Двухвыходной транзисторный переключатель

 

изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в и.мпульсных усилителях мощности, преобразователях частоты и автономных инверторах тока и напряжения. Цель изобретения - расшиjtf . рение функциональных возможностей и повышение надежности. Устройство содержит два транзисторных ключа 1-1 и 1-2, два защитных диода 2-1 и 2-2, два отсекающих диода 3-1 и 3-2, два шунтирующих диода 4-1 и 4-2, два развязывающих диода 5-1 и 5-2, два конденсатора 6-I и 6-2, приемник 7 энергии, который содержит два конденсатора 18-1 и 18-2. дроссель 8-1, две зарядные цепи 9-1 и 9-2, каждая из которых содержит дроссель 19 и два диода 20 и 21. В устройство введены два дополнительных развязывающих диода 10-1 и 10-2, дополнительный шунтирующий диод 11, второй дроссель 8-2. На фиг. 1 также показаны клеммы для подключения устройства: входные шины 12-I и 12-2, шины 13 и 15 источника питания, выходные тины 14 и 17, нулевая шина 16. Пунктиром изображена нагрузка 22. Введение в устройство новых элементов с новыми взаимосвязями дает возможность подключить две нагрузки относительно нулевой шины источника питания и снизить напряжение на транзисторных ключах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л со с со Ю со со бьа г и/. 7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (59 4 H 03 К 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ х1

22

17 к2

22 !

Фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3985548/24-21 (22) 04.12.85 (46) 07.05.87. Бюл. ¹ 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В. С. Васильев (53) 621.382 (088.8) (56) Васильев В. С. Мощные импульсные транзисторные каскады для активно-индуктивной нагрузки. — Электронная техника в автоматике. /Под ред. Ю. И. Конева.

Вып. 8. М.: Советское радио, 1976, с. 181, рис. 6.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1!48110,,кл. Н 03 К !7/60, 1985. (54) ДВУХВЫХОДНОЛ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в импульсных усилителях мощности, преобразователях частоты и автономных инверторах тока и напряжения. Цель изобретения — расши1з

„„SUÄÄ 1309293 рение функциональных возможностей и повышение надежности. Устройство содержит два транзисторных ключа 1 — 1 и 1 — 2, два защитных диода 2 — и 2 — 2, два отсекающих диода 3 — 1 и 3 — 2, два шунтирующих диода 4 — 1 и 4 — 2, два развязывающих диода 5 — 1 и 5 — 2, два конденсатора 6 — 1 и 6 — 2, приемник 7 энергии, который содержит два конденсатора 18 — 1 и

l8 — -2, дроссель 8 — 1, две зарядные цепи

9 — -1 и 9 — 2, каждая из которых содержит дроссель 19 и два диода 20 и 21. В устройство введены два дополнительных развязывающих диода !0 — и 10 — 2, дополнительный шунтирующий диод 1, второй дроссель 8 — 2. На фиг. также показаны клеммы для подключеHèÿ устройства: входные шины 12 — 1 и 12 — 2, шины 13 и !5 источника питания, выходные шины 14 и 17, нулевая шина 16. Пунктиром изображена нагрузка 22. Введение в устройство новых элементов с новыми взаимосвязями дает возможность подключить две нагрузки относительно нулевой шины источника питания и снизить напряжение на транзисторных ключах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1309293

1!Вобрс) ение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных ус«лителях мощности, преобразователях частоты и автономных инверторах тока и напряжения.

1)ель изобретения — расширение функ5 циональных возможностей и повышение надежности за счет обеспечения возможности подклк)чения двух нагрузок относительно нулевой шины источника питания и снижения напряжения на транзисторных ключах. 10

На фиг. l представлена схема двухвыходного транзисторного переключателя; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Двухвыхолной транзисторный переклк)чатель содержит первь(й 1 — 1 и второй 1 — 2 транзисторные ключи, первый 2- — 1 и второй

2- 2 защитные диоды, каждый из которых

Внл)<.Ч(II ПаРаЛЛЕЛЬНО ВЫХОДаМ СООтВЕтетец llllo первого 1 --1 и второго l — 2 трапа< стор«ы.; к.ночей, первый 3 — 1 н второй ) -2 oT(BK3lolLLHP. диоды, первый 4 — 1 и втоp<)l! 4 . 2 Itth нтирующие диоды. первый 5 — 1 и («Орой 5---2 развязывающие диоды, nep:: t t 6 --i «второй 6 — -2 кон ietipaTOpi npur. ;tt.i к 7 энергии, первый 8--1 и второй 8- 2

