Высоковольтный переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях напряжения и импульсных модуляторах. Цель изобретения - повышение КПД высоковольтного переключателя за счет снижения потерь энергии в цепях управления переключающими транзисторами. При поступлении положительного управляющего импульса на шину 16 транзисторы 1.1 - 1.M открываются и через индуктивные элементы 8, 14.1 - 14(M-1) течет ток от источника 12 питания. При отрицательном управляющем импульсе транзисторы 1.1 - 1.M закрываются и накопленная в индуктивных элементах 8, 14.1 - 14(M-1) энергия через диоды 3, 4.1 - 4.(M-1) передается в конденсаторы 6.1 - 6.M и нагрузку 7. Управление транзисторами 1.2 - 1.M осуществляется с помощью положительной обратной связи, образованной трансформаторами 9.1 - 9.(M - 1). 1 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПжЛИН (51)5 Н 03 К 17 60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОЕРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463179/24,-21 (22) 20.07.88 (46) 30.03,90. Бюл. М 12 (72) З.С, Уманский (53) 621.382(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1150752, кл. Н 03 К 17/56, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1347178, кл. H 03 К 17/60, 1987.

2 (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПБРЕКХПОЧАТЕЛЬ ,(57) Изобретение относится к импульс-. ной технике и может быть использовано в преобразователях напряжения и импульсных модуляторах Цель изобретения — повышение КПД высоковольтного переклочателя за счет снижения потерь энергии в цепях управления переклвчающими транзисторами. При поступ1554132 лении положительного управляющега импульса на шину 16 транзисторы 1„1-l„N открываются и через индуктивные эле— менты 8 14.1-14(М-1) течет ток от

9 В

5 источника 12 питания, При отрицательном управляющем импульсе транзисторы 1.1-1,М закрываются и накопленная в индуктивных элементах 8, 14,114(М-1) энергия через диоды 3, 4,1—

4.(М-1) передается в конденсаторы

6.1-6,М и нагрузку 7. Управление транзисторами 1.2- 1.М осуществляется с помощью положительной обратной связи„ образованной трансформаторами

9.1-9.(М-1). 1 ил.

Изобретение относится к импульсной, технике и может быть использовано в преобразователях напряжения и импульсных модуляторах различного назначеHI ISI .

Цель изобретения — повышение КПД высоковольтного переключателя путем снижения потерь энергии в цепях управления переключающими. транзисторами, На чертеже представлена схема предлагаемого высоковольтного переключателя.

Высоковольтныи переключатель содержит М транзисторов 1.1-1.М М ограничительных диодов 2.!-2,N, разделительный диод 3, М-1 зарядных диодов

4.1-4.(М-l), М стабилитронов 5,1-5,М, M конденсаторов 6,1-6.М, нагрузку ?, первый индуктивный элемент 8 (например, дроссель), N-1 импульсных транс- форматоров 9,1-9.(М-1 ), каждый из которых имеет первичную и вторичную об- 35 мотки 10 и )1, источник 12 питания, резистор 13, М-1 дополнительных индуктивных элементов 14,1-14(N-1) (например дросселей), Первичные обмот40 ки 10 каждого из импульсных трансформаторов 9, 1-9. (N-1) включены параллельно база-эмиттерным переходам соответствующих транзисторов 1,2-1.М, кроме первого транзистора 1,1, Эмиттер первого транзистора 1,1 присоединен к общей шине 15 и к первому выводу источника 12 питания, База первого гранзистора. 1,1 подключена непосредственно к входной шине 16 и через резистор, 13 к общей шине 15, База каждого из транзисторов 1,2-1,Ь, кроме первого транзистора 1.1, сое-( динена с первым выводом соответствующего зарядного Диода 4,1-4.(М-1), Каждый из ограничительных диодов 2,12,М подключен встречно-параллельно, переходу база-эмиттер соответствующего транзистора 1,1 вЂ,М, Первый вывод первого индуктивного элемента 8 соединен с первым выводом разделительного диода 3. Первые выводы каждого из конденсаторов 6.1-6,М подключены к первым выводам соответствующих стабилитронов 5,1-5.M. Каждый из дополнительных индуктивных элементов 14,114.(M-1) выключен между эмиттером соответствующего транзистора 1,2-1,М кроме первого транзистора 1.1, и вторым выводом источника 12 питания, который соединен с вторым выводом первого индуктивного элемента 8, первый, вывод которого подключен к коллектору

M-ro транзистора 1.,М, коллектор каждого из предыдущих транзисторов 1,1, 1,2 соединен..с эмиттером последующего транзистора 1,2, 1,М через вторичную обмотку 11 соответствующего импульсного трансформатора 9,1-9,(М-1), которая включена согласно с первичной обмоткой 10, Второй вывод разделительного диода 3 соединен с первым выводом нагрузки ? и первым выводом М-го конденсатора 6.М. Вторые выводы последующих конденсаторов 6.2-6.M и стабилитронов 5,2-5.M подключены к первому выводу предыдущего конденсатора

6.1, 6.2 и к второму выводу соответствующего зарядного диода 4,1-4,(М-1)

Вторые выводы первого конденсатора

6.1 и первого стабилитрона 5 1 соединены с вторым выводом нагрузки 7 и общей шиной 15 °

Высоковольтный переключатель работает следующим образом,, В исходном состоянии в паузах между импульсами все транзисторы l,l-l,М заперты, Стабилитроны 5.1-5.M заперты, поскольку напряжение стабилизации у них выбирается большим, чем рабочее напряжение на конденсаторах

