Магнитно-транзисторный ключ

Союз Советских Социалистических Республик(б 1) Дополнительное к авт, свид-ву -22) Заявлено 19,02,79 (2 51) М,Кл. Н 03 К 17/60 28367/18 присоединением заяв Государствениыи ломите СССРсания 04.12.8 5) Дата опубликования Авторы обретен Глебов и Н. Б, Рожн сковекий ордена Ленина энергетический институт(71) Заявител НЫЙ КЛЮЧ 4) МАГНИТНО-ТРАНЗИ й ключ, стор а и На чертеже преенного устройства тавлена схема предлоИзобретение относится к,полупроводниковой импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразования и регулирования электрической энергии.Известен, магнитно-транзисторнь содержащий два силовых транзи трансформатор тока 11).Однако,известное устройство отличается сложностью из-за,множвства соединенных параллельно силовых ключей и сложности многовходовой схемы их коммутации.Известен магнитно-транзисторный ключ, выполненный в виде двух ячеек, каждая из которых содержит трансформатор тока с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной об,ратной связи, силовой транзистор, база которого через резистор соединена с шиной источника питания, и управляемый элемент задержки, включенный параллельно первому диоду и базо-эмиттерному переходу силового транизстора 12,Однако это устройство отличается невысокой надежностью и большими потерями.Целью изобретения является уменьшение потерь и повышение надежности,Для этого в магнитно-транзисторный ключ, выполненный в виде двух ячеек, каждая из которых содержит трансформатор тока с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положи.тельной обратной связи, силосной транзистор, база которого через резистор соедине- Ь на с шиной источника питания, и управляемый элемент запирания, включенный параллельно первому диоду и база-эмиттерному переходу силового транзистора, дополнительно возведены последовательная О РС-цепь и в каждую ячейку диод и цепь изпоследовательно соединенных диодов, причем дополнительный диод одним выводом соединен согласно с эмиттером силового транзистора, вторым, выводом - с первым 5,выводом вторичной обмотки положительной обратной связи, у,которой второй вывод соединен с базой силового транзистора, цепь из ,последовательно соединенных диодов перовым выводом подключена к 20 первому выводу вторичной обмотки положительной обратной связи, вторым выводом - к базе силового транзистора другой ячейки и шине источника питания, а последовательная ЛС-цепь подключена между 2 Б базой одного из силовых транзисторов иобъединенными, выводами первичных обмоток трансформаторов тока.Устройство содержит две одинаковые ячейки 1 и 2, эмиттеры силовых транзисторов 3 и 4 которых соединены с отрицательной шщой питания 5. Коллекторы этих транзистороз подклочены к оощей нагру; - ке б через первичные обмотки 7 и 8 тра-с форматоров 9 и 10. Вторичныс обмотки 11 и 12 этих трансформаторов через диоды 13 н 14 подключены параллельно базо-э.;т. герным переходам силовых транзисторов 3 и 4. Базо-эмиттерные переходы дополнительно шунтированы диодами 15, 1 б и управля "мыми элементами запираниь 17 18, Вхо "ы этих цепей подключены к ш:ь. входного сигнала 19. Выводы вторичнь:. обмоток 11 и 12, соединенные с базами силовых транзисторов, подключены к положительной шине питания 20, к которой также подключена нагрузка б, через резисторы 21 и 22. Вторые выводы вторичнь:х обмоток 11 и 12 подключены к положительной шине питания 20 через диодные цепи 23 и 24, Между общей точкой обмоток 7, 8 л нагрузки б и базой силового тразисто,;:.4 включена последовательная ЯС-цепь, образованная резистором 25 и ,конденсатором 2 б.Принцип действля устройства состоит з следующем. При поступлении сигнала управления на управляемые устройства запирания токи отпирающего смещения, протекающие по резисторам 21 и 22, подаются во входные цепи силовых транзРсторов,3 и 4, При этом трачзистор 3 начинает лавиообразно отпираться за счет положительной обратной овязл, осуществляемой трансформатором 9 тока. При отпирании транзистора 3 потенциал общей точки обмоток 7,и 8 и нагрузки б уменьшается. При этом потенциал обкладки конденсатора 2 б, соединенной с базой сРлолого транзистора 4, на некоторое время становится отрицательным, что приво.-,ит к задержке включения транзистора 4, по сравнению с включением транзистора 3, на время, определяемое постоянной времени РС-цепи и соотношением сопротивлений, резисторов 22 и 25.