть схемы транзисторного ключа выполнена по принципу подоби с его базовой частью, то напр жение между точками 26 и 27, т.е. напр жение между эмиттером и базой силового транзистора , тоже приблизительно становитс равным нулю и силовой транзистор закрываетс . В практических схемах в результате потерь энергии в трансформаторах и из-за наличи остаточных напр жений на диодах 17 и 18 управлени и управл ющем транзисторе 3 потенциал базы силового транзистора не значительно отличаетс от нул . Поэтому дл надежного запирани силового транзистора 1 на его базу следует подать отрицательное смещение, создаваемое , например, с помощью двух выпр мительных диодов 21 и 22, резистора 2 и сглаживающего конденсатора 23.When the control signal is applied to the opening of the control transistor 3, the voltage between points 24 and 25 becomes approximately zero. Since the control part of the transistor switch circuit is made according to the principle of similarity with its base part, the voltage between points 26 and 27, i.e. the voltage between the emitter and the base of the power transistor also becomes approximately zero and the power transistor closes. In practical circuits, as a result of energy losses in transformers and due to the presence of residual voltages on the control diodes 17 and 18 and the control transistor 3, the potential of the base of the power transistor is not significantly different from zero. Therefore, in order to reliably lock in the power transistor 1, a negative bias should be applied to its base, for example, using two rectifying diodes 21 and 22, a resistor 2 and a smoothing capacitor 23.

Таким образом, введение дополнительного трансформатора и управл ющих обмоток в трансформаторы расшир ют функциональные возможности транзисторного ключа, повышаетс его надежность и коэффициент полезного действи .Thus, the introduction of an additional transformer and control windings into transformers expands the functionality of the transistor switch, increases its reliability and efficiency.

Claims

1. Transistor switch, containing a power transistor, a control transistor, two commutating diodes, two

a feedback transformer, each of which has primary and secondary windings, a matching transformer having a main winding with a midpoint, while the primary feedback transformers are connected in series to the power circuit, the common point of the secondary windings of the transformers, feedback is connected to the power base transistor, and the extreme conclusions of these circuits through the switching diodes are connected to the extreme terminals of the main winding of the transformer, whose midpoint is connected to the emitter of forces The new transistor, which differs in that, in order to expand its functionality, two control diodes are introduced, a common control winding is introduced into the feedback transformers

0 with a midpoint, and. In accordance with the transformer, an additional winding with a midpoint is introduced, with the middle point of the total control winding of the reverse transformers

5 is connected to the collector of the control transistor, and the extreme leads of this winding are connected to the extreme leads of the auxiliary winding of the matching transformer through the control diodes, the midpoint of which is connected to the emitter of the control transistor.

2. A key according to claim 1, characterized in that the secondary windings of the feedback transformers are completed in one single winding

with a midpoint wound simultaneously on both cores of the feedback transformers.

3. A key according to claim 1, characterized in that an additional transformer is inserted, having primary, secondary and control windings, the primary winding being connected in series to the power circuit, the secondary o6MOTka being connected successively to the base circuit of the power transistor, and the control winding on; consistently in the collection-. control transistor circuit.

0

Sources of information taken into account in the examination

1.Balagurov V.A., Gridin V.M. and Lozenko V.K. Non-contact DC motors with DC

5 magnets. M., Energie, 1975, p. 29, fig. 14 a.

2. USSR author's certificate

per application 281877/21, cl. H 03 K 17/60 07.09.79.

-