6.1-6.N и примерно равным величине максимально допустимого напряжения коллектрр-эмиттер для .транзисторов

L iet((L5

5 15541

1,1-1,M„. При поступлении положительного управляющего импульса на базу транзистора 1,1 он отпирается, при этом через него, обмотку 11 трансформатора 9.1 и дроссель 14.1 с большой

5 индуктивностью 1. от источника 12 начинает протекать ток I „, величина которого нарастает по пилообразному закону во времени. На обмотке 10 при этом образуется напряжение Е положительной обратной связи, под действи- ем которой отпирается транзистор 1,2, Через последний дроссель 14,(М-1) и обмотку 11 трансфсрматора 9.(M-1) ана-15 логично указанному также начинает протекать ток, Под действием положительной обратной связи отпирается транзистор 1,М, Теперь уже через все М открытых 20 и насыщенных транзисторов 1,1-1.М начинает протекать от того же источника 12 ток Т> через индуктивность

L < дросселя 8, которая имеет меньшую величину, чем индуктивность L дрос- 25 селей 14.1-14,(M-1), Диоды 3, 4.14„(М-1) при этом запираются, ток дросселя 8 продолжает нарастать, превышая по величине токи Е < в индук- . тивностях „ дросселей 14.!-14.(М-1) 30 в индуктивностях Е< и L накапливается энергия, равная г . 1 (1Хз+ с- L 4; E«i) 2 Le Ee

1-1

32 о логично указанному под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в индуктивнос ги дросселя 14, (M-1) . отпираются диоды 2,М и 4. (M-l ), что приводит к эапиранию транзистора 1,М и передаче энергии из индуктивности дросселя

14,(М-1) в конденсаторы 6, 1 и 6.2.

Далее, вследствие прекращения тока через все транзисторы .1,1-)..М под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в индуктивности Т,В дросселя 8, отпираегся диод 3 и энергия передается из дросселя 8 в конденсаторы 6,16„М и в нагрузку 7. Если выполняется условие Е c(L> то напряжения Е на конденсаторах 6.1-6,М при одинаковой величине их емкости равны примерно Е < Е,,/М, где Е 7 — напряжение на нагрузке 7. Перенапряжений на транзисторах 1,1-.!,М в процессе их запирания нет, так как аналогично прототипу первым запирается транзистор 1.1, далее — транзисторы 1.2 и

1.М. Если даже оказывается, что процесс выключения у бдного из транзисторов, например транзистора 1,2, аномально длительный, то тогда после запирания транзистора 1.1 в установившемся режиме напряжение на его коллекторе не сможет стать большим, чем Е =М, так как открывается диод

4.!.

КПД предлагаемого высоковольтного переключателя выше, чем у известных, в результате снижений потерь энергии в цепях управления переключающими транзисторами.

В момент, когда энергия Vi достигает заданной величины, на базу транзистора 1,1 поступает отрицательный импульс сброса, под действием которого этот транзистор запирается. Амплитуда импульса сброса ограничивается на безопасном для транзистора 1,1 уровне с помошью диода 2.1. Ток I через обмотку 11 трансформатора 9.1 прекращается, и под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в индуктивности дросселя 14.1, отпираются диоды 2.2 и 4.1 (ток продолжает идти уже через обмотку 10). На базе транзистора 1,2 образуется в этих усло-. виях отрицательный запирающий импульс ограничиваемый по амплитуде диодом

2,2, а энергия Ы из индуктивности дросселя 14>l с малыми потерями передается в конденсатор 6.1. Вследствие запирания транзистора 1,2 ана40формула изобретения

Высоковольтный переключатель, содержащий М транзисторов М ограничительных диодов, разделительный диод, 45 M-1 зарядных диодов, М стабилитронов, M конденсаторов, нагрузку„ первый индуктивный элемент и М-1 импульсных трансформаторов, первичные обмотки каждого из которых включены парал 0 лельно база-эмиттерным перехбдам соответствующих транзисторов, кроме, первого, эмиттер первого транзистора присоединен к общей шине и к первому выводу источника питания, база первого транзистора подключена непосредственно к входной шине и через резистор к общей шине, база каждого из транзисторов, кроме первого, соедине-:, на с первым выводом соответствующего

1554132

Составитель Д.Иванов

Редактор С,Лисина Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 465 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 зарядного диода, каждый из ограничительных диодов подключен встречнопараллельно переходу база †. эмиттер соответствующего транзистора, первый вЫвод первого индуктивного элемента

5 соединен с.первым выводом разделительного диода, первые выводя каждого из конденсаторов подключены к первым выворам соответствующих стабилитронов о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения КПД, введены М-1 дрпопнительных индуктивных элементов, ка кдый из которых включен между эмит те)рож соответствующего транзистора, кроме первого, и вторым выводом источника питания, которйй соединен с вторым выводом первого индуктивного элемента, первый вывод которого подключен к коллектору М-го транзистора, коллектор каждого из предыдущих транзисторов соединен с эмиттером после— дующего транзистора через вторичную обмотку соответствующего импульсного трансформатора, которая включена согласно с первичной обмоткой, второй вывод разделительного диода соединен с первыми выводами нагрузки и, М-го конденсатора, вторые выводы последующих крнденсаторов и стабилитронов подключены к первому выводу предыдущего.конденсатора и к второму выводу соответствующего зарядного диода, вторые выводы первого конденсато" ра и первого стабилитрона соединены с вторым выводом нагрузки и общей шиной.