Двухпозиционный транзисторный переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях частоты, когда нагрузкой является первичная обмотка трансформатора. Цель изобретения - увеличение надежности и уменьшение динамических потерь. Для этого в устройство введены усилитель 12 мощности , цепь 15 положительной обратной связи и дополнительный диод 17. Устройство содержит два последовательно соединенных транзисторных ключ а 1.1 и 1.2, включенных между 2 (Л Фиг.)

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дд 4 Н 03 К 17/60

ВСЕГ() МН &,%

I ! 13 (!.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3946793/24-2 1 (22) 22.08.85 (46) 23.03.87. Бюл. 9 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В.С. Васильев, В.А. Гофман, В.Б. Зильберштейн и Н.П. Кутлер (53) 621.382(088.8) (56) Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 978346, кл. Н 03 К 17/60.

„„SU„„jt 298885 А 1 (54) ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях частоты, когда нагрузкой является первичная обмотка трансформатора. Цель изобретенияувеличение надежности и уменьшение динамических потерь. Для этого в устройство введены усилитель 12 мощности, цепь 15 положительной обратной связи и дополнительный диод 17. Устройство содержит два последовательно соединенных транзисторных ключа

1.1 и 1.2, включенных между шинами 2 ®

129888 и 3 питания. Общая точка 4 соединения этих ключей является выходом устройства, который управляется от входного трансформатора 5 с вторичными обмотками 6.1 и 6.2. Два ключа выполнены идентично, кажцый из них содержит силовой транзистор 7, коллекторэмиттерный переход которого зашунтирован диодом 8, раскачивающий транзистор 9, база-эмиттерный переход которого зашунтирован диодом 10, 5 диод 11 отрицательной обратной связи.

Между первым выходом вторичной обмотки 6 и базой раскачивающего транзистора 9 последовательно включены блок

14 задержки, формирователь 13 импульсов, усилитель 12 мощности. Шунтирует эту цепочку дополнительный диод 17. Цепь 15 положительной обратной связи включена между коллектором силового транзистора 7 и входом усилителя 12 мощности. 2 ил.

Изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано в преобразователях частоты, когда нагрузкой переключателя является первичная обмотка трансформатора.

Цель изобретения — увеличение надежности и уменьшение динамических потерь за счет исключения "дребезга" а также повьцпение устойчивости к режиму короткого замыкания.

На фиг. 1 изображена структурная схема двухпозиционного переключателя (два ключа переключателя выполнены идентично, поэтому раскрыта схема только одного ключа); на фиг ° 2— принципиальная схема двухпозиционного переключателя.

Двухпозиционный транзисторный переключатель содержит два последовательно соединенных транзисторных ключа 1.1 и 1.2, включенных между шинами 2 и 3 постоянного тока. Общая точка соединения этих ключей 4 является выходом переключателя, к которо25 му подсоединяется нагрузка. Переключатель управляется от входного транс" форматора 5 с вторичными обмотками

6 ° 1 и 6.2. Ключ содержит силовой транзистор 7, коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован диодом 8, раскачивающий транзистор 9, база-эмиттерный переход которого зашунтирован диодом 10, диод 11 отрицательной обратной связи, усилитель 12 35 мощности, формирователь 13 импульсов, блок 14 задержки, цепь 15 положительной обратной связи, выпрямитель 16 и дополнительный диод 17.. В усили2 тель 12 мощности входят транзистор 18 и резисторы 19 и 20; в формирователь 13 импульсов — транзистор 21 с диодами 22 и 23, резисторами 24-26 и конденсатором 27; в блок 14 задержки — конденсатор 28, резистор 29 и диод 30; в цепь 15 положительной обратной связи — диоды 31 и 32 и резистор 33; в выпрямитель 16 входит диод 34 и конденсатор 35.

В каждом ключе силовой транзистор 7 и раскачивающий транзистор 9 соединены по схеме составного транзистора с раздельными коллекторами, причем коллектор раскачивающего транзистора 9 подключен к положитель" ному выходу выпрямителя 16, образующему положительную шину источника подпитки "+Б„, „

Первый вывод вторичной обмотки 6 подключен к входу выпрямителя, а второй вывод — к эмиттеру силового транзистора и образует общую шину ключа.

Между первым выводом вторичной обмотки 6 и базой раскачивающего транзистора 9 подключены последовательно блок 14 задержки, формирователь 13 импульсов, усилитель 12 мощности, и шунтирует всю .эту цепочку дополнительный диод 17. Цепь 15 положительной обратной связи включена между коллектором силового транзистора 7 и входом усилителя 12 мощности.

Принцип действия двухпозиционного транзисторного переключателя состоит в следующем.

Вторичные обмотки 6.1 и 6.2 трансформатора 5 включены таким образом, 12988 что формируемое на них напряжение является противофаэным. При положительном напряжении на начальном выводе вторичной обмотки 6.1, подсоединенном к входу выпрямителя 16, на выходе которого имеется положительный потенциал 5-6 В, необходимый для управления силовым транзистором

7, идет перезарядка конденсатора 28 от значения "-U„,, " равного -6 В, 10 до значения, равного примерно+1,2 В.