В первый момент времени после отпирания базовьй ток транзистора 3 равен его коллекторному току, поделенному на коэфЬициент трансформации между обмотками 11 и 7, а затем уменьшается по мере роста магнитного потока в сердечнике трансформатора 9. Через некоторое время, определяемое. цепью задержки, отпирается силовой транзистор 4, и ток нагрузки теперь распределяется между двумя транзисторами. Поскольку отпирание транзистора 4 произошло позже, у него отношение базового тока к коллекторному будет выше, чем у транзистора 3. В момент насыщения сердечпика трансформатора 9 базовый ток транзистора 3 быстрее спадает до нуля, транзистор выходит из режима насыщения и запираетсяПри этом магнитный поток в трансфоро 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 маторе 10 ещс не успел дойти до величины, достаточной для насыщения и транзистор 4 остается в состоянии насыщения. Весь ток нагрузки протекает по его ,колчекторной цепи. Вслед за запираимл транзисто/ра 3 начинается вызод энергий йз трансформатора 9 в источник.йитания .через диодпую цепь 23 и шунтРруойий диоХ,15.После вывода энергии из трансформатора 9 транзистор 3 снова включается, но теперь ситуация складывается обратная - ВклогасРе транзистора 3 оказалось задержанным по отношению к отпиранио тран. зистора 4. Поэтому рост магитного потока в с,дечнике трансформатора 10 вызывает вскоое после отпирания транзистора 3 процесс запирания транзистора 4 и т. д. В результате описанного процесса в схеме авто. матически устанавливается реким, йрР котором в течение большей части времеР силовые транзисторы открыты одновреме- но, что снижает, потери в них, а во время, запертого состояния одного транзистора второй остается открытым, Новое отпирание выключившегося транзистора обеспечивается за счет постоянно присутствуощего отпирающего тока смещения в его базовой цепи. Начальная задержка отпирания одного из транзисторов устанавливает описанный выше режим без введения каких-либо специальных цепей (типа распределителей, коммутаторов, логических цепей и т. д,), Присутствие РС-цепи в устройстве никак не сказывается на состоянии схемы при протекании тока нагрузки, так как потенциал общей точки обиоток 7, 8 и нагрузки б не изменяется во время открытого состояния силовых ключей, оставаясь близким к нулю,Возможен вариант схемы, показанный штри. ом, при котором второй, вывод диодной цепи 23 соединен не с положительной шиной питания, а с базой силового тран зистора 4, а второй вывод диодной цепи 24 - с базой силового транзистора 3. Тогда при выводе энергии из насытившегося трансформатора 9 через диодую цепь 23 будет задаваться ток в базу транзистору 4, обеспечивая его надежное отрытое состоянис, а при выводе энергии из насытившегося трансформатора 10 через диоднло цепь 24 будет задаваться отпир ающий ток г, базу транзистору 3.Для сокращения времени вывода энер. гии диодная цепь,в каждой ячейке может содержать несколько последовательчо вкгноченных диодов или последовательно включенные диод и стабилитрон.ПрРнцип действия устройства не изменится, если вторичную обмотку положительной обратной связи трансформатбра тока каждой ячейки выполнить двухсек. ционной. Таким образом, предложенное устройство проще, а следовательно и надежнее,прототипа, т. к. не содержит слож777823 Формул а из о бретения Составитель Л. БагянФедоов Текред И, Пенико Корректор И, Осиновск едэкто Заказ 1466/1476 Изд. М 543 Тираж 995 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 п, Харьк. фил, пред, Патент.ного коммутатора, логических цепей и устройств их питания, содержащихся,в устройстве-,прототипе, а также обладает по сравнению с прототипом меньшими потерями в силовых транзисторах, т, к, большую часть времени действия сигнала управления ток нагрузки протекает одновременно по обоим силовым транзисторам, т, е, средний ток, протекающий через каждый транзистор, уменьшен,Магнитно-транзисторный ключ, выполненный в виде двух ячеек, каждая из кото:рых содержит трансформатор тока с первичной обмоткой в цепи общей нагрузки и вторичной обмоткой положительной обратной связи, силовой транзистор, база которого через резистор соединена с шиной источника питания, и управляемый элемент запирания, включенный параллельно первому диоду и базо-эмиттерному ,переходу силового транзистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью уменьшения потерь и повышения надежности, дополнительно введены последовательная ЛС-цепь и в каждую ячейку диод и цепь из последовательно соединенных диодов, причем дополнительный диод одним выходом соединен соглас,но с эмиттером силового транзистора, вто рым выводом - с первым выводом вторичной обмотки положительной обратной связи, у которой второй вывод соединен с базой силового транзистора, цепь из последовательно соединенных диодов первым вы водом подключена к первому;выводу Вторичной обмотки положительной обратной связи, вторым выводом - к базе силового транзистора ,другой ячейки и шине источника, питания, а последовательная ЛС-цепь 15 подключена между базой одного из силовых транзисторов и объединенными выводами .первичных обмоток трансформаторов тока. 20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР538011, кл. Н 03 К 17/00, 1971,25 2. Книга Устройства вторичных источ,ников питания РЭА, МДНТП, 1976, с, 142,рис. 2 (прототип),