Магнитно-транзисторный ключ

(23) П риоритет -Вкударотввииый комитет СССР до делам изобретений и открытий(54 льснон технике,стемах регу 5 1Изобретение относится к импуоно может найти применение в сипирования и управления,Известен ключ постоянного тока, содержащий силовой транзистор и трансформатор то.ка, первйчная обмотка которого соединенапоследовательно с диодом и базо-эмиттернымпереходом силового транзистора, а последовательно с друтой вторичной обмоткой включен управляемый ключ 1.Недостаток известного устройства - неуправляемое запирание силового транзистора, чтоувеличивает потери в устройстве и ограничивает область его применения.Известен магнитно-транзисторный ключ,содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, у которого первичная обмоткавключена последовательно с коллекторно-эмиттерной цепью силового ттзанзистора и нагрузкой, первая вторичная обмотка через первыйдиод подключена к баэо-эмиттериому переходу силового транзистора, а вторая вторич ая обмотка первым выводом подключенабазе силового транзистора и вторым - через соединенные последовательно второй диод и 1 основной транзисторный ключ подключена к змиттеру силового транзистора (21.Недостаток известного устройства - относительно большая мощность входного сигнала, необходимая для коммутаций.Целью изобретения является повышение КПД.Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с коллекторно-змиттерной цепью силового транзистора и нагрузкой, первая вторичная обмотка через первый диод подклю. чена к базо-эм 1 тттерному переходу силового транзистора, а вторая вторичная обмотка первым выводом подключена к базе силового транзистора, и вторым выводом через последовательно соединенные второй диод и основной транзисторный ключ подключена к эмиттеру силового транзистора, введены дополнительные вторичная обмотка,диод и транзисторный ключ, причем дополнительная вторичная обмотка74 б 935 3одним выводом подключена ко второму вы.воду второй вторичной обмотки, а друтим выводом через соединенные последовательно дополнительные диоды и транзисторный ключподключена к управляющему входу основноготранзисторного ключа, а управляющий входдополнительного транзисторного ключа соеди.нен с шиной источника входного сигнала,На чертеже представлена принципиальнаясхема предложенного магнитно-транзисторного 10ключа,В нем коллектор силового транзистора 1через первичную обмотку 2 трансформаторатока 3 и нагрузку 4 связан с шиной 5 пита.ния. Эмиттер силового транзистора 1 непосредствейно соединен с заземленной шиной б, абаза связана с этой шиной через цепь поддержания запертого состояния силового транзистора. В качестве такой цепи использована вы.ходная цепь шунтирующего транзисторногоключа 7, Кроме того, база силового транзисто.ра 1 непосредственно подключена к общейточке первой вторичной обмотки 8 и второйвторичной обмотки 9, Последовательнособмоткой 9 включена дополнительная вторич.ная обмотка 1.0. Цепь из соединенных последовательно первой вторичной обмотки 8 и диода 11 вклюиена мак. ду базой и эмиттером силового транзистора 1,К базе силового транзистора 1 подключен первый вывод второй вторичной обмотки 9, а второй вывод этой обмотки соединен с первым выводом дополнительной вторичной об.мотки 10, Общая точка второй и дополнитель.ной вторичных обмоток 9 и 10 через диод 12 и основной транзисторный ключ 13 подклю.чена к эмиттеру силового транзистора 1. Вто.рой вывод дополнительйой вторичной обмотки10 через дополнительные диод 14 и транзи.сторный ключ 15 подключены к управляющему 4 Овходу основного транзисторного ключа 13,Управляющие входы транзисторных ключей 7и 15 подключены к выходу инвертора, образо. ванного резистором 16 и транзистором 17,через резисторы 18 и 19 соответственно. Между точкой соединения диода 11 и первой вто.ричной обмотки 8 и коллектором силовоготранзистора 1 включен резистор 20.Принцип действия устройства состоит и следующем, 50В отсутствие управляющего сигнала на базутранзистора 17 последний заперт и в базовые цепитранзисторных ключей 7 и 15 задаетсяток, поддерживающий их в состоянии насыщения,При этом между базой и эмиттером силового Ытранзистора 1 устанавливается небольшая раз., ность потенциалов, и силовой транзистор - в состоянии отсечки. 4При поступлении сигнала положительной полярности на базу транзистора 17 запира. ются ключи 7, 13 и 15. Ток, протекающий через резистор 20 и обмотку 8, начинает поl ступать в базу транзистора 1, переводя его в активный режим,За счет положительной обратной связи, осуществляемой трансформатором 3, силовой транзистор 1 отпирается лавинообраз. но и переходит в насыщенный режим, При этом ток базы пропорционален току коллек. тора, а коэффициентом пропорциональности является коэффициент трансформации между обмотками 8 и 2.При снятии управляющего сигнала с базы транзистора 17 последний переходит в режим отсечки, и в управляющие цепи ключей 15 и 7 задается отпирающий ток через резисторы 18 и 19. Поступление отпирающего тока в базу транзисторного ключа 15 приводит к тому, что ключ 13 переходит в насыщенный режим, и тогда в базу силового транзистора начинает поступать запирающий ток, пропорциональный току коллектораЧтобы ключ 13 работал в режиме насыщения, необходимо в его базу задавать достаточно большой отпирающий ток, Этот ток задается через транзисторный ключ 15, который работает в активном режиме, но близко к гранищ между активным и насыщенным режимами. Это достигается соответствующим выбором козф фициента трансформации между обмотками 9 и 10.После запирания силового транзистора авто. матически прекращается протекание тока как через транзисторный ключ 13, так и через транзисторный ключ 15, т.е. цепь формированного запирания силового ключа практичесМки прекращает потребление мощности от источ. ника питания, Ток же через резистор 19 мо жет быть сделан весьма малым, если число сек. ций обмотки отрицательной обратной связи и число транзисторов, образующих схему со. ставного транзистора, увеличить.Таким образом, в предложенном ключе достигается уменьшение величииы тока, не. обходимого для управления силовым ключом, и это достигается не только без увеличения мощности потребления цепями управления, но и позволяет сократить потери в цепях, управления. Формула изобретения Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, первичная обработка которого включена последовательно с коллекторно-эмиттерной цепью сило.746935 Составитель Л. ВагинХехред М. Петко Корректор М. Вгу едактор Л, Ушак Тираж 995 ЦНИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж - 35, Рауш"Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,5вого транзистора и нагрузкой, первая вторич. : ная обмотка через первый диод подклточена к базо.эмиттерному переходу силового транзистора, а вторая вторичная обмотка первым выводом подключена к базе силового транзистора, и вторым - через последовательно. соединенные второй диод и основной транзисторный ключ подключена к эмиттеру силового транзистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чго, с целью повышения КПД в него введены дополнительные вторичная обмотка, диод - и транзисторный ключ, причем дополнительнаявторичная обмотка одним выводом подключена к второму выводу второй вторичной обмотки,а другим выводом через соединенные последовательно дополнительные диод и транзисторныйключ подключена к управляющему входу основ". ного транзисторного ключа, а управляющийвход дополнительного транзисторного ключа сое.дипел с Йиной источника входного сигнала,Источники информации,принятые во внимание при эксйертизе1, Грейвер Е, С, "Ключевые стабилизаторы16 напряжения постоянного тока". М "Связь",1970, с. 113, рис. б.б.2, Авторское свидетельство СССР по эаяв.ке ло 2098276/18-21, кл. Н 03 К 1760,15.01,75 прототип) .