Время перезарядки определяется постоянной времени (R 29. С 28) и выбирается в пределах нескольких микро у"д " а

Через t включается транзис3О а тор 21, потенциал его коллектора уменьшается до нуля и с помощью дифференцирующей цепочки на резисторе 24 и конденсаторе 27 формируется на ре- 20 зисторе 25 короткий управляющий импульс, который инвертируется и усиливается по мощности с помощью транзистора 18 усилителя 12 мощности и поступает в базу транзистора 9 в 25 виде сформированного импульса тока.

Запирающее отрицательное напряжение на базах транзисторов 7 и 9, которое подавалось на них от вторичной обмотки 6.1 через диод 17, к этому 30: моменту уже снято.

Задержанный управляющий импульс включает транзисторы 9 и 7, потенциал коллектора транзистора 7 уменьшается до 1-2 В. Включаются диоды 31 и 32 цЪпочки положительной обратной связи 15 и происходит самоподхват и фиксация включенного состояния.

При смене полярности на обмотке

6.1 трансформатора 5 транзисторы 9 40 и 7 принудительно закрываются через,.диод 17, потенциал коллектора транзистора 7 повышается, действие положительной обратной связи через цепочку 15 прекращается и ключ фикси-45 руется в положении "Выключено" .

Такой характер носит процесс переключения ключей в момент запуска переключателя в работу, нагрузкой которого является первичная обмотка 50 трансформатора, В дальнейшем характер работы несколько изменяется.

В момент включения одного иэ ключей потенциал выхода через небольшую задержку, обусловленную временем 55 рассасывания избыточного заряда в

I базе запирающего силового транзистора,7, изменяется на противополож85 4 ный. На ранее выключенном ключе еще до прихода запускающего импульса напряжение на коллекторе уменьшается до . значения около "-1 В" эа счет тока индуктивности рассеивания обмотки трансформатора нагрузки. Этот ток замыкается через диод 8, шунтирующий силовой транзистор 7.

Если в этот момент не включить ключ, то ток индуктивности рассеивания быстро спадет до нуля, изменит свое направление и произойдет возврат потенциала выхода в исходное состояние, -rr.е. произойдет явление многократного переключения "дребезг". В предложенном устройстве этого не происходит иэ-за самоподхвата цепочки 15 положительной обратной связи.

Режим короткого замыкания нагрузки характеризуется наличием постоянного высокого напряжения на коллекторе силового транзистора 7. Сформированный управляющий импульс вызывает протекание коллекторного тока через транзистор 7, но напряжение по-прежнему остается высоким и цепочка 15 положительной обратной связи не вступает в работу.

Поскольку сформированный упра ляющий импульс очень короткий, то среднее значение мощности на транзисторе

7 в режиме к.3. невелико, не вызывает разогрева транзистора и не приводит к тепловому или вторичному пробою.

Таким образом, исключение явления

"дребезга" за счет образования схемы самоподхвата, сохранение работоспособности переключателя за счет образования компаратора с фиксированными порогами включения и выключения и

1 формирования коротких управляющих импульсов позволяет уменьшить коммутационные потери на нем и увеличить надежность переключателя как в нормальных режимах, так и в режимах короткого замыкания.

Формула изобретения

Двухпозиционный транзисторный переключатель, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками и два ключа, которые включены последовательно между шинами постоянного тока, общая точка ключей образует выход переключателя, каждый из ключей содержит силовой транзистор, коллектор-эмиттерный переход ко1298885

Составитель Г ° Терешина

Редактор А. Козориз Техред Л, Сердюкова Корректор А. Ильин

Заказ 897/58 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 торого зашунтирован диодом, раскачивающий транзистор, база-эмиттерный переход которого зашунтирован дио— дом, эмиттер раскачивающего транзистора соединен с базой силового транзистора, диод отрицательной обратной связи, анод которого подключен к базе раскачивающего транзистора, а катод — к коллектору силового транзистора, выпрямитель, формирователь импульсов и блок задержки, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и уменьшения динамических потерь, введены усилитель мощности, цепь положительной обратной связи и дополнительный диод, анод дополнительного диода соединен с базой раскачивающего транзистора, а катод — с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, который соединен с входом выпрямителя, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с змиттером силового транзистора, между первым выводом вторичной обмотки трансформатора и базой раскачивающего транзистора последовательно соединены блок задержки, формирователь импульсов и усилитель мощности, между входом усилителя мощности и коллектором

10 силового транзистора включена цепь положительной обратной связи, коллектор раскачивающего транзистора и цепи положительного питания усилителя мощности и формирователя импульсов соединены с положительным выходом выпрямителя, а цепи отрицательного питания усилителя мощности, формирователя импульсов и блока задержки— с отрицательным выходом выпрямителя

20 и эмиттером силового транзистора.