< с<-л;, нсрнх )О 9 — и вторхчо 9- 2 за,))<ЕЕIII>i< Ii(Г<И, ВЫХОДЫ Ка)КЛОй ИЗ KOTÎPbIX п<о.еклн) кit. соответственно параллельно Егер«())t) 1 -1 «второму 4---2 шунтирую«Еим ..«о it;t, 3 входы соединены соответственно с (и рв Ihttt выводами первого 6 — 1 и второго 6 -2 конденсаторов, первый 10 — -! и второй 0- -2 дополнительные развязывающие л«оды, лонолнительный шунтируюеций диОд 1. Управляющие входы псрвого — 1 и второгÎ 1- — 2 транзисторных ключей соогвстственно соединены с первой 12 — l и второй 2--2 входными шинами, первый вы.хо.е «E .ðâîã0 транзисторного ключа 1 — -1 полклк)чен к первой шине 13 источника nut ttttiEt, а второй выход — к второму выводу первого конденсатора 6 — 1 и первому выводу первого отсекающего диода 3 — 1, вто- 4р рой вь:вол которого соединен с первым выВодом первого развязывающего диода 5 — и первым выводом первого дросселя 8 — 1, второй вывод которого подключен к первой

Выходе;ой шине ) 4. Первый выход второго транзисторного ключа 1 — 2 соединен с ВТо- 45 рым выводом второго конденсатора 6---2 и чсрсз второй отсекающий диод 3 — -2 с первым выводом второго развязывающего диода 5—

2, второй вывод которого подключен к одному в оду приемника 7 энергии, другой вход которого соединен с вторым выводом первогÎ раз вязывающего диода 5--1. Второй выход BTOpOI 0 Tpiilt3HCTOpllOI 0 K1IOtи развязыва)оеций диол 10 — -1 сОРди55 псч< с В горым выводом первого дросселя 8- 1, первым выводом !LOIIO;IIIIITPëbtto2 го шунтирующего диода 11 и одним выводом первого шунтирующего диода 4 — 1, другой вывод которого подключен к нулевой шине 16 источника питания, выходу приемника 7 энергии и первому выводу второго шунтирующего диода 4 — 2, второй вывод которого соединен с второй выходной шиной

17, с вторым выводом дополнительного шунтирующего диода 11 и через второй дополнительный развязывающий диод 10 — 2 с вторым выводом первого развязывающего диода 5 — 1, первый вывод второго развязывающего диода 5 — 2 через второй дроссель 8 — 2 подключен к второй выходной шине 17. Приемник 7 энергии содержит два конденсатора 18 — 1 н 18 — 2, один вывод каждого из которых соединен с выходом приемника 7 энергии, а другой --- с соответствующим входом приемника 7 энергии.

Каждая зарядная цепь 9--1 (9--2} содержит дроссель !9 и два дио еа 20 и 21, причем олин Bbtxot зарядной llr н«9 — 1 (9 — 2) подключен к первому выво,еу первого диода 20, а другой -- к пер гому выводу дросселя 9, Второй вывод которого через второй д«ол сосл«нен с вторым выводом первого диода 20 «входом зарядной цепи 9 --! (9-- 2) .

На фиг. 1 изооражена также IIB«pхзка 22, ОДИИ BhlBO.L KÎ IOpOII СОС.IIIIIPH С liPpBOH ВЫХОД«ОЙ:llltilOH l t, 3 . Lp)!ÃOÈ --- С вт()рой выходной шиной 17.

Двухвыходной транзисторный ключ работает следующим образом.

Напряжение на нагрузке 22 формируется суммой напряжений на двух выходных ш«нах 14 и 17 переклк)чателя, причем, когда один из ключей 1 — или 2 выключен, то ток в случае наиболее характерной индуктивной нагрузки замыкается через соответствующий шунтирующий диод 4 — -1 или 4 — 2 на нулевуlo шину 16 источника питания, ограничивая напряжение на закрывающемся ключе 1 — 1, — 2 на уровне примерно в 2/3 от Ut, Когда закрыты оба ключа 1 — 1 и 1 — 2, ток нагрузки замыкается через дополнительный шунтируюеций диод )1, а шунтирующие диоды 4--1 и 4- — 2 служат элементами привязки отключенной нагрузки 22 к потенциалу нулевой шины 16 источника питания.

Коэффициент заполнения К) для каждого из ключей 1--1 и — 2, равный отношению длительности импульса к длительности периода, изменяется под воздействием входного сигнала в пределах 0 — (фиг. 2). Ключи ) — 1 и — 2 работают с временным сдвигом в половину периода частоты коммутации (фиг. 2а).

Напряжение на нагрузке 22 переключателя, подключенной между выход«bl÷« шинами 14 и 17, изменяется с удвоенной часToToH по сравнен«к) с частотой комму1309293

3 тации ключей 1 — 1 и 1 — 2. При этом при изменении коэффициента заполнения в пределах от 0 до 0,5 среднее напряжение на нагрузке 22 изменяется в пределах от 0 до - †(+-1 4 ), где величина U u определяется значение ; напряжений между п.юсо- 5 вой и минусовой силовыми питающими шинами (фиг. 2б).

