Ключ постоянного тока

ПИСАНИЕ ЗОБРЕТЕНИЯ Союз Севетскик Социалистичес Республик 61) Дополиител авт, саид"в Заявлено 311.76 (21) 2417208/1851)М. Кл. с присоединением заявки Мо 3 К .17/60 рственны ССС елам н н открыублИковаио 0512.79 Бюллетень Ио 45 53) У 621.38 (088.8 Дата опубликования описания 08.12.79(72) Аеторы изобретения Б.А.Глебов, В.Ю,Голиков и А,Г.Полика 71) Заяви Московский ордена Ленина энергетич ивстит) КЛЮЧ ПОСТОЯННОГО ТО Изобретение электротехники ниев бесконта аппаратуре уст и регулйровани гии. областии применеционнойазованияой энертно мо ной сится к жет найкоммут ств преоб лектричес Известны ключи постоянного тока, содержащие силовой и управляющий транзисторы и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с коллекторно-эмнттерной цепью силового транзистора и,нагрузкой, а вторичная " последовательно с коллекторноэмиттерной цепью управляющего траизистора и баэо-эмиттерным пе реходом силового, Однако в подобных ключах процесс отпирания силового транзистора занимает продолжительное времй, что повышает динамические потери"и уменьшает быстродействие клю ча. Кроме того, в ряде схем, где последовательно со вторичной обмоткой трансформатора введен дополнительный диод и коллекторная цепь управляющего транзистора гальванически не свя. зана с шиной питания, для отпирания силового ключа требуется значительная мощность входного сигнала (1 и (21,указанные недостатки объясняются следующими причинами. Во-первых, для 39 всякого трансФорматора со значительным коэффициентом трансФормации, а таким является, трансформатор тока в схеме силового клюна, характерно наличие существенных потоков рассеяния между первичной и вторичной обмотками, Из-за этого затягивается нарастание тока во вторичной обмотке, что, в свою очередь, ведет к уменьшению скоростй отпирания силового транзистора.Во-вторых, в схеме, где последовательно со вторичной обмоткой включены диод и коллекторно-эмиттерная цепь управляющего транзистора, причем в отсутствии входного сигнала на кол" лекторе последнего нет смещения, соответствующего активному режиму транзистора, развитие регенеративного процесса отпирания силового транзистора затруднено. Это обусловлено тем, что для развития регенерации на вторичной обмотке должно возникнуть напряжение, достаточное для преодоления пороговых напряжений отпирания указанных диода и управляющего транзистора. до воэ" никновения указанного напряжения, т.е, до начала регенерации, управляющий транзистор теряет свои усилительные свойства, и ток входного сигнала, поступающий в базу силового транзистора, не усиливается управляющим транзистором,Цель изобретения - сокращение динамических потерь, повышение быстродействия ключа и уменьшение необходимой импульсной мощности входного сиг-.нала,Поставленная цель достигается тем,что в ключе постоянного тока, содержащем силовой и управляющий транзисто" 0ры и трансформатор, первичная обмоткакоторого включена последовательно сколлекторно-эмиттерной цепью, силового"транзистора и нагрузкой, а вторичная -.последовательно с коллекторноэмиттерной цепью управляющего тран)5зистора и базо-амиттерным переходомсилового, коллектор управляющеготранзистора связан с эмиттером силового через конденсатор и гальванически связан, например, через резистор, с шиной питания.Из-за наличия конденсатора, гальванически связанного с шиной питания,напряжение на коллекторном переходеуправляющего транзистора закрытого 25ключа поддерживается на уровне, характерном для активного режима егоработы, что обеспечивает быстрое отпирание силового транзистора, несмотря на наличие индуктивности рассеяния между первичной и вторичнойобмотками трансформатора.Схема ключа постоянного тока изображена на чертеже.