В диапазоне больших входных напряжений, когда Кз ) 0,5, на нагрузке 22 переключателя появляется постоянная состав- 10 ляющая (фиг. 26), равная половине силового питаю<цего напряжения ++- Цп„т, и импульсная составляющая, изменяющаяся в пределах от 0 (при К3 = 0,5) ло - -(3-1)»»т) (при Кз = 1).

При отключении ключа 1 — 1 заряжается

15 конденсатор !8 — 2 энергией, накопленной в дросселе 8 — 1. При отключении ключа 1 — 2 конденсатор 18 — 2 разряжается током нагрузки, протека>ощим в момент разряда через лиол 10 2. 20

Аналогичным образом происходит и перезаряд конденсатора 18- — 1 (фиг. 2в) .

Рассасывание накопленного заряда в базе закрывающегося !!!>,HTHpy!o!hiего лиола 4 — или 4--2 происходит с помощью зарядных цепей 9--1 и 9 — 2. 25

Функциональные возможности и надежность предлагаемого двухвыходного транзисторного переключателя выше, чем у извест lblx, за счет обеспечения возможности подключения двух нагрузок относительно нулевой шины источника питания и снижения напряжения на транзисторных ключах.

Фор.>1 у 1а пг>обретения

1. Двухвыходной транзисторный переключатель, содержа>ций первый и второй транзисторные ключи, первый и второй защитные диоды, каждый из которых включен параллельно выходам соответственно перво- 40 го и второго транзисторных ключей, первый и второй oTceKBIolllие диоды, первый и ВТорой шунтирующие диоды, первый и второй развязывающие диоды, первый и второй конденсаторы, приемник энергии, первый дроссель, первую и вторую зарядные цепи, вы- 45 ходы каждой из которых подключены соответственно параллельно первому и второму шунтирующим диодам, а входы соединены

cooTBcTcтвенно с первыми выводами первого и второго конденсаторов, управляющие входы первого и второго транзисторных клю- 50 чей соответственно соединены с первой и

4 второй входными шинами, первый выход первого транзисторного ключа подключен к первой шине источника питания, а второй выход — к второму выводу первого конденсатора и первому выводу первого отсскак>щего диода, второй вывод которого соединен с первым выводом первого развязывающего диода и первым выводом перво, о дросселя, второй вывод которого полключе« к первой выходной шине, первый выход второго транзисторного ключа соединен с вторым выводом второго конденсатора и через второй отсекаюгций диод с первь<м выводом второго развязывающего диода, второй вывод которого подключен к одному вхолу приемника энергии, другой вход которого соединен с вторым выводом первого ра !3Hзывающего диода, второй выход второго транзисторного ключа подключен к второй шине источника питания, отличающийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, вв< дены первый и второй дополнительные развязывающие диоды, дополнительный шуI,Tèрующий диод и второй лроссель, причем вт<рой вывод второго развя 3I!IIHIo!1!e!o лиол» через первый дополнительный развязывающий диод соединен с вторым выводом первого дросселя, первым выводом дополнительного шунтиру>ощего диода и одним вь>водом первого шунтирующего лиола. другой вывод которого подключен к нуле>3о>> шине источника питания, выходу приемника энергии и первому выволу 13! >рого шунтирующего диода, ьторой вывод которого соединен с второй выходной 11>иной. с вторым выводом дополнительного шунтирующего диода и через второй лополнllтельный развязывающий диод с вторым выводом первого развязывающего диода, первый вывод второго развязывающего днола через второй дроссель подключен h второй вы ход ной ш и не.

2. Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что приемник энергии содержит два конденсатора, один вывод каждого из к<> горых соелинен с выходом приемника 3! Icр гии, а другой — с соответствую<цим входом приемника энергии.

3. Переключатель по пп. 1 и 2, orël<÷à>îи ийся тем, что каждая зарядная цепь с >— держит дроссель и два диода, причем олин выход зарядной цепи подключен к первому выводу первого диода, а другой,— к первому выводу дросселя, второй вывол которопэ через второй диод соединен с вторым выводом первого диода и входом зарядной цели.

1309293 Hoax

Ьых.

Фп2. Z

<лзстанитель 3. Иванов

Редактор Л..Г!ангазо 1 r. хред И. Верее Корр сит о р зс Обру ча р

Заказ з49, 55 Тираж 902 !!одписное

ВНИИГ1г! Государственного комитета С<:СР по делам изобрегений и открытий

I !3035, Москва, OV, — 35. Раугвская наб., д. 4/5

Производственно-поли рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. (1роектная, 4