В нем эмиттер силового транзистора 1 соединен с общей шиной 2. Коллектор силового транзистора черезпервичную обмотку 3 трансформатора 4и нагрузку 5 подключен к шине питания б. Последовательно с базо-эмиттерным переходом силового транзистора 1 включены эмиттерно-коллекторнаяцепь управляющего транзистора 7,. вторичная обмотка 8 трансформатора 4 идиод 9. Коплектор управляющеготранзистора 7 связан с эмиттером силового транзистора 1 через, конденсатор10 и, кроме того, связан с шиной питания б через параллельно-соединенные резистор 11 и диод 12.Принцип действия предлагаемого 50ключа постоянного тока состоит вследующем.В отсутствии входного сигнала положительной полярности на базе управляющего транзистора 7 он находится в".запертом состоянии, а конденсатор 10 - заряжен Вследствие этогоколлекторный переход транзистора находится под нормальным смещением,обеспечивающем наличие у него усилительных свойствПоступление входного сигнала набазу управляющего транзистора 7 вызывает его отпирание и разряд конденсатора 10 через коллекторно-эмиттерную цепь этого транзистора и базо-эмиттерный переход силового транзистора 1. Ток разряда имеет значительную величину (превышает входнойток в число раз, равное коэффициенту усиления тока базы управляющеготранзистора), и это обеспечиваетбыстрое отпирание силового транзистора 1, несмотря на наличие индуктивности рассеяния между первичной3 и вторичной 8 обмоткой трансформатора 4. Последний осуществляет положительную обратную связь по току,вследствие чего открытое состояниесилового транзистора 1 поддерживается в течение времени, пока открытпод действием входного сигнала управляющий транзистор 7.По окончании входного сигнала сначала происходит запирание управляющего транзистора 7, а силовой транзистор 1 в течение некоторого временипродолжает. работать в состоянии насыщения. Запирание управляющего транзйстора 7 приводит к тому, что током обмотки 8 быстро заряжается конденсатор,10. Нарастание напряженияна этом конденсаторе продолжается дотех пор, пока не отпирается диод 12,фиксирующий потенциал коллекторатранзистора 7 на уровне напряженияисточника питания. Если параллельноконденсатору 10 включить стабилитрон,то уровень фиксации потенциала будетопределяться напряжением пробоя стабилитрона,Таким образом, заряд конденсатора10 в предлагаемом ключе постоянноготока происходит не через резистор 11,что позволяет. выбирать его сопротивление значительным,не опасаясь существенного возрастания времени заряда конденсатора и уменьшения, темсамым, быстродействия ключа, Высокоомность резистора обуславливает незначительные потери мощности в немНазначение резистора 11 в . предотвращение разряда конденсатора токамиутечки.После запирания силового транзистора 1 в трансформаторе 4 происходитпроцесс восстановления исходного состояния сердечника. Во время этогопроцесса на обмотках трансформатора4 изменяется полярность напряжений.Диод 9 блокирует обратное напряжениена обмотке 8 и предотвращает разрядконденсатора 10. Цейи восстановлениятрансформатора (на чертеже не показаны) могут быть выполнены любым из известных.способов, например, в видедополнительных обмотки и диода, включенных последовательно друг сдругоммежду шинами питания,формула изобретения Ключ постоянного тока, содержащийсиловой и управляющий транзисторы и.7609/54 Тираж 1060ЦИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 дписное а П Патентф, г.ужгород,ул.Проектная и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно сколлекторно-эмиттерной цепью силового транзистора и нагрузкой, а вторичная - последовательно с коллекторноэмиттерной цепью управляющего транзистора и базо-эмиттернйм переходомсилового, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью сокращения динамических потерь, повьыения быстродействия и уменьшения необходимой импульсной мощности сигнала на входе ключа,6коллектор управляющего транзисторачерез конденсатор связан с эмиттеромсилового и, кроме того, гальванически связан, например, через резистор,с шиной питания.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЯ 410370, кл. б 05 Г 1/56, 3.12.71 2. Авторское свидетельство СССР В 318161 р кл. Н,ОЗ К 17/60, 19.